物探技術(shù)在某礦區(qū)管道穿越工程中的應(yīng)用

靳朝明

（湖南大學(xué)設(shè)計研究院有限公司，湖南 長沙 410000）

在工程勘察中，物探技術(shù)在越來越多的采用，本文選取的穿越工程勘察項目位于湖南某礦區(qū)，穿越的水面寬度約100m，管道水域穿越工程的等級為大型，擬采用定向鉆穿越的方法施工。

1 物探方法選擇

工程設(shè)計需探測地下至少30m范圍的圍巖和溶洞情況，目前地球物理探測方法常用于地質(zhì)勘察的有淺層地震、直流電法、音頻大地電磁法（AMT）等。淺層地震由于震源的限制，炸藥國家管控較嚴(yán)，錘擊能力不夠，現(xiàn)設(shè)計較少采用。音頻大地電磁法（AMT法），由于淺部存在一定的盲區(qū)，不適應(yīng)用于埋深過小的。直流電法中電測深法是在地表測量點(diǎn)測量電極不動，按規(guī)定不斷加大供電極距，從而研究地表測量點(diǎn)下方電性的垂向變化。由于供電極距不斷加大，增大了供電電流在地下的分布范圍，實際上相當(dāng)于加大了勘探深度。因此通過分析電測深視電阻率曲線了解測點(diǎn)下沿垂向地質(zhì)情況的變化。電測深法中，正確的工作布置和解釋可以獲得比電剖面法更為豐富準(zhǔn)確的地質(zhì)信息。因此該物探勘察設(shè)計采用電測深法。

本項目擬采用EDJD-1數(shù)字多功能直流電法儀。EDJD-1數(shù)字多功能直流電法儀是一種新型的電法儀，儀器采用程控方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和電極控制，采集的數(shù)據(jù)以圖像的形式實時顯示在屏幕上，以便您隨時可以監(jiān)控資料的質(zhì)量。該型儀器可以廣泛地應(yīng)用于交通、能源、城建、工業(yè)與民用建筑、地質(zhì)環(huán)境調(diào)查、環(huán)境災(zāi)害評價、堤防隱患探測等領(lǐng)域。其物探測線圖如下。

圖1 物探測線示意圖

2 電測深法技術(shù)方法

電測深法的實際工作中，通常采用對稱四極裝置。即供電電極AB和測量電極MN均對稱于測點(diǎn)布置、每改變一次供電極距，即可按下式計算該極距的視電阻率，即：

考慮到電測深的極距變化范圍較大的特點(diǎn)，通常將該曲線繪制在雙對數(shù)坐標(biāo)上。

圖2 電測深法探測電極滾動排列示意圖

3 物探解譯原則

3.1 斷層

斷裂中一般巖石破碎、含水，導(dǎo)致電阻率較低。在電阻率剖面中呈現(xiàn)低阻帶，表現(xiàn)為電阻率等值線不連續(xù)或者電阻率等值線發(fā)生繞曲。

3.2 巖溶

水下巖溶一般會被水或泥沙充填，巖溶附近巖石會破碎或裂隙發(fā)育，會導(dǎo)致電阻率偏低。在電阻率剖面中的反應(yīng)為圈閉低阻或者低阻帶的局部低阻擴(kuò)大現(xiàn)象。根據(jù)縱斷面物探電阻率曲線圖，河流穿越斷面在水平方向60m～80m、垂直方向高程55.5m～79.2m范圍內(nèi)電阻率值明顯偏低，推測為溶洞相對發(fā)育區(qū)，溶洞為全充填，需用鉆探進(jìn)行驗證。

3.3 強(qiáng)風(fēng)化與中風(fēng)化界面

巖石風(fēng)化程度的不同，巖石中的裂隙發(fā)育程度，孔隙度均不同，巖石的含水率也因此不同，在電法剖面中的表現(xiàn)為電阻率不同。風(fēng)化愈強(qiáng)，裂隙愈發(fā)育，孔隙度越大，含水率越大，電阻率越小，反之亦然。因此可利用電阻率的不同，反推巖石的風(fēng)化程度。強(qiáng)風(fēng)化巖體中巖石風(fēng)化不均勻，存在部分未風(fēng)化巖石，電阻率剖面中表現(xiàn)為局部高阻團(tuán)塊，中風(fēng)化巖體中巖石較完整，一般呈整體高阻。根據(jù)電阻率特征即可判讀強(qiáng)風(fēng)化與中風(fēng)化界面。

4 物探解譯結(jié)果

該河流測線物探反演結(jié)果電性分界界面的水層電阻率小于100Ω·m，覆蓋層電阻率在100Ω·m ～ 2000Ω·m，基巖電阻率在2000Ω·m以上。

物探剖面結(jié)果推測60m～80m覆蓋層厚度縮小到10m左右。但需注意里程20段～130段埋深30以下可能存在相對軟弱或破碎區(qū)域。

測線物探結(jié)果推測江面下方左側(cè)覆蓋層深度較小，物探結(jié)果推測大約2m；江面下方右側(cè)覆蓋層較大，由于受低阻層埋深較大或基巖破碎含水等因素影響，覆蓋層深度推測誤差較大，可大致推斷厚度約17m左右。便江測線物探結(jié)果推測東側(cè)里程40m～80m范圍覆蓋層厚度較淺，由物探等值線剖面推測大約4m～5m左右。

圖3 物探成果縱剖面圖

5 鉆探結(jié)果分析

結(jié)合物探成果，對物探剖面推斷的溶洞相對發(fā)育區(qū)進(jìn)行鉆探，對該區(qū)域的鉆探結(jié)果分析如下：可溶性灰?guī)r分布范圍內(nèi)共完成6個鉆孔，其中有2個鉆孔揭露了3個溶洞，其中1個溶洞為無充填的空洞，2個溶洞為無全充填，未揭露半充填溶洞，揭露溶洞層數(shù)為2層，洞頂埋深11.0m～15.1m，洞高0.5m～3.8m。結(jié)合物探資料分析，根據(jù)縱斷面物探電阻率曲線圖，推測為溶洞相對發(fā)育區(qū)處，同時用鉆探進(jìn)行驗證結(jié)果顯示，該區(qū)段范圍內(nèi)發(fā)育兩層溶洞，穿越施工經(jīng)過溶洞會造成重大影響。管道穿越部位盡量避開巖溶相對發(fā)育段。

6 結(jié)語

（1）通過物探技術(shù)對穿越工程的地下巖溶結(jié)果探測顯示，其結(jié)果對鉆探及穿越施工具有極大的指導(dǎo)意義，并且具有極高的可行性。

（2）地球物探技術(shù)始終處于不斷創(chuàng)新、飛速提高的過程之中，并且具有良好的準(zhǔn)確性以及高效性，將物探技術(shù)結(jié)合到工程地質(zhì)勘察的工程中，可更加有針對性的進(jìn)行勘察，同時也可提高勘察的準(zhǔn)確度及效率。