高密度電法物探技術(shù)在巖溶地區(qū)地質(zhì)勘察中的應(yīng)用

楊志鵬

摘要：高密度電法物探技術(shù)作為一種先進的直流電法勘探技術(shù)，具有測點密度高，信息量大，對探測對象不造成損傷，成果直觀、準(zhǔn)確、高效等特點，已被廣泛應(yīng)用于各種工程開發(fā)及建設(shè)中。本次巖溶勘察采用高密度電法和鉆探驗證相結(jié)合的方法，對惠州市某建筑工程地質(zhì)溶洞與周圍背景電阻率的差異進行探測分析，圈定其巖溶和土洞的空間分布、規(guī)模大小等，然后再在物探固定異常的基礎(chǔ)上布置鉆探孔進行了驗證。

關(guān)鍵詞：高密度電法;物探技術(shù)：巖溶地區(qū)：地質(zhì)勘察

在建筑工程施工地質(zhì)勘察中，施工場地地質(zhì)特征勘察對于整個工程建設(shè)非常重要。查明地下巖土特征，確保工程施工質(zhì)量和施工進度。其中巖溶作為一種嚴(yán)重影響工程建設(shè)質(zhì)量的不良地質(zhì)現(xiàn)象之一，在南方地區(qū)工程建設(shè)中較為常見，應(yīng)用高密度電法勘察其發(fā)育及分布情況，可為工程建設(shè)地基處理提供相應(yīng)的參考依據(jù)。在惠州市某小區(qū)施工建設(shè)中，根據(jù)惠州地質(zhì)工程勘察院提供的該場地地質(zhì)勘察資料，本場地巖溶及土洞較為發(fā)育，為了進一步查清該場地的巖溶發(fā)育情況，為施工設(shè)計提供依據(jù)，進行本次巖溶工程物探專項勘察。

1.工程概況

惠州市某小區(qū)A7-All棟共5棟高層公寓，該項目位于灰?guī)r分布區(qū)，根據(jù)惠州地質(zhì)工程勘察院提供的該場地詳勘報告，A7、A9、Al0棟發(fā)現(xiàn)土（溶）洞，且A7棟施鉆6孔，有5孔發(fā)現(xiàn)溶洞，該地段巖溶極發(fā)育。根據(jù)設(shè)計提供資料，該建筑擬采用樁基礎(chǔ)，為了查清該場地影響樁基穩(wěn)定性的巖溶空間分布、規(guī)模及巖溶堆填物性狀等，為設(shè)計及巖溶治理提供依據(jù)，對該項目場地進行巖溶勘察。

2.施工場地地質(zhì)特征

場地地處中國東南沿海大陸邊緣，位于蓮花山斷裂帶與東西向高要一惠來斷裂帶交匯形成的弧形構(gòu)造帶中，褶皺構(gòu)造不發(fā)育。

根據(jù)鉆探揭露，鉆孔揭露深度內(nèi)場地地基巖土層白上而下依次為：①人工填土、②第四系海陸交互相沉積土、③第四系殘積土以及④石炭系石灰?guī)r。該區(qū)巖溶較發(fā)育，主要呈溶隙、中小型溶洞等形態(tài)，土洞/溶洞發(fā)育層面埋深33.70m～44.lOm，溶洞/土洞大小0.60m～6.90m，溶洞發(fā)育層面標(biāo)高41.72m—-31.52m。

3.高密度電法物探技術(shù)地質(zhì)勘察應(yīng)用

3.1高密度電法工作的原理

高密度電法是許多普通電法排列、測點的集合，通常將許多電極（一般為60個），按一定極距（一般為Im—5m）排列，通過電纜、開關(guān)控制箱與測量儀器相連.測量時，測量儀器通過指令控制開關(guān)控制箱，以一定的排列順序?qū)㈦姌O轉(zhuǎn)換成供電電極或測量電極，高密度電法系統(tǒng)示意圖詳見圖1。本次工作技術(shù)規(guī)范為DZ/T 0072-1993《電阻率測深法技術(shù)規(guī)程》及DZ/T 0073-1993《電阻率剖面技術(shù)規(guī)程》。

3.2測網(wǎng)布設(shè)

進行測網(wǎng)布設(shè)時，確定各個角點坐標(biāo)，并結(jié)合計算得出的端點坐標(biāo)來差分各個測試點的具體坐標(biāo)。因此，室內(nèi)測點布設(shè)誤差為0。測網(wǎng)實地布設(shè)采用GPS定點，皮尺定距的方法布設(shè)。

