綜合勘探方法在地面塌陷勘查中的應(yīng)用分析

謝哲 翟曉佳 于磊

摘 要：地面塌陷是一種突發(fā)的、不易防范的地質(zhì)災(zāi)害，具有不確定性與較強(qiáng)的破壞性，若發(fā)生在人口密集區(qū)域，將造成嚴(yán)重后果。本文對地面塌陷的產(chǎn)生與危害進(jìn)行了分析，明確綜合勘探方法應(yīng)用的必要性，對常見的地面塌陷勘探方法進(jìn)行了探討，以實例分析綜合勘探方法在地面塌陷勘查與治理中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：綜合勘探方法;鉆探;物探;地面塌陷;勘查

地面塌陷是指地表的巖體和土體在自然或者是人為因素的影響下，從出現(xiàn)裂縫，進(jìn)而導(dǎo)致陷落，形成地面塌陷坑的一種地質(zhì)現(xiàn)象。在人類活動比較頻繁的區(qū)域，發(fā)生地面塌陷問題，就會造成嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害，對相應(yīng)地區(qū)的居民生命以及財產(chǎn)形成很大的威脅。地面塌陷問題存在很強(qiáng)的突發(fā)性特點，因此，如何提升地面塌陷預(yù)測能力，勘查地面塌陷的影響范圍以及破壞強(qiáng)度，對保障居民生命以及財產(chǎn)安全有著重要的意義。

1 關(guān)于地面塌陷問題的分析

地面塌陷通常發(fā)生的都比較突然，在塌陷的瞬間，地面會迅速地塌落形成一個塌陷坑，有著很強(qiáng)的突發(fā)性以及災(zāi)難性，對人民群眾的生命以及財產(chǎn)安全造成巨大威脅。地面發(fā)生塌陷主要有兩種，一種是巖溶塌陷，另一種是松散碎屑沉積層塌陷。地面發(fā)生塌陷一般都是因為受到工程活動等人為因素的影響。因此，關(guān)于地面塌陷，一般認(rèn)為地質(zhì)因素是導(dǎo)致塌陷的基礎(chǔ)，而工程活動以及極端氣象是造成地面塌陷的主要外部原因。極端氣象問題很容易誘發(fā)地面塌陷，比如在強(qiáng)降雨期間，一般地面塌陷問題會在降雨之后發(fā)生。工程活動所引發(fā)的地面塌陷問題，主要是因為工程施工中對水利管線造成一定的破壞，進(jìn)而出現(xiàn)水的滲漏，導(dǎo)致路面下土體變形，沖刷形成相應(yīng)的空洞，就會造成誘發(fā)塌陷事故。

防止塌陷事故的發(fā)生，減少因塌陷事故所造成的危害，就需要對地面塌陷問題進(jìn)行有效的預(yù)測并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行防治。做好地面塌陷勘查工作，可以有效預(yù)測地面塌陷問題。在進(jìn)行地面塌陷勘查時，主要以鉆探資料為主，但鉆探資料的獲取經(jīng)常會受到鉆探成本、施工環(huán)境以及勘查周期等因素的影響，因此，在地面塌陷的勘查中，鉆探方法并不是最好的選擇。通常，在地面塌陷勘查中更多采用物探技術(shù)來對地面塌陷問題進(jìn)行大面積普查，然后結(jié)合鉆探方法來對相應(yīng)的普查結(jié)果進(jìn)行驗證，可以有效提升地面塌陷的調(diào)查效率，并減少一定的成本。在我國的地面塌陷勘查時間中，隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，勘查工作中已經(jīng)能夠運(yùn)用更豐富的勘探方法。對于不同勘探方法的運(yùn)用，需要結(jié)合工程現(xiàn)場情況來合理選擇應(yīng)用。在實際的地面塌陷勘查工作中，一般會將幾種勘探方法綜合應(yīng)用，以達(dá)到最佳的勘查效果，更好地勘查地面塌陷情況。

2 地面塌陷勘查中常用的勘探方法

2.1物探法

（1）瞬變電磁法

此方法屬于時間域人工源電磁法，通過導(dǎo)電地質(zhì)體在電磁場激勵作用下產(chǎn)生渦旋電流，渦流存在一種瞬變過程，由此形成瞬變磁場，脈沖電流關(guān)斷期間，通過觀測瞬變磁場可發(fā)現(xiàn)地下異常地質(zhì)體。在塌陷區(qū)勘探時，不充水呈低電壓高電阻異常狀態(tài)，充水呈高電壓高電阻異常狀態(tài)。由此，通過瞬變電磁法可較好地尋找、識別塌陷區(qū)域，但是此方法在變形測量方面存在不足。

