高密度電法在巖溶段填方路基的應(yīng)用研究

安邦超

(貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院股份有限公司，貴陽 550081)

1 測區(qū)工程概況

畢節(jié)至二龍關(guān)高速公路ZK12+450～K12+750段填方路基，段長300 m，線路走向300°，左側(cè)最大填高約20 m。設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：雙向4車道高速公路，路基寬22.50 m，設(shè)計(jì)速度80 km/h。

1.1 地形地貌

場區(qū)地處云貴高原北部斜坡地帶，場地隸屬貴州省畢節(jié)市水箐鎮(zhèn)，有通鄉(xiāng)公路從路段區(qū)附近通過，交通條件較便利。該路段沿山邊布置，跨越一沖溝和兩座小山頭，地形起伏較大。場區(qū)附近海拔1 759.1～1 875 m，相對(duì)高差115.9 m；線路軸線通過地段海拔1 768～1 825.4 m，相對(duì)高差57.4 m。場區(qū)地貌類型屬構(gòu)造溶蝕低中山地貌。

1.2 地質(zhì)構(gòu)造

場區(qū)屬揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)婁山弧形箱形褶皺區(qū)威信凹褶區(qū)，構(gòu)造體系以滇東北新華夏系為主，本路段位于馬路沖向斜的北西翼。場區(qū)未發(fā)現(xiàn)有活動(dòng)斷裂通過，巖層呈單斜產(chǎn)出，巖層產(chǎn)狀131°∠23°。

場區(qū)巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，節(jié)理主要有J1：340°～350°∠80°～85°，J2：265°～275°∠70°～80°兩組，節(jié)理間距300～1 500 mm，單條節(jié)理裂隙地表延伸長度約5～25 m。裂隙延伸較長，切深較大，對(duì)山體的完整性有明顯破壞，形成危巖體。中風(fēng)化層內(nèi)節(jié)理面較為平滑，多呈閉合狀；強(qiáng)風(fēng)化層中節(jié)理裂隙多呈張開狀，局部見泥質(zhì)充填，無膠結(jié)，結(jié)合差，巖體被節(jié)理裂隙切割成塊狀。

1.3 物探地質(zhì)條件

參考區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告資料，根據(jù)地質(zhì)調(diào)繪以及現(xiàn)場鉆探揭露，場區(qū)上覆第四系人工填土(Qml)、殘坡積層(Qel+dl)紅黏土、碎石土；下伏基巖為二疊系下統(tǒng)棲霞組(P1q)灰?guī)r。

根據(jù)測區(qū)野外巖土體電阻率參數(shù)測量結(jié)果，測區(qū)主要巖土層的地球物理參數(shù)見表1。

表1 地球物理參數(shù)表

1.4 水文地質(zhì)條件

場區(qū)地下水類型為孔隙水、巖溶水?？紫端x存于松散覆蓋層內(nèi)，為上層滯水；巖溶水主要賦存于碳酸鹽巖裂隙中，富水程度與巖溶發(fā)育強(qiáng)度密切相關(guān)，其均一性差。場區(qū)地下水以大氣降水為主要補(bǔ)給源。大氣降水大部分以坡面流形式向河流排泄，地表水下滲后沿基巖裂隙、層面及溶蝕孔洞運(yùn)移，向地下河流排泄。

測區(qū)內(nèi)覆蓋層與基巖之間視電阻率存在一定差異，覆蓋層視電阻率值較低，基巖視電阻率值較高。這種物性差異，為利用電阻率法勘查測區(qū)的覆蓋層厚度、強(qiáng)風(fēng)化層厚度、斷層、巖體裂隙發(fā)育程度等提供了良好前提。

2 測線布置與注意事項(xiàng)

2.1 測線布置

本次工作使用的WDJD-3多功能數(shù)字直流激電儀，儀器工作性能良好，測量數(shù)據(jù)可靠。高密度電探測量前，清除每根電極處表層松散層及雜草，盡量減少接地電阻，在電纜與每根電極的接口連接處，用絕緣膠帶包裹，防止漏電，保證測量質(zhì)量。根據(jù)勘察要求，結(jié)合現(xiàn)場地形情況，測線布置為：

分別沿YK12+440右5 m～K12+824右10 m、K12+530左17 m～K12+820左7 m、K12+636左138 m～YK12+487右112 m、K12+590左150 m～K12+590右145 m、K12+6220左150 m～K12+620右145 m、K12+572左137 m～K12+726右114 m分別布置一個(gè)排列物探測線，編號(hào)分別為：DF1-DF1′，DF2-DF2′，DF3-DF3′，DF4-DF4′，DF5-DF5′，DF6-DF6′。

高密度電法具體測量情況見表2。

表2 高密度電法工作情況表

2.2 注意事項(xiàng)

本次物探工作基本查清了場區(qū)內(nèi)覆蓋層、強(qiáng)風(fēng)化層厚度、巖溶發(fā)育等情況。由于場區(qū)基巖局部裸露，場地多處正在施工，對(duì)物探數(shù)據(jù)采集有一定干擾，導(dǎo)致物探解釋與實(shí)際存在一定偏差，異常形態(tài)也產(chǎn)生變形，影響了異常的解釋。

施工時(shí)注意：路基下方存在溶蝕裂隙發(fā)育，建議加強(qiáng)工程地質(zhì)勘察，施工時(shí)加強(qiáng)防護(hù)；路基右側(cè)覆蓋層厚度較大，且由于路基填方，覆蓋層高出原地表較多，建議加強(qiáng)排水，勿使水淤積于路基外洼地內(nèi)引起路基失穩(wěn)。

3 成果分析

3.1 解釋方法

對(duì)采集得到的數(shù)據(jù)，先使用Surfer軟件和二維電阻率反演成像軟件的數(shù)據(jù)處理功能進(jìn)行預(yù)處理，同時(shí)輸入測線地面高程數(shù)據(jù)，作地形校正，再據(jù)經(jīng)驗(yàn)在軟件中合理設(shè)置解釋所必須的參數(shù)。這些準(zhǔn)備工作完成后，運(yùn)行軟件進(jìn)行反演解釋，在解釋過程中隨時(shí)調(diào)整參數(shù)，以便使結(jié)果真實(shí)合理，計(jì)算結(jié)果用ρs等值線圖和電阻率色度圖表現(xiàn)，兩者結(jié)合，綜合解釋。

3.2 成果分析及地質(zhì)解釋

根據(jù)理論計(jì)算及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，本次高密度電法勘探反映的深度在50 m左右。

根據(jù)高密度電阻率數(shù)據(jù)反演軟件反演結(jié)果，并結(jié)合地質(zhì)調(diào)繪資料