淺談鉆探與物探方法在巖溶地基勘察中的綜合應用

鐘以春

摘 要：采用物探與鉆探相結合的方法，對碳酸鹽地區的場地地基進行巖溶探測，能有效地查明場地內的巖溶發育情況。

關鍵詞：巖溶;電阻率法;地震印象;鉆探

序言

重慶市碳酸鹽巖發育，出露面積大，在人類的工程活動中，巖溶引發的地質災害問題，嚴重影響了基礎設施的建設和安全。在碳酸巖出露的場地內進行工民建項目，有其特有的巖土工程問題，需要在工程勘察過程中開展場地地基巖溶探測工作，查明場地內隱伏的巖溶情況。

目前工程場地巖溶探測方法主要有工程地質鉆探法、工程物探法等。鉆探孔深一般十余米至數十米，其優點是能直觀的觀察巖心，定量反映巖溶的大小，但缺點是鉆孔數量有限，微觀上巖溶發育又無特定規律，因此以鉆探為基礎，以點代面用地質理論分析的方法，不能有效查明巖溶復雜的空間分布形態。工程物探具有測試數據量大、效率高、成本低等優點。

工程實例

重慶某職教中心位于重慶市歌樂山上，場地內出露碳酸鹽巖，地表巖溶較發育。為探明地下隱伏巖溶發育情況，為地基基礎評價及持力層的選擇提供依據，本次工作采用地球物理勘探與鉆探相結合的方法探測地下巖溶分布情況，結合地面地質調查為巖土工程勘察提供基礎資料，為工程地質條件分析提供有利依據，為地基基礎施工工作提供可靠保證及科學依據。

1 物探方法

根據場地實際情況結合現目前常用的方法，物探方法主要采用高密度電法（電阻率法）和地震印象法等，查明場地內巖溶的分布范圍、規模大小、埋深情況及巖溶個體相互關系，分析研究巖溶特征和發育情況，有目的性和針對性對布置鉆孔，為有效查明場地內隱伏巖溶發育情況提供基礎資料，為地基基礎進行正確評價，提供科學依據。

1.1 物探原理

1.1.1高密度電法原理

高密度電法是在常規電法勘探基礎上發展起來的一種新的勘探方法，它仍然是以地下介質導電性差異為基礎，通過觀測和研究與這些差異有關的人工電場的分布規律，可達到查明地下介質分層、地質構造和尋找地下電性不均勻體（巖溶、風化層、斷層等）的一種地球物理勘探方法。

電阻率剖面法的基本原理：是以地下介質的電阻率差異為基礎，人工建立地下穩定直流或脈沖電場，按照某種電極裝置形式保持電極間距不變，沿測線逐點觀測，研究某一深度范圍內電阻率沿水平方向的變化情況，以查明有關地質問題的一組直流電勘探方法。

視電阻率計算公式為

，

式中VMN為觀測電極M、N間電位差，I是流過供電AB的供電電流，K為裝置系數。

1.1.2 地震印象原理

是基于反射波法中的最佳偏移距技術發展起來的一種常用淺地層勘探方法，以共偏移距用單道或多道檢波器接收來自地下地層的反射、繞射、散射等多波信號，來研究地下地層情況。當震源激發一彈性波場，在一定的頻帶范圍內子波向下傳播，當遇到波阻抗界面（兩彈性力學性質不同介質的分界面），就會產生波的反射、繞射、散射等現象。一般地下地層的分界面會產生反射波，障礙物等復雜介質產生繞射波、散射波、轉換波;地層突變點產生繞射波。根據地震波的傳播時間、波形特征可以確定不同介質的空間位置及幾何形態。

1.2 物探測試及成果

1.2.1高密度電法

在歌樂山某職教中心實訓基地場地內布置了8條高密度電法剖面。測試儀器采用重慶地質儀器廠生產的DUK-2A型高密度電法測量系統，采用溫納AMNB對稱四極排列裝置，電極間距5m，每個排列布置電極60根，供電電壓270V。

限于篇幅，本文僅圖示GM4剖面，剖面方向為ZK14～ZK23方向，如圖1。

色譜圖反映出：剖面樁號17～22段，標高506-509m處，存在低阻異常，反映該處巖溶發育，鉆探驗證為溶蝕空洞及溶隙密集發育區;剖面樁號37～47段，標高502-509m處，存在低阻異常，反映該處巖溶發育，鉆探驗證在該處揭露了一個洞徑3.6m的溶洞，溶洞上下區域溶隙發育。

1.2.2地質雷達

在歌樂山某職教中心實訓基地場地內布置了11條地震印象剖面。測試儀器采用地質儀器廠生產的DZQ48地震儀，偏移距2米，限于篇幅，本文僅圖示DZ3剖面，如圖2。

由上圖可以看出：在剖面樁號10-14段，地面以下4～6m范圍內地震印象波形紊亂，存在繞射現象，反映該處存在一個波阻抗異常，反映為溶洞，鉆孔驗證揭示在孔深3.8～6.1m處發育一個溶洞。

2物探于鉆探的結合

本次工程勘察共布置鉆孔116個，其中針對物探高密度電法探測巖溶異常布置15個鉆孔，物探反映的17處巖溶鉆孔揭露了14處;針對地震印象探測的巖溶異常布置16個鉆孔（包含與高密度電法共用的復查孔），16處巖溶揭露了15處。其中溶洞5處，溶蝕破碎帶10處。

綜合分析鉆探與物探資料，鉆探驗證情況與物探成果基本吻合。運用多種物探手段對巖溶地區的場地進行探測，可形成點、線、面相結合，達到多參數、多角度、立體化勘探的效果。能有效查明巖溶的空間規模和空間分布形態，但缺點是物探多以定性分析為主，定量解釋精度稍低。鑒于此，在巖溶地區同時開展鉆探與物探，相互驗證，能起到點、線、面相結合，定性與定量相結合，達到高精度的查明巖溶空間分布形態的目的。

3探測效果

在歌樂山某職教中心實訓基地工程勘察中，通過運用物探和鉆探手段查明了如下巖溶區域：擬建場地內地基存在兩條大面積的巖溶破碎帶，溶蝕空洞及溶隙發育，存在洞的徑約1.5～4.2m的溶洞5處。

4結語

在巖溶區進行工程建設，必須對有影響的巖溶進行針對性的有效處理，這事關工程建設安全和運行安全，否則將造成不必要的經濟損失及不良社會影響。因此，是否能有效查明巖溶空間位置、分布形態，成為了巖溶區進行工程建設關鍵，這已經得到廣大工程建設者及參與者的高度重視。

在巖溶地區采用多種勘探方法，用物探與鉆探相結合，可以彌補鉆探工作以點代面的缺陷;同時鉆探也能彌補了物探多解性及定量解釋進度低的缺陷。綜合運用鉆探與物探技術，能起到點、線、面相結合，定性與定量相結合，達到高精度的查明巖溶空間分布形態的目的，提高了勘察過程中解決巖溶探測問題的能力，為工程地質條件分析提供有利依據。

參考文獻：

[1]陳仲侯、王興泰，等，工程與環境物探教程，地質出版社。

[2]王振東，淺層地震勘探應用技術，地質出版社。