試論綜合勘查技術(shù)在復(fù)雜巖溶區(qū)勘查中的應(yīng)用

唐南林

（柳州市勘察測(cè)繪研究院，廣西 柳州 545006）

在現(xiàn)代社會(huì)中，工程的施工已經(jīng)變得越來(lái)越普遍，巖溶區(qū)的施工也已經(jīng)成為常態(tài)，為了保證巖溶地帶工程的施工質(zhì)量，需要在前期做好地質(zhì)勘查工作。為了提升勘查結(jié)果的準(zhǔn)確程度，必須在工作中采用科學(xué)的勘查技術(shù)。

1 巖溶區(qū)勘查工作概述

巖溶又稱(chēng)喀斯特，是指地表中可溶性巖石（碳酸鹽巖、硫酸巖、鹵化物巖等）受水的溶解而發(fā)生溶蝕、沉淀、崩塌、陷落、堆積等現(xiàn)象形成各種特殊的地貌，如石芽、石林、溶洞等，這些現(xiàn)象的總稱(chēng)為巖溶地貌[1,2]。

國(guó)內(nèi)的許多地區(qū)都分布有巖溶地區(qū)，尤其是西南地區(qū)的存在相對(duì)普遍，這也為區(qū)域內(nèi)的大型建（構(gòu)）物的基礎(chǔ)施工造成了巨大的挑戰(zhàn)[3]。按照巖溶的發(fā)育程度，可將其加以分類(lèi)，劃分成強(qiáng)烈發(fā)育、中等發(fā)育、弱發(fā)育三個(gè)不同的級(jí)別。在巖溶發(fā)育地帶，往往在地表以下發(fā)育有大型暗河、大規(guī)模的巖溶洞穴，其對(duì)擬建物具有極不利的影響。因此，為保證房屋建筑和市政基礎(chǔ)設(shè)施工程的安全，應(yīng)對(duì)擬建工程場(chǎng)地或其附近存在對(duì)工程安全有影響的巖溶問(wèn)題進(jìn)行巖溶勘查。但巖溶具有分布多樣、形態(tài)各異，無(wú)規(guī)律性的特點(diǎn)，因此在進(jìn)行巖溶勘查時(shí)應(yīng)采取科學(xué)的勘查方式。巖溶勘查應(yīng)遵循地質(zhì)調(diào)查分析由面到點(diǎn)，勘查工作由疏到密的原則；針對(duì)建筑物的特點(diǎn)及場(chǎng)地的工程條件，利用工程鉆探手段，可以獲知更深層次的物質(zhì)，從而得到更深層次的地質(zhì)數(shù)據(jù)，然而在開(kāi)展鉆探作業(yè)前，應(yīng)做好工程地質(zhì)測(cè)繪和調(diào)查工作；在鉆探同時(shí)采用地球物理勘探，即根據(jù)地下巖土層的物理性質(zhì)差異為基礎(chǔ)，借助特殊的儀器觀測(cè)自然或人工物理場(chǎng)的變化，確定地下地質(zhì)體的空間展布范圍（大小、形狀、埋深等），并測(cè)定巖土體的物理屬性參數(shù)?？茖W(xué)的勘查方式是巖溶區(qū)開(kāi)展物體探測(cè)工作的關(guān)鍵方式，工程地質(zhì)勘探技術(shù)的發(fā)展程度，也成為判斷巖溶地區(qū)現(xiàn)代化勘探水平的重要因素[4]。

