尾礦庫(kù)庫(kù)區(qū)勘察物探方法與鉆探方法對(duì)比分析

彭 湃，黃成利

（長(zhǎng)沙有色冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410019）

廣西地區(qū)尾礦庫(kù)建設(shè)工作中，尾礦庫(kù)庫(kù)區(qū)一般位于巖溶發(fā)育區(qū)，為給將來(lái)設(shè)計(jì)與施工提供工程地質(zhì)基礎(chǔ)資料[1]，首先需要對(duì)尾礦庫(kù)建設(shè)區(qū)域進(jìn)行工程地質(zhì)勘察。而對(duì)巖溶場(chǎng)地進(jìn)行工程地質(zhì)勘察最常用的兩種手段就是物探與鉆探，兩種手段對(duì)于巖溶場(chǎng)地勘察各有優(yōu)劣性[2]，物探手段一般范圍較廣，對(duì)巖溶主要發(fā)育區(qū)有明顯區(qū)別；鉆探手段一般只對(duì)鉆孔內(nèi)情況進(jìn)行說(shuō)明，對(duì)單個(gè)鉆孔內(nèi)所發(fā)現(xiàn)的巖溶發(fā)育情況及其規(guī)律進(jìn)行說(shuō)明。而在實(shí)際工程中，兩種手段均普遍運(yùn)用，本次勘察場(chǎng)地分別進(jìn)行物探與鉆探來(lái)進(jìn)行分析對(duì)比兩種方法所得出結(jié)論的差異性[3]。

1 主要地質(zhì)特征

廣西地區(qū)多山，尾礦庫(kù)類型一般為山谷型尾礦庫(kù)。尾礦庫(kù)庫(kù)區(qū)內(nèi)一般四周山體的山勢(shì)陡峭，并且常出露巖石，這些巖石多呈犬牙狀或齒狀交互。尾礦庫(kù)四周懸崖峭壁較多，很多的懸崖峭壁上可見到有大型的未充填溶洞出露。尾礦庫(kù)庫(kù)區(qū)中間地帶多為殘坡積土層，黃色至淡黃色的粘土層與粉質(zhì)粘土層。尾礦庫(kù)庫(kù)區(qū)內(nèi)整體地層一般由上至下主要包括上部的耕植土、第四系粘土或粉質(zhì)粘土、巖層一般有強(qiáng)風(fēng)化灰?guī)r——中風(fēng)化灰?guī)r，灰?guī)r巖溶發(fā)育帶上部多存在孤石或者滾石，灰?guī)r巖溶發(fā)育帶內(nèi)一般出現(xiàn)溶溝溶槽或溶洞的溶蝕現(xiàn)象、構(gòu)造裂隙在整個(gè)尾礦庫(kù)庫(kù)區(qū)內(nèi)大范圍存在，在溶槽與溶洞等溶蝕裂隙中充填物一般為第四系粘土或粉質(zhì)粘土，也存在部分未充填溶洞與溶槽等溶蝕裂隙。尾礦庫(kù)庫(kù)區(qū)內(nèi)巖層的產(chǎn)狀較為雜亂，且?guī)r石破碎，在巖石裂隙膠結(jié)方解石脈或者角礫巖。

2 場(chǎng)地物探結(jié)果

尾礦庫(kù)庫(kù)區(qū)利用高密度電法進(jìn)行勘探[4]，高密度電法通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)時(shí)在一條剖面上把很多電極按一定的距離進(jìn)行排列，通過(guò)電極轉(zhuǎn)換控制，利用電在各個(gè)介質(zhì)中的傳播速度不一致，來(lái)對(duì)各個(gè)地層進(jìn)行分析，不同的電阻率所代表的顏色不一，通過(guò)對(duì)電阻率大小的解譯結(jié)果對(duì)庫(kù)區(qū)內(nèi)所存在的巖溶現(xiàn)象進(jìn)行說(shuō)明[5]，如圖1所示。

通過(guò)高密度電法上、下圖所示，整個(gè)尾礦庫(kù)庫(kù)區(qū)測(cè)區(qū)的覆蓋層在厚度的分布上是不均勻的，但整體上有明顯的分布規(guī)律[6]：巖溶的整體發(fā)育多沿溝谷走向兩翼厚中間淺，一般來(lái)說(shuō)東南翼深而西北翼淺，并且尾礦庫(kù)庫(kù)區(qū)的測(cè)區(qū)是中間深周邊淺[7]。