3.3電法施工

（1）電法參數(shù)及技術(shù)要求。本次電法施工采用高密度溫納裝置，基本參數(shù)為：點距4m，測線長190m—240m。根據(jù)規(guī)范和設(shè)計書要求，本次電法工作采用270V直流電池箱，接收機為重慶奔騰數(shù)控技術(shù)研究所生產(chǎn)的WDJD-4型，供電電極為銅電極。（2）電法質(zhì)量檢測。電法質(zhì)量控制主要用白檢。白檢一般采取當(dāng)天觀測過程中，返回高值點或地形較為平坦，便于返回檢查的點重新觀測。本次工作實際完成檢查量為總工作量的5.27%，統(tǒng)計均方誤差為±0.045%，滿足精度要求。（3）電法完成工作量匯總。本次完成物探電法測線共33條，其中1-22線均為240m，每條物理點60個，23-33線均為188m，每條物理點47個，合計共完成33條測線，1837個物理點。（4）鉆探驗證孔施工。由于物探的多解性，物探解譯為土溶洞的位置需布置鉆孔驗證，本次鉆探是在物探工作的基礎(chǔ)上進行，目的是驗證物探解譯的土洞或溶洞。本次鉆探共投入4臺XY—l型油壓鉆機，全孔取芯，共鉆探驗證孔37個，其中30個鉆孔見洞，見洞率81.1%，其余7個鉆孔盡管未見洞，但均為溶溝（槽）部位，覆蓋層厚度大。

4.資料整理及異常解釋

4.1資料整理

本次電法測量數(shù)據(jù)，全部采用數(shù)據(jù)直接向電腦傳輸編輯，當(dāng)天數(shù)據(jù)當(dāng)天傳輸，有項目指定人員負責(zé)檢查驗收。圖件編制全部采用繪圖軟件繪制，實際材料圖使用CAD繪圖軟件繪制;其他圖件均為電腦繪制。

4.2異常解釋

高密度電法剖面成果圖本質(zhì)上是一種電阻率成像圖，其電阻率低表明該部位巖體較為松散破碎、巖體含水性高，電阻率高則說明該區(qū)巖體完整性較好，巖體致密且含水量少。巖體中具有填充黏土或者水溶洞則呈現(xiàn)在低阻區(qū)。在工作實踐中發(fā)現(xiàn)，多數(shù)巖溶洞穴一般表現(xiàn)為上部空洞，下部部分松散填充，因此在高密度電法成像圖中則顯示為上部高阻，下部低阻，并形成了一定串珠狀的異常組合區(qū)。在進行巖溶洞穴地質(zhì)勘察時，對高密度電法電阻異常圖像解釋時應(yīng)遵循以下三種原則：第一，電阻率成像圖表現(xiàn)為連續(xù)串珠狀異常，則表示該部地區(qū)上部為巖溶空洞，下部為部分填充;第二，剖面圖電阻值背景為高阻異常，則表示巖溶在灰?guī)r中發(fā)育;第三，剖面成像圖表現(xiàn)為串珠異常走向與區(qū)域構(gòu)造一致，則表示該部分為巖溶破碎帶發(fā)育。

5.結(jié)論及建議

5.1結(jié)論

本工作區(qū)共發(fā)現(xiàn)了65個電阻率異常區(qū)，在設(shè)計建筑物上的主要有A7（7個電阻率異常區(qū)，溶洞為主）、A8（5個電阻率異常區(qū)）、A9（10個電阻率異常區(qū)，土洞為主）、Al0（9個電阻率異常區(qū)，土洞為主）、All（3個電阻率異常區(qū)，溶洞為主），其他主要分布在建筑周邊。

5.2建議

通過收集詳勘資料、物探及驗證鉆孔成果資料，本場地除A8和All棟巖溶不發(fā)育，見洞率低外，其余建筑地段為發(fā)育一極發(fā)育，隱伏巖溶、溶蝕裂隙及溶溝分布較廣泛，見洞率高。由于電法物探是巖溶勘察的間接手段，影響因素多元化，且驗證孔數(shù)量有限，因此建議下一階段主體設(shè)計和巖溶治理設(shè)計單位根據(jù)后續(xù)的超前鉆鉆孔資料及樁基施工資料實時更新巖溶分布及規(guī)模，為主體設(shè)計及巖溶治理施工圖設(shè)計提供更詳盡的資料。此外，將本工作場地的巖溶進行了分區(qū)及對巖溶規(guī)模進行了預(yù)判，建議設(shè)計針對建筑物擬采用的地基基礎(chǔ)類型對巖溶進行治理。

參考文獻：

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[3]范小志高密度電法在巖溶探測中的應(yīng)用[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2017（3）：23-24