（2）地質(zhì)雷達(dá)法

此方法主要是向地下發(fā)射高頻電磁脈沖，通過對反射波波形、振幅、時間變化的分析，獲取地下介質(zhì)空間位置、結(jié)構(gòu)、形態(tài)、埋藏深度，具有效率高、結(jié)果直觀的優(yōu)點。根據(jù)實踐分析可知，探地雷達(dá)可用于塌陷區(qū)的識別，但未涉及地面塌陷程度測量。

（3）電磁波CT法：

此方法是對物體進(jìn)行逐層剖析成像，主要利用地下電磁波儀，兩個鉆孔中分別發(fā)射、接收電磁波。此方法可較好地探查地下空洞分布、形態(tài)，定位準(zhǔn)確、精度高。

（4）淺層地震法

淺層地震法主要是通過對人工激發(fā)的地震波在巖（土）層當(dāng)中的傳播規(guī)律的研究，來確定淺層的地質(zhì)情況的一種有效勘測方法。在勘查地質(zhì)災(zāi)害時，采用淺層地震法，激發(fā)地震波的方式主要通過敲擊法和落錘法，如果敲擊以及落錘方式無法引起地質(zhì)災(zāi)害，可以采用小藥量爆炸法。對于地面塌陷的淺層地震方法，主要包含透射波法、反射波法以及瑞雷波法。淺層地震法能夠查找到一些隱伏空洞、巖溶以及采空，結(jié)合鉆孔能夠?qū)崿F(xiàn)波速測試。

（5）高密度電法

與常規(guī)電阻率法的工作基本原理相同，高密度電法主要是利用了巖土體的電性差異，所采用的是一次陣列布極的方式，通過微機(jī)電位儀和程控多路轉(zhuǎn)換器之間的組合可以測量出不同類型或者是不同極距相應(yīng)的斷面或者是立體視電阻率。這一方法將電阻率剖面與電阻率探測法同時兼顧，因此才能夠?qū)崿F(xiàn)斷面或者是立體的勘查目的。

2.2鉆探法

在進(jìn)行地面塌陷勘查時，對于物探顯示明確異常區(qū)域，建議鉆孔驗證，一方面物探法可指導(dǎo)實際鉆探位置，避免盲目鉆探;另一方面鉆探法更為直觀、精確，可與物探互為印證，提高結(jié)果可靠性。鉆探法屬于破損檢測方法，必須由專門的技術(shù)負(fù)責(zé)人編制鉆探施工方案，規(guī)范操作，現(xiàn)場做好監(jiān)督管理，避免出現(xiàn)地面二次塌陷事故。

GPS變形監(jiān)測方法

GPS技術(shù)應(yīng)用于地表變形監(jiān)測，具有現(xiàn)場施工簡單、不易受外界因素影響的優(yōu)點。在實際監(jiān)測工作開展中，需在地面塌陷區(qū)域內(nèi)、外分別設(shè)置GPS觀測站，通過對觀測數(shù)據(jù)分析，獲取活動體三維變形情況，并建立變化模型，對塌陷作出預(yù)報，減少災(zāi)害損失。

2.4工程測繪與調(diào)查法

此方法主要是對區(qū)域地貌、地質(zhì)等進(jìn)行全面調(diào)查與測繪，從宏觀角度對區(qū)域地質(zhì)情況進(jìn)行分析，并根據(jù)調(diào)查所得資料開展地質(zhì)勘查工作。此方法較為簡單，可為地面塌陷勘查與治理工作提供基礎(chǔ)性資料。

結(jié)語

形成地面塌陷災(zāi)害的原因比較復(fù)雜，單一的勘探方法對地面塌陷的規(guī)模、形態(tài)、分布以及塌陷的發(fā)展規(guī)律難以進(jìn)行有效的勘查。因此，在實際的地面塌陷勘查工作中，通常會采用綜合勘探方法，采用地表的測繪調(diào)查、地質(zhì)雷達(dá)探測以及鉆探等方法，可以有效保證勘查結(jié)果的精確、可靠，為地面塌陷災(zāi)害的防治工作提供充足的科學(xué)依據(jù)。

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（1. 河北九華勘查測繪有限責(zé)任公司，河北 保定 071000;2. 華北地質(zhì)勘查局五一九大隊，河北 保定 071000;3. 河北九華勘查測繪有限責(zé)任公司，河北 保定 071000）