2 常用方法的研究

2.1 工程地質(zhì)測(cè)繪和調(diào)查

工程地質(zhì)測(cè)繪和調(diào)查技術(shù)是地質(zhì)勘探過(guò)程中最常用的技術(shù)手段，主要運(yùn)用地表測(cè)繪及洞穴的勘查。地表測(cè)繪的基礎(chǔ)要求是在理清所有的地質(zhì)因素的前提下，對(duì)地區(qū)內(nèi)巖溶地貌的布局和地下水布局及運(yùn)動(dòng)狀況，重點(diǎn)是需要把握測(cè)區(qū)內(nèi)巖溶或者非巖溶地層的實(shí)際分布和彼此間隔狀況。結(jié)合多種天然及揭露水點(diǎn)的布局條件，判斷其與暗河的聯(lián)系，以此完善洞穴的調(diào)查情況[5]。洞穴調(diào)查工作應(yīng)該做好幾個(gè)方面的任務(wù)，其一是清晰地把握洞穴的形態(tài)特點(diǎn)和其與地質(zhì)結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)，為分析巖溶的發(fā)育特征和頂板穩(wěn)定性創(chuàng)造客觀條件；其二是要把握地下水系的形成規(guī)律，把握清楚地面天然水點(diǎn)間的彼此關(guān)聯(lián)和地下水系的補(bǔ)給來(lái)源。

2.2 地球物理勘探方法

地球物理勘探是借助各種物質(zhì)的物理特來(lái)對(duì)不同物體的類(lèi)型加以區(qū)分的，物體的特征不同，所用的物探方法也相對(duì)有別，包括電磁法、聲波探測(cè)、放射性測(cè)井等等。比如瞬變電磁法，這些年來(lái)進(jìn)步相對(duì)快的勘查方式，在地質(zhì)勘探工作中得到了極為廣泛而深入的運(yùn)用，是一種相對(duì)先進(jìn)的電法勘探技術(shù)。

其工作原理指的是一根不接地的回線發(fā)射出磁場(chǎng)，后者借助多種形式的回線接收生成第二個(gè)磁場(chǎng)，第二次磁場(chǎng)往往會(huì)在地下導(dǎo)體的作用下，最終締造出一個(gè)穩(wěn)定性并不是很強(qiáng)的磁場(chǎng)（感應(yīng)原理如圖1所示）。采取這樣的調(diào)查方式和電測(cè)深方式比較而言，探測(cè)深度也相對(duì)深，可以得到更加多元化的信息，相對(duì)的工作效率也能得到迅速的提升。渦流場(chǎng)的傳遞更多的是采取在地球上實(shí)現(xiàn)擴(kuò)散的方式，在這一過(guò)程中，電磁能量會(huì)在傳輸時(shí)被消耗掉。因?yàn)榧w效應(yīng)，高頻的一段往往聚集在地球的表層，而低頻的一段則漸漸向更深處傳播，其分布范疇也是持續(xù)擴(kuò)大的。瞬變電磁分辨率和目標(biāo)層的大小，電信號(hào)和地質(zhì)異常噪音的分離程度等影響因素都保持著一定的關(guān)聯(lián)。

此外，大地電磁測(cè)深方法也是一種對(duì)地殼和上地幔的結(jié)構(gòu)狀況加以研究的物理探測(cè)方式，該技術(shù)以天然交變電磁場(chǎng)作為基礎(chǔ)來(lái)源，交變電磁場(chǎng)波在地下傳播的同時(shí)，因?yàn)殡姶鸥袘?yīng)帶來(lái)的作用，設(shè)備在地表之上就可以感知到電磁場(chǎng)，以及相關(guān)的電阻率分布情況等等資料，地球磁層結(jié)構(gòu)如圖2所示。

大地電磁法的工作原理指的是利用電磁波穿透地表深度，刺激誘導(dǎo)的低電阻率可以在地質(zhì)體內(nèi)激發(fā)出電磁場(chǎng)，工作人員可依據(jù)磁場(chǎng)的強(qiáng)度大小和特征來(lái)判斷出地質(zhì)屬性及相關(guān)的空間模式。

地下電磁波也需要遵從趨膚定理，各種不同頻率的電磁波可以穿過(guò)地層的深度也會(huì)存在一定的差異，同一個(gè)頻率的電磁波在地表之下是用同一種速度實(shí)現(xiàn)傳播的，它可以與各種不同水平的電阻率持平。

