綜合物探在某路基溶（土）洞注漿處理中的應用

陳遠鑫

摘要：廣州市花都區(qū)主要為石灰?guī)r地區(qū)，地下巖溶發(fā)育，而且地下水豐富，給當?shù)鼗◣聿槐?。正確運用綜合物探手段，可以準確地檢測出路基溶（土）洞注漿處理的效果。

引言

覆蓋型巖溶路基注漿原則上以封閉土、巖界面，形成隔水帷幕，阻隔土層滯水與巖溶水的聯(lián)系，一般注漿厚度不大于8m，伸入基巖面以下不小于5m，如巖溶頂板巖體破損，或遇溶洞以及巖溶很發(fā)育時，注漿套管嵌入基巖0.5m，加大注漿厚度。在這種情況下，由于地下水豐富，注漿效果往往不是很理想。為了快速檢測出注漿的效果，我們綜合運用了高密度電法、瞬態(tài)面波。

1.測區(qū)地質及地球物理概況

本測區(qū)巖土層主要為：第四系土層主要有素填土、粉質粘土、粗砂、細砂等，下伏基巖為灰?guī)r。測區(qū)位于鐵路傍，測線沿著鐵路走向布置，現(xiàn)場平整、開闊、高差不大，為工作的開展提供了條件。地下巖溶發(fā)育，溶洞充填水及黏土等物質，電阻率就會較低；相反，溶洞注漿效果好及圍巖的電阻率較高。同時，本測區(qū)地層存在較大的地震波速度差異，具開展面波法的地球物理前提條件。

2.工作方法

2.1高密度電法

高密度電阻率法是一種結合了直流電阻率測深法和直流電阻率剖面法的物探方法。它是一種陣列勘探方法，也稱自動電阻率系統(tǒng)，是直流電法的發(fā)展，其功能相當于三極測深與電剖面法的結合。通過電極向地下供電形成人工電場，其電場的分布與地下巖土介質的電阻率p的分布密切相關。

測量時，AM=MN=NB為一個電極間距，A、B、M、N逐點同時向右移動，得到第一條剖面線；接著AM、MN、NB增大一個電極間距，A、B、M、N逐點同時向右移動，得到另一條剖面線；依此類推，這樣通過對地表不同部位人工電場的掃描測量，得到視電阻率斷面圖像，由此來了解地下介質視電阻率ps的分布，根據(jù)巖土介質視電阻率的分布推斷解釋地下地質結構。

2.2瞬態(tài)面波法

瞬態(tài)面波法主要是利用了瑞雷波的兩種特性：瑞雷波在分層介質中傳播時的頻散特性和瑞雷波的傳播速度與介質物理力學性質的相關性。瞬態(tài)瑞雷面波法是通過錘擊、落重等震源激發(fā)產生一定頻率范圍的瑞雷波，瑞雷波沿介質表面?zhèn)鞑?。在地面上沿波的傳播方向，以一定的道間距△x設置N+1個檢波器，就可以檢測到瑞雷波在NAx長度范圍內的傳播過程。

在通過測試儀器自動記錄下這一過程后，進行相應處理便得到Vr-f曲線，即頻散曲線。頻散曲線的變化規(guī)律與地質條件和巖土介質的性狀存在內在的聯(lián)系，通過對頻散曲線的分析解釋，可以得到地下一定深度范圍內的地質構造情況和不同深度的瑞雷波波速。瑞雷波傳播速度反映了不同深度巖土介質的物理特性，據(jù)此可對巖土的物理性質做出評價。如劃分出地層中軟弱層的埋深及范圍、地下空洞及掩埋物探測、公路、機場跑道質量無損檢測、地基加固處理效果評價等。

3.資料分析及解釋

3.1高密度電法

數(shù)據(jù)處理分為預處理、處理反演兩個階段。在數(shù)據(jù)預處理過程中，先用運用BTRC2004軟件對原始數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)轉換，再對奇變的數(shù)據(jù)刪除或修正。在數(shù)據(jù)處理反演過程中，先運用RES2D1NV軟件進行參數(shù)設置，然后進行反演；反演處理主要包括：根據(jù)地質調查資料建立初始的二維地電模型、選擇反演參數(shù)（阻尼系數(shù)、迭代次數(shù)、收斂極限）等，然后采用最小二乘法，查看反演結果，獲得最終的地下地電斷面，用于地質解釋。

圖1為測線u的高密度反演成果圖、推斷地質剖面圖，深部基巖電阻率大，淺部土層電阻率較小，溶（土）洞充填黏土、水等雜物電阻率小，據(jù)此可以推斷地下斷面情況。從圖可見，在檢測段地層連續(xù)，無異常，在地質剖面圖上也可推測出巖土分界面。

3.2瞬態(tài)面波法

瑞雷面波頻散曲線是對地層速度結構分層的基礎，若對每個瑞雷波測試點的頻散曲線以一定的數(shù)學模型進行分層速度計算，確定不同深度的瑞雷波層視速度，即可達到定量解釋的效果。

圖2為測線L1的瑞雷面波頻散曲線，圖中可見：瑞雷面波頻散曲線整體上表現(xiàn)上部低速下部高速特征，曲線連續(xù)性好，不離散。根據(jù)測區(qū)地質情況，上部低速主要為土層（素填土、粉質粘土等）的反映，下部高速主要為中—微風化灰?guī)r等的反映。土層的面波速度通常150rn/s～250m/s，中一微風化灰?guī)r的面波速度通常450m/s～800m/s。頻散曲線整體位于土質（路堤）面波要求速度曲線的右側，說明土質（路堤）面波速度整體大于要求速度值，滿足設計要求。頻散曲線的下部（基巖面下，如虛線）位于巖質（路堤）面波要求速度曲線的右側，說明巖質（路堤）面波速度大于要求速度值，滿足設計要求。

4.結論

綜合利用高密度電法和瞬態(tài)面波法檢測路基溶（土）洞注漿處理的效果可以取長補短，提高解釋精度。在路基溶（土）洞注漿處理的效果中，綜合物探是一種行之有效的方法。