巖溶地區(qū)的勘察手段對比分析

李 肖 劉 招

（中交第四航務(wù)工程勘察設(shè)計院有限公司，廣東廣州 510220）

1 工程概況

廣東韶關(guān)某機場工程勘察范圍包含航站區(qū)和工作區(qū)，主要包括航站樓和站前廣場、設(shè)備中心、綜合業(yè)務(wù)樓、綜合保障樓、消防救援站、綜合工作用房、貨運站、中心變電站、供水站、污水處理站、垃圾房、道口及相關(guān)市政配套設(shè)施。

主要構(gòu)筑物概況如表1所示。

表1 主要構(gòu)筑物概況

2 常規(guī)勘探手段對比分析

巖溶區(qū)域具備復(fù)雜性強、隱蔽性強、不均勻等特點，如果僅依靠單一的勘察方法，無法滿足實際施工的需求，必須采取綜合性的勘察方法對實際地形進行勘察，保證后續(xù)施工順利展開，如水文地質(zhì)試驗、物理勘測法、地質(zhì)調(diào)繪法、原位測試法等。相對于其他勘測方法而言，物理勘察方法的效率比較高，可以為施工單位提供較為全面的勘察數(shù)據(jù)。

巖溶區(qū)域經(jīng)常使用的物探勘察方法主要包括電測法、電池測深法、反射波法、測井法、密度電法等。密度電法是將電測探法、電剖面結(jié)合為一體，在路基結(jié)構(gòu)的巖溶區(qū)域中具備良好的勘察效果；針對橋位巖溶區(qū)域的勘察活動而言，大地電磁法具備良好的勘察效果，勘察的深度比較大，可以有效適應(yīng)比較差的惡劣環(huán)境，項目所在地的降雨量較大，地下水豐富。

使用電法對問題進行勘察時，如果遇到富水性較強的覆蓋層，且下部的巖溶蝕度發(fā)育較為理想，勘察的結(jié)果容易出現(xiàn)混淆，且?guī)r棉的深度檢測結(jié)果也會存在一定差異。

2.1 巖溶補給區(qū)和徑流區(qū)工程勘察

（1）地下巖溶勘察的方法及手段。

①了解地面的情況，掌握巖溶的發(fā)育規(guī)律以及當前的情況，根據(jù)巖溶在地下分布的情況，利用物探方法進行深層次勘察。

②探測出具體的地下溶洞與土洞位置后，應(yīng)使用科學(xué)合理的方法進行勘探。

（2）水庫與河壩區(qū)域的勘察作業(yè)。

通常情況下，巖溶地區(qū)不適合建設(shè)人工水庫，情況特殊且沒有其他有利場所的情況下，必須在巖溶地區(qū)內(nèi)建設(shè)水庫時，應(yīng)對施工現(xiàn)場的地面情況進行勘察。通過壓水試驗、鉆探等多元化的勘察方法掌握地面及地下情況，結(jié)合勘察結(jié)果總結(jié)水庫區(qū)域內(nèi)的滲透情況。河壩區(qū)域的勘察作業(yè)中布孔范圍非常廣泛，在后續(xù)實際施工的過程中，應(yīng)著重關(guān)注溶洞填充等方面的問題，水庫在高強度的水壓力下可能會產(chǎn)生潛蝕管涌現(xiàn)象。

2.2 巖溶排泄區(qū)工程勘察

（1）排泄區(qū)巖溶的發(fā)育特點。

巖溶基本都位于暗流、溶洞區(qū)域，通常情況下，暗流、溶洞的規(guī)模都非常大且都是地下水較為集中的區(qū)域。在實際開采的過程中，有較大可能出現(xiàn)巖溶塌陷現(xiàn)象，且溶洞的進出口部位難以檢測，導(dǎo)致施工巖溶塌陷區(qū)域的具體部位難以確定，對后續(xù)的施工造成較大威脅[1]。

（2）巖溶排泄區(qū)工程勘察。

對于巖溶排泄區(qū)域來而言，由于其主要組成部分被盆地覆蓋以及裸露類型巖溶，往往會面臨更復(fù)雜的系統(tǒng)環(huán)境地質(zhì)問題，必須借助系統(tǒng)化的勘察方法對問題展開分析。結(jié)合實際情況，局部性的勘察與片面性的勘察不足反映出地區(qū)內(nèi)巖溶的危害性。

①裸露型巖溶排泄區(qū)勘察。

應(yīng)先對區(qū)域進行初步性調(diào)查，再對其進行重點勘探，常規(guī)性的地質(zhì)問題一般都比較清晰，可以將調(diào)查作為主要手段，再配備必要的物探方法作為補充。

②盆地埋藏型巖溶區(qū)勘察。

針對覆蓋類型的巖溶不應(yīng)依靠局部性勘探進行處理，在必要的情況下可以進行大范圍的系統(tǒng)性調(diào)研。

2.3 構(gòu)造對巖溶發(fā)育方向和規(guī)模的控制

嚴格意義上，巖溶發(fā)育應(yīng)呈現(xiàn)出一定規(guī)律。地表范圍內(nèi)基本都呈現(xiàn)落水洞、溶溝、石芽等垂直化的巖溶形態(tài)，地下范圍內(nèi)的則是呈現(xiàn)出溶腔、溶洞等形態(tài)。場區(qū)內(nèi)的巖溶發(fā)育主要受到地區(qū)構(gòu)造的影響，巖溶發(fā)育的方向與底層的走向通常都保持一致，總體應(yīng)呈現(xiàn)北東-南西向[2]。