圖1 高密度電法物探示意圖

從本次尾礦庫(kù)庫(kù)區(qū)高密度電法勘探結(jié)果來(lái)看，尾礦庫(kù)庫(kù)區(qū)的巖溶構(gòu)造主要順溝谷內(nèi)的長(zhǎng)軸方向，并且有一個(gè)巖溶主構(gòu)造發(fā)育帶，位于尾礦庫(kù)測(cè)區(qū)的東南翼。該巖溶構(gòu)造帶在第一測(cè)區(qū)（上圖）不明顯，在第二測(cè)區(qū)（下圖）有突出展現(xiàn)，預(yù)測(cè)通過(guò)其他觀測(cè)區(qū)則可能分為兩支，并且會(huì)沿庫(kù)區(qū)的東南翼和西北翼繞行，最后在形成于西北和東南兩個(gè)角點(diǎn)。因此可推測(cè)出巖溶主構(gòu)造帶位于尾礦庫(kù)測(cè)區(qū)的東南側(cè)，且其影響平均寬度約為30m，最大影響深度可能達(dá)到數(shù)十米，從推測(cè)巖溶異常分布來(lái)看，在該方向上于構(gòu)造兩翼存在中小規(guī)模斷裂構(gòu)造，也是巖溶主要發(fā)育通道。但在尾礦庫(kù)庫(kù)區(qū)巖溶構(gòu)造帶之外的區(qū)域內(nèi)，包括溶溝、溶槽、溶洞或發(fā)育裂隙帶在內(nèi)的巖溶異常分布沒有明顯的規(guī)律，推測(cè)尾礦庫(kù)庫(kù)區(qū)不會(huì)形成較大規(guī)模的巖溶通道或構(gòu)造。

圖2 尾礦庫(kù)地質(zhì)剖面圖

3 場(chǎng)地鉆探結(jié)果

通過(guò)尾礦庫(kù)庫(kù)區(qū)鉆探揭露情況，庫(kù)區(qū)內(nèi)不良地質(zhì)作用表現(xiàn)主要為各種巖溶形態(tài)。按地質(zhì)條件復(fù)雜程度綜合評(píng)定尾礦庫(kù)的地形地貌條件為復(fù)雜。由于尾礦庫(kù)庫(kù)區(qū)分布的基巖為可溶性碳酸鹽巖-灰質(zhì)白云巖及白云質(zhì)灰?guī)r，因此場(chǎng)地內(nèi)多處發(fā)育的巖溶形態(tài)有：石芽、溶溝、溶蝕裂隙、溶洞、落水洞等，通過(guò)鉆探揭露其各自特征分述如下：

3.1 石芽、溶溝、溶蝕裂隙

為地表水和地下水沿結(jié)構(gòu)面溶蝕、侵蝕形成的產(chǎn)物，是場(chǎng)地普遍發(fā)育的巖溶形態(tài)，規(guī)模不一，主要集中在場(chǎng)地的東南翼。

3.2 溶洞

為地表水或地下水沿結(jié)構(gòu)面以水平方向?yàn)橹鞯娜芪g作用產(chǎn)物，是場(chǎng)地發(fā)育的主要巖溶形態(tài)之一，其空間形態(tài)復(fù)雜。場(chǎng)地地表溶洞較為發(fā)育，多呈腰洞出現(xiàn)，在場(chǎng)地內(nèi)零星分布；溶洞在空間上表現(xiàn)多為圓塔式；溶洞口形態(tài)復(fù)雜多變，規(guī)模大小不一，一般水平的長(zhǎng)度1m～3.5m，最長(zhǎng)約15.50m，洞體高度一般為0.80m～4.5m，局部高度可達(dá)9.80m左右；地表溶洞內(nèi)石鐘乳、石筍、石柱、石幔等巖溶堆積物較發(fā)育，洞底部分多被粘性土混碎石、塊石堆填，偶見崩塌堆積塊石；地下溶洞部分全充填可塑狀粘土，偶為半充填；地表溶洞多為干洞洞內(nèi)未見地下水，且溶洞壁未見滴水現(xiàn)象，巖溶堆積物正處于發(fā)育階段。本次綜合工程地質(zhì)測(cè)繪見溶洞8個(gè)，鉆探揭露到該類巖溶形態(tài)35個(gè)，總計(jì)43個(gè)，約28個(gè)集中在場(chǎng)地東南翼。

