高密度電法在某機(jī)場遷建工程勘探中的應(yīng)用

付 艷

(河南省航空物探遙感中心，河南 鄭州 450000)

擬建項(xiàng)目為一級復(fù)雜場地,整個(gè)場地巖土種類較多，物理力學(xué)性質(zhì)變化較大，存在膨脹土、軟弱土等特殊性土，為一級地基。本次電法勘探的目的主要利用高密度電法查明場地內(nèi)的巖溶發(fā)育情況，若存在溶洞，確定溶洞范圍及大小。根據(jù)工程需要，本次高密度電法勘探共布置4條測線，分別為機(jī)場跑道中心線ZK1-ZK21、ZK22-ZK32，滑行道中心線ZK44-ZK60及機(jī)場聯(lián)絡(luò)道ZK44-ZK5，共完成12個(gè)排列，單排列長度600 m，合計(jì)4.799 km。

1 地層特征

工程區(qū)主要地層有泥盆系、石炭系、第四系地層。

1.1 古生界泥盆系(D)

(1)下統(tǒng)翠峰山組(D1c)：主要分布于大包廠及羊崖洞,為陸相-濱海相碎屑，由黃灰、綠灰色中厚層石英砂巖，粉砂巖夾泥頁巖組成。

(2)下統(tǒng)坡腳組(D1p)：巖性為深灰灰黑色泥頁巖夾少量黃灰、青灰色白云質(zhì)砂巖，大包廠一帶含菱鐵礦結(jié)核，總厚107.0～241.0 m，與翠峰山組連續(xù)沉積。

(3)中統(tǒng)縮頭山組(D2s)：巖性以灰白、淺灰色石英砂巖夾少許灰綠色泥質(zhì)巖，厚46.0～647.0 m，常超覆在大箐組、大躋寨組地層之上。

(4)中統(tǒng)紅崖坡組(D2h)：分布范圍同縮頭山組,面積95 km2，由泥質(zhì)巖、細(xì)碎屑巖及碳酸鹽類巖石組成，總厚17.7～113.2 m，與下伏縮頭山組為連續(xù)沉積。

(5)中統(tǒng)曲靖組(D2q)：本組分布于唐房—威寧馬店—銀廠坡一線以西的廣大地區(qū)，岀露面積199 km2，以淺海相碳酸鹽巖為主，夾濱海相沼澤相含煤碎屑灰、灰黑色白云巖、泥質(zhì)白云巖夾白云質(zhì)泥巖及砂頁巖、煤線,在白支落帶為含炭質(zhì)灰?guī)r夾石英砂巖，總厚13.0～145.5 m，與下伏紅崖坡組為連續(xù)沉積。

(6)上統(tǒng)(D3)：本統(tǒng)廣泛分布于調(diào)查區(qū)各地，出露面積為370 km2，為淺海相碳酸鹽巖沉積，巖性為灰、深灰色白云巖、砂質(zhì)白云巖夾角礫狀白云巖、泥質(zhì)白云巖,偶夾石膏巖，頂部為灰白、淺灰色灰?guī)r，總厚度為131.9～400.0 m，與下伏曲靖組為連續(xù)沉積，與上覆巖關(guān)組亦為整合接觸。

1.2 古生界石炭系(C)

(1)下統(tǒng)巖關(guān)組(C1y)：僅分布于調(diào)查區(qū)東北部魯?shù)榭h長箐至貴州威寧縣黑土河、巴渣河一帶，出露面積為52 km2，為一套淺海相碳酸鹽巖，巖性為灰、深灰色灰?guī)r夾泥灰?guī)r，總厚100.0～560.2 m，與下伏上泥盆統(tǒng)為連續(xù)沉積。

