溶巖地區(qū)地質(zhì)勘察中物探技術的應用

郝世平 董超

摘 要：文章以實際工程為例，首先對物探技術在勘察工作中的選則與使用原理進行了詳細的闡述，其后對勘探過程中檢測物探技術的勘探地震反射波與勘探透地雷達發(fā)射技術的檢測方法、勘探高密度電阻率法的檢測方法進行分析，最后通過比較實際勘察結(jié)果與物探技術勘察結(jié)果，驗證了高速公路的施工過程中使用物探技術勘探地質(zhì)，能準確地掌握地下溶蝕、溶洞的情況，達到了預期要求，保證了工程的順利施工。

關鍵詞：透地雷達 高密度電阻率法 地震反射波法

1.工程概況

某高速公路的橋梁長約26.00 km，其高架橋長約5.0km，共有A、B兩個橋段，單線橋?qū)捈s16m，修建位置為107國道周邊，這條高架橋的施工標段為3段。高架橋所處的地質(zhì)環(huán)境為巖溶地質(zhì)，進行第一標段施工的地區(qū)地質(zhì)條件較復雜，土洞與溶洞并存，巖面起伏的程度較高。設計施工方案時會鉆探地質(zhì)檢測施工環(huán)境，鉆探的范圍比較小，無法滿足施工的要求。開始施工后，現(xiàn)場會出現(xiàn)沉陷、塌孔、卡錘等問題，很大程度地減慢了施工的速度。為了確保工程的質(zhì)量、縮短施工的時間，必須復查高架橋的地質(zhì)狀況，鉆探結(jié)合物探，通過這兩種方式減少工程中的事故發(fā)生率，全面了解巖溶地質(zhì)的詳細情況。

2.物探技術在勘察工作中的選則與使用原理

進行工程勘察時最常使用的方法是地質(zhì)物探，地質(zhì)勘察技術在我國使用的比較晚，但是發(fā)展的速度非常迅猛。迄今為止，已經(jīng)出現(xiàn)了勘探水聲、勘探電法、勘探微重力、勘探地震等十幾種勘探技術。文章研究的工程地質(zhì)較復雜，有殘積層（亞黏土）、填土層（人工）、沖擊層（中粗砂、細砂）3個覆蓋層。溶洞與灰?guī)r以及巖土層之間的電阻率、介電常數(shù)都存在很大的差異。因此在本路段進行施工時，選擇了勘探高密度電法、勘探透地雷達、勘探淺層地震反射波這3種技術勘察施工現(xiàn)場的具體情況。

2.1透地雷達的基本勘探原理

透地雷達勘探技術的基本原理為介電常數(shù)差異（不同介質(zhì)間），詳細的原理介紹如圖1所示。

根據(jù)圖1可發(fā)現(xiàn)，發(fā)射天線貫穿整個電磁波發(fā)生了脈沖，傳播脈沖的時候若存在介質(zhì)，就會反射介電常數(shù)，之后出現(xiàn)的發(fā)射波借助接收天線將數(shù)據(jù)傳播到儀器設備中，通過比較顯示的數(shù)據(jù)就能得出不同地質(zhì)條件下的環(huán)境條件。

2.2高密度電阻率法的基本勘探原理

2.3地震反射波法的基本勘探原理

地震反射波法的基本勘探原理為反射波的高分辨率，一個點發(fā)出的頻率波可通過≥2個的通道接收，反復進行上面的操作，詳細記錄每一個反射點，通過研究分析、疊加CDP處理相應數(shù)據(jù)，進而獲得詳細的地震信息。

3.勘探過程中檢測物探技術的具體方法

3.1勘探地震反射波與勘探透地雷達發(fā)射技術的檢測方法

進行施工點勘察時，經(jīng)常將勘探地震反射波與勘探透地雷達發(fā)射技術的檢測結(jié)合在一起進行，通過研究該公路的勘察數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，A線與B線中有很多溶洞，施工人員為了掌握溶洞的準確位置，在兩線之間設立了地震反射波的剖面與投射性雷達，以此獲取了施工點的詳細信息，得到了有助于工程質(zhì)量的數(shù)據(jù)，由此可得，此段中可使用勘探地震反射波與勘探透地雷達發(fā)射技術勘察施工現(xiàn)場的情況。