3.3 落水洞

地表水的集中消水點(diǎn)。通過(guò)鉆探揭露其主要特征為：落水洞的平面形態(tài)以橢圓形為主，少量呈網(wǎng)絡(luò)狀、蜂窩狀；一般長(zhǎng)軸 1.50m～2.50m，短軸0.50m～1.80 m，帶狀落水洞形態(tài)次之，一般長(zhǎng)度1.10m～2.80m，寬0.50m～2.5m；在空間上，落水洞形態(tài)以豎井狀為主，其次為裂隙狀；大部分在垂直方向上呈上大下小，并漸變成溶蝕裂隙；落水洞底多被粘性土混碎石、塊石充填或半充填；落水洞常成群出現(xiàn)，洞間相互連通。本次綜合工程地質(zhì)測(cè)繪查明落水洞35個(gè)，第四系范圍內(nèi)圈定6個(gè)隱伏型落水洞，多集中在尾礦庫(kù)庫(kù)區(qū)東南翼。

從本次尾礦庫(kù)庫(kù)區(qū)鉆探結(jié)果來(lái)看，尾礦庫(kù)庫(kù)區(qū)的巖溶構(gòu)造主要集中在庫(kù)內(nèi)的東南翼，并且發(fā)育的巖溶形態(tài)較為復(fù)雜，有石芽、溶溝、溶蝕裂隙、溶洞、落水洞等，但未見到大規(guī)模的巖溶通道。

4 物探、鉆探對(duì)比分析結(jié)論

通過(guò)對(duì)本次同一個(gè)尾礦庫(kù)庫(kù)區(qū)所運(yùn)用物探方法和鉆探方法所獲得的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析可知，首先兩種勘察方法，均得出尾礦庫(kù)庫(kù)區(qū)巖溶最為發(fā)育的位置為尾礦庫(kù)庫(kù)區(qū)的東南翼，物探與鉆探的結(jié)論是一致的。但相對(duì)而言，物探方法通過(guò)對(duì)電阻率大小的解譯結(jié)果區(qū)別出庫(kù)區(qū)內(nèi)所存在的巖溶現(xiàn)象，優(yōu)點(diǎn)是時(shí)間上較為迅速，所利用的工具也較為便捷；缺點(diǎn)是無(wú)法對(duì)巖溶現(xiàn)象的種類與發(fā)育情況進(jìn)行一一區(qū)分出來(lái)。鉆探方法通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)鉆機(jī)取芯以后，可以通過(guò)鉆孔鉆心較為直觀的觀察出所存在的地層巖性以及巖溶地質(zhì)現(xiàn)象，優(yōu)點(diǎn)是能夠?qū)︺@探范圍內(nèi)所存在的石芽、溶溝、溶蝕裂隙、溶洞、落水洞等不同巖溶形態(tài)特征進(jìn)行詳細(xì)描述；缺點(diǎn)是通過(guò)鉆機(jī)設(shè)備進(jìn)場(chǎng)進(jìn)行鉆探取芯編錄描述所花費(fèi)的時(shí)間較為長(zhǎng)久，對(duì)整個(gè)工程的進(jìn)度會(huì)有一定的影響。

因此對(duì)比物探與鉆探這兩種勘察方法，均適合在工程建設(shè)中長(zhǎng)期運(yùn)用，在巖溶型尾礦庫(kù)庫(kù)區(qū)勘察時(shí)最適宜兩種勘察方法聯(lián)合運(yùn)用，通過(guò)物探方法對(duì)整個(gè)尾礦庫(kù)庫(kù)區(qū)進(jìn)行整體排查，確定出巖溶強(qiáng)烈發(fā)育區(qū)，再通過(guò)鉆探鉆孔來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證與對(duì)各種地層巖性及巖溶發(fā)育形態(tài)來(lái)進(jìn)行詳細(xì)描述。兩種方法的聯(lián)合運(yùn)用，既能從整體上排查，又能對(duì)各個(gè)勘探點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)區(qū)分，所獲得的勘察基礎(chǔ)資料將更有利于后續(xù)尾礦庫(kù)的設(shè)計(jì)與建設(shè)工作。