(2)下統(tǒng)大塘組(C1d)：下段為舊司段，為濱海相碎屑巖含煤沉積，上部為黑色頁巖、炭質(zhì)頁巖夾煤線及灰?guī)r透鏡體，下部為灰色細(xì)粒石英砂巖、黑頁巖夾煤線，厚166.0～568.1 m；上段為上司段，為淺海相碳酸鹽巖夾少量碎屑巖沉積，深灰、淺灰色白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖，局部夾黑色頁巖，層厚26.9～570.1 m。

(3)下統(tǒng)擺佐組(C1b)：為一套淺海相碳酸鹽巖，淺灰、灰白色灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r，夾白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖，層厚為295.0～2 765 m，與下伏大塘組上司段為連續(xù)沉積。

(4)中統(tǒng)威寧組(C2w)：分布于唐房白支落以東，出露面積為96 km2，淺海相碳酸鹽巖，灰色灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r，厚1 318.0～5 299.0 m，與擺佐組連續(xù)沉積。

(5)上統(tǒng)(C3)：本統(tǒng)出露甚少，面積僅為0.02 km2，為淺海相碳酸鹽巖，巖性為褐黃色生物碎屑灰?guī)r，與威寧組為整合接觸。

1.3 新生界第四系(Q)

區(qū)內(nèi)第四系分布零星，主要有下更新統(tǒng)冰磧層及全新統(tǒng)湖沼、沖積層及少量殘坡積物，出露面積123 km2。(1)下更新統(tǒng)(Q1p)：由冰磧泥礫組成，呈磚灰?guī)Ш稚?，不顯層理，分選極差，粒度由黏土級至漂礫級均有，以1～30 cm者居多，礫石無定向排列，一般呈半圓至菱角狀，成分占70%～90%；為風(fēng)化的各類玄武巖，混雜有少量硅質(zhì)巖及脈石英，為黏土及砂粒所充填膠結(jié)，質(zhì)地松軟，礫石表面具多組擦痕、摩擦光面或刨坑，該套泥礫層延伸之軸向方向約320°～140°，推測由搬運(yùn)而來，似屬于冰川前緣之冰水沉積物。(2)全新統(tǒng)(Qh)：沼澤堆積，由灰色黏土及草煤組成，主要分布于魯?shù)橐粠У膲螀^(qū)內(nèi)，厚度0.0～6.0 m；近代沉積物，由礫石、砂、砂質(zhì)黏土及部分腐殖土組成。

2 構(gòu)造特征

本區(qū)位于川滇經(jīng)向構(gòu)造體系之綠汁江—小江南北構(gòu)造帶東緣與其東側(cè)滇東多字型構(gòu)造的結(jié)合部位，北東向和南北向構(gòu)造呈互相抗衡的態(tài)勢，為區(qū)內(nèi)主干構(gòu)造，北西向構(gòu)造零星分布，屬地質(zhì)構(gòu)造中等復(fù)雜程度地區(qū)。本區(qū)位于川滇菱形塊體東側(cè)，屬于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺滇東臺褶皺帶的滇東北翼，北東向斷裂，褶皺發(fā)育。場區(qū)位于近南北向小江斷裂帶的北東，北北西向馬關(guān)—大關(guān)地震帶南西。距場區(qū)較近的構(gòu)造有：魯?shù)閿鄬?、瓦場斷層、馬海邊斷層、后海子斷層、黑田斷層、江子樹斷層、翻身村斷層、小寨向斜、天星洞向斜、海庫向斜等。與擬建場區(qū)關(guān)系密切的水文單元有：桃源河、永豐水庫、保山圩水庫、石水井水庫和景風(fēng)水庫。本區(qū)地下水按貯水量由大到小可分為巖溶水、孔隙水、裂隙水三類。

3 成果解釋原則

溶洞位于基巖面以下，由溶蝕帶逐漸溶蝕形成的，多充填有水土，電阻率偏低，完整白云巖的電阻率普遍偏高，在白云巖下明顯的封閉或半封閉低阻異?；旧鲜怯谐涮钊芏吹姆从?，不能封閉的帶狀低阻異常則是溶蝕帶的反映。根據(jù)本次高密度電法等值線斷面及鉆孔資料確定以下成果解釋原則：