探地雷達(dá)則是借助超高頻短脈沖電磁波來(lái)勘查地下介質(zhì)的布局情況的特定的地球物理勘探技術(shù)。而各種介質(zhì)的反射波形特點(diǎn)會(huì)存在一定的差異，所用按照雷達(dá)剖面圖像的資料，結(jié)合測(cè)區(qū)前期已經(jīng)獲知到的地質(zhì)和鉆探資料，可以區(qū)分出不同的截止界面和探查介質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

2.3 工程鉆探

工程鉆探長(zhǎng)期以來(lái)都是地質(zhì)勘查工作中的常用手段，而且需要耗費(fèi)的時(shí)間不長(zhǎng)，這樣的方式不只是能夠幫助工作人員更好地確定所鉆的具體位置及其周邊的地層情況，還能夠完成鉆孔的原位測(cè)試，或者借助鉆取的巖土芯完成室內(nèi)測(cè)試，以此更快捷精確地把握更多元的巖土信息。開(kāi)展鉆探工作，非常重要的目標(biāo)就在于對(duì)特定深度范圍內(nèi)的巖溶發(fā)育情況，尤其當(dāng)?shù)乇頍o(wú)巖溶物質(zhì)或者存在覆蓋層的情況下，需要附加鉆孔布置的步驟。

2.4 遙感技術(shù)的應(yīng)用

遙感技術(shù)本身帶有調(diào)查面積廣、重復(fù)性比較強(qiáng)的特征，遙感圖像可以更宏觀并且客觀地體現(xiàn)出地表的特征和多種地質(zhì)現(xiàn)象的空間聯(lián)系，遙感影像能記錄的地域比較廣、存儲(chǔ)的信息量比較大，在辨別巖溶地貌的形態(tài)、巖溶層組的區(qū)分和地質(zhì)結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域會(huì)表現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)特征，特別適用于我國(guó)南方地區(qū)的裸露型巖溶地帶。

3 巖溶勘查注意問(wèn)題

巖溶勘查的目的在于采用工程地質(zhì)測(cè)繪和調(diào)查、工程鉆探、地球物理勘探等方法查明巖溶形態(tài)的分布、形狀、規(guī)模，地下水情況和巖土層的工程性質(zhì)等，并對(duì)場(chǎng)地的穩(wěn)定性和適宜性做出分析評(píng)價(jià)。

工程地質(zhì)測(cè)繪和調(diào)查應(yīng)著重查明地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、巖溶水發(fā)育情況、巖溶洞隙情況；工程鉆探應(yīng)著重查明基巖埋藏深度和巖面起伏情況，地下溶洞、暗河的分布、性質(zhì)、規(guī)模，地下溶洞的頂板情況、充填情況，上覆土層的工程特性，地下水的性質(zhì)、埋深、動(dòng)態(tài)等特征；在地球物理勘探異?；蚧A(chǔ)下有溶洞、暗河分布的地段應(yīng)加密工程鉆探點(diǎn)；對(duì)一柱一樁的基礎(chǔ)需逐柱鉆探；地球物理勘探應(yīng)注意運(yùn)用條件，盡量采用多種方法綜合判釋?zhuān)晃锾骄€點(diǎn)的間距應(yīng)按先疏后密的原則布置，測(cè)線應(yīng)垂直于巖溶發(fā)育帶；在工程鉆探初步圈定的巖溶發(fā)育地段應(yīng)加密測(cè)網(wǎng)，進(jìn)一步探測(cè)巖溶發(fā)育的位置、范圍和深度。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，加強(qiáng)對(duì)綜合勘查技術(shù)在復(fù)雜巖溶區(qū)勘查中的應(yīng)用問(wèn)題的探討，意義重大。工作人員需要明確巖溶區(qū)勘查工作概況，同時(shí)做好常用方法的研究，包括地質(zhì)測(cè)繪、地球物理勘探方法、工程鉆探、遙感技術(shù)的應(yīng)用等等；在此基礎(chǔ)上，對(duì)巖溶勘查注意問(wèn)題進(jìn)行分析。