場區(qū)內(nèi)的落水洞與漏斗分布在地表，水洞與漏斗的連接方向應(yīng)與巖溶發(fā)育的方向保持一致，再次反映出構(gòu)造對巖溶發(fā)育的方向會造成一定影響。

3 工程物探方法及評價

3.1 工程物探方法

（1）高密度電法。

高密度電法可以精準勘測空洞的具體部位，還能夠勘測泥洞、水洞。該項目為了提升勘察結(jié)果的精準度，最終選擇2 m的極距。

7線視電阻率等位線斷面如圖1所示。

圖1 7線視電阻率等位線斷面

由圖1可知，詳細處理各測線的觀測數(shù)據(jù)后，可以分別繪制完成各測線的視電阻率等值線斷面圖。視電阻率值在橫向出現(xiàn)較大變化時，其局部會出現(xiàn)電阻率值偏低情況，表明其在地下灰?guī)r中巖溶發(fā)育的賦存位置。

（2）地質(zhì)雷達。

地質(zhì)雷達的分辨率非常高，可以在地質(zhì)勘察活動中獲得理想的成效。

3.2 成果評價

高密度的電阻率勘察方法與地質(zhì)雷達勘察方法檢測出來的剖面特征、巖溶情況等，不存在特定的規(guī)律，場區(qū)ZK16、ZK17孔的反射信號比較強烈，說明該段落可能存在隱伏巖溶；BZK69、BZK70孔勘察出一處異常區(qū)，經(jīng)過分析認為該段落有可能是充填型巖溶發(fā)育區(qū)。

為了進一步保障成果的科學(xué)性，本次物探選取了推斷的三個強巖溶發(fā)育區(qū)，分別進行了對應(yīng)的鉆探驗證。選取一個較典型鉆孔的揭露情況作為說明，即鉆孔ZK12布置在7線上的470 m處。

（1）0～2.1 m孔深段為黏性土土夾碎石。

（2）2.l～6.5 m孔深段為黏性土。

（3）4.4～6.5 m的孔深段為軟塑狀。

（4）6.5～34.6 m孔深段是巖溶發(fā)育段，包括溶蝕裂隙、溶溝、溶槽、溶洞。

（5）6.5～7.8 m孔深段為溶溝、溶槽發(fā)育段。

（6）7.8～12.5 m孔深段為碎石夾黏性土充填溶洞。

（7）12.5～16.8 m碎石夾黏性土段為溶溝、溶槽發(fā)育段。

（8）16.8～21.5 m孔深段為碎石與粗砂半充填溶洞。

（9）21.5～26.4 m孔深段為溶溝、溶槽發(fā)育段。

（10）26.4～28.2 m孔深段為無充填物溶洞。

（11）28.2～34.6 m孔深段為溶蝕裂隙發(fā)育段。

（12）34.6～40.1 m孔深段為巖石完整灰?guī)r。

分析可知，與前期階段推斷巖溶發(fā)育深度結(jié)果相比，實際勘測情況基本符合。

3.3 異常分析

場區(qū)內(nèi)出現(xiàn)少部分基巖裸露、地表鋪有大量碎石，促使電極供電狀態(tài)不理想，形成一種電阻屏蔽效應(yīng)，同時也有一定可能出現(xiàn)局部低電阻現(xiàn)象。經(jīng)過現(xiàn)場試驗了解，橫向勘察的精準度可達2 m，勘察的深度越大，被檢測對象的幾何尺寸就應(yīng)增大。各種勘察方法都存在自身的缺陷，電場對于高阻環(huán)境下的勘察效果不理想，不能夠有效勘察場區(qū)內(nèi)巖溶發(fā)育的具體情況，是造成勘察結(jié)果和實際情況發(fā)生偏差性的主要原因[3]。

4 結(jié)論

巖溶區(qū)域的勘察特點并無特定的規(guī)律可以分析，巖溶分布也無特定規(guī)律，只有明確通過物探方法探究溶洞分布范圍后，再通過加密布置鉆孔的辦法查明場區(qū)構(gòu)筑物下溶洞的空間分布特征及規(guī)律周圍加密鉆，探索溶蝕現(xiàn)象的特定規(guī)律。在未查明巖溶分布范圍的情況下，巖溶長度內(nèi)進行大量的鉆探作業(yè)，僅通過大量鉆孔進行鉆探確定巖溶分布，并無實際意義。

5 結(jié)語

綜上所述，采用多元化的勘察方法即物探和地質(zhì)鉆探相結(jié)合的勘察方法對溶洞場區(qū)進行勘察，能夠取得理想成效，便于后期設(shè)計、施工順利展開。地表存在裸露基巖、地下存在電纜電線的施工場區(qū)，對勘察作業(yè)會造成巨大干擾，導(dǎo)致物探作業(yè)時信號無法被接收端接收，最終的勘察數(shù)據(jù)與實際情況之間存在偏差。具體采取勘察數(shù)據(jù)分析時，需要根據(jù)實際情況使用多元化方法分析。使用多元化的勘察方法才能夠有效揭示地下溶洞的情況，單一性的勘察方法無法全面揭示地下巖溶的具體情況。