(1)鉆遇溶洞均呈現(xiàn)出相對明顯的低阻圈閉特征，與溶洞內(nèi)充填物多為粉質(zhì)黏土有關(guān)；

(2)本工作區(qū)內(nèi)白云巖風(fēng)化程度強(qiáng)，與第四系覆蓋層電性差異較小，大面積低阻異常，成層性較好時(shí)一般不作為溶洞異常；

(3)根據(jù)高密度電法的結(jié)果對異常進(jìn)行可靠性分級，具體如下：①大于3個(gè)電阻率異常點(diǎn)的異常、視電阻率擬斷面及反演斷面均有異常顯示的為可靠異常，定為1級異常；②小于3個(gè)電阻率異常點(diǎn)的異常為相對可靠異常，定為2級異常。

(4)溶洞與圍巖存在明顯的電阻率差異，經(jīng)過綜合對比分析，確定ZK1-ZK21測線電阻率背景場約270 Ω·m，ZK22-ZK32測線電阻率背景場約250 Ω·m，ZK44-ZK60測線電阻率背景場約350 Ω·m，ZK44-ZK5測線電阻率背景場約330 Ω·m。

4 單條測線解釋成果

依據(jù)四條剖面線已知溶洞特征，遵循已知到未知的原則，單條測線具體解釋如下：

(1)ZK1-ZK21測線。該測線長1 504 m，共施工21個(gè)孔，其中9個(gè)孔見有溶洞，12個(gè)孔未見溶洞。鉆孔見有溶洞為全充填溶洞，充填物為粉質(zhì)黏土。依據(jù)解釋原則該條測線共推斷出可能的溶洞異常8處，斷裂破碎帶異常1處。

(2)ZK22-ZK32測線。該測線長約1 501 m，共施工11個(gè)孔，其中5個(gè)孔見有溶洞，6個(gè)孔未見溶洞。鉆孔見有溶洞除鉆孔ZK29為無充填溶洞外，其他均為全充填溶洞，充填物為粉質(zhì)黏土。依據(jù)解釋原則該條測線共推斷出可能的溶洞異常5處，斷裂破碎帶異常1處。

(3)ZK44-ZK60測線。該測線長約1 199 m，共施工17個(gè)孔，其中5個(gè)孔見有溶洞，12個(gè)孔未見溶洞。鉆孔見有溶洞為全充填溶洞，充填物為粉質(zhì)黏土。依據(jù)解釋原則該條測線共推斷出可能的溶洞異常11處。

(4)ZK44-ZK5測線。該測線長約595 m，共施工5個(gè)孔，其中1個(gè)孔見有溶洞，4個(gè)孔未見溶洞。鉆孔見有溶洞為全充填溶洞，充填物為粉質(zhì)黏土。依據(jù)解釋原則該條測線共推斷出可能的溶洞異常2處。

5 結(jié)論與建議

(1)本次四條剖面線共推斷解釋2處斷裂破碎帶異常，26處可能的溶洞異常，根據(jù)異常低阻圈閉的電性特征推斷均為全充填溶洞，與鉆遇溶洞電性特征相近。從溶洞分布情況看，以本次推斷的F1斷裂帶為界，工程區(qū)東部巖溶較發(fā)育，建議后期補(bǔ)充鉆探驗(yàn)證。

(2)本次推斷的26處可能的溶洞異常，4處位于挖方區(qū)，22處位于填方區(qū)，建議后期施工時(shí)注意驗(yàn)證并處理。

(3)由于地下地質(zhì)情況復(fù)雜，較小的巖溶不易探測，同時(shí)受工作量和多解性等因素制約，可能導(dǎo)致部分溶洞遺漏且推斷的溶洞規(guī)模及埋深與真實(shí)情況存在差異，在后期施工時(shí)應(yīng)予注意。