3.2勘探高密度電阻率法的檢測方法

修建該公路的B線時，樁基發(fā)生了許多事故。該公路所處的地區(qū)地質(zhì)條件非常復雜，地下溶洞較多，只有深層次的進行勘察，才能掌握土洞與巖層界面的詳細情況，提高勘察數(shù)據(jù)的科學性與準確度，施工現(xiàn)場存在干擾雷達的鉆機塔架，并且地上施工需要一些大型機器協(xié)助，這些都會影響地震勘探的準確度，因此要選擇高密度電法勘探施工現(xiàn)場。文章研究的公路，在施工過程中將反射波的剖面長度設置成310m，對B線中的90～92號橋墩進行了詳細勘察。

勘察后發(fā)現(xiàn)，B線90～92號橋墩的基巖變化的程度較大，基巖外部的埋深范圍為25m～35m相對較淺，中間部位的埋深為75m，其中91號橋墩的基巖埋深范圍為27m～30m，對91號橋墩進行高密度電法勘探后，發(fā)現(xiàn)橋墩偏南的電阻有一些異常，專業(yè)技術人員對該異常進行研究分析，得出該處存在埋深范圍為33m～44m的土洞。與此同時，基巖層還存在電性分層的現(xiàn)象，通過對檢測數(shù)據(jù)進行分析，了解到該處為埋深范圍為10m～20m的人工填土層。

3.3實驗結(jié)論

經(jīng)過對具體工程應用的勘探高密度電阻率法、勘探地震反射波法、勘探透地雷達發(fā)射法的檢測發(fā)現(xiàn)，選擇合適的勘探方法可詳細掌握基巖的具體情況，確定溶洞與土洞的準確位置，能有效發(fā)揮勘探工作的作用，提高公路施工過程中勘探技術的可行度與有效性，為之后的施工人員提供了很有用的參考數(shù)據(jù)，既縮短了施工的周期，又提高了施工的效率。

4.比較實際勘察結(jié)果與物探技術勘察結(jié)果

在熔巖地質(zhì)環(huán)境下修建高速公路，必須完成的工序是詳細勘察施工點的地質(zhì)情況，包括公路中每一條高架橋的樁位，勘察過程中應用物探技術能確定溶洞、土洞的分布狀況，得出基巖面的起伏度。文章研究的公路，在施工過程中應用了物探技術，目前已完成了基礎的橋梁施工，建筑專家對其進行了檢測研究，將實際工程中反饋的信息與物探技術的理論結(jié)果進行比較，為以下兩方面：

4.1比較基巖面的埋深范圍

比較370個樁位時發(fā)現(xiàn)，巖面的埋深誤差為16%，有210個樁位的埋深誤差≤9%，為總樁位數(shù)的58%。110個樁位的誤差>10%、<20%，為總樁位數(shù)的31%。40個樁位的誤差>20%、<30%，為總樁位數(shù)的8%，25個樁位的誤差>30%，為總樁位數(shù)的3%。根據(jù)以上數(shù)據(jù)表明，高速公路的施工過程中使用物探技術勘探地質(zhì)，能準確地掌握地下溶蝕、溶洞的情況，所得到的數(shù)據(jù)能幫助后期施工順利進行。

4.2比較溶洞與土洞

技術人員對370個使用過物探技術的樁位進行了分析，發(fā)現(xiàn)結(jié)果相同的樁位有300個，比例高達80%，處于溶洞、土洞、溶蝕分布的地段的樁有45個，比例為10%，無法對該處的樁進行驗證。施工過程中發(fā)現(xiàn)，有30個樁的物探結(jié)果與實際狀況不一致，比例為9%。

5.結(jié)束語

綜上所述，處于巖溶地質(zhì)環(huán)境中的公路進行勘察時，應用最廣泛的方法為物探技術，該技術能有效地勘察地下溶蝕、溶洞、土洞的分布情況?？辈烨皶ξ锾郊夹g進行檢測，進而選擇合適的技術，有效地提高了勘察效果。施工過程中選擇物探技術，必須根據(jù)公路所處地區(qū)的地質(zhì)條件以及檢測結(jié)果確定，通過嫻熟的操作方法，提高勘察數(shù)據(jù)的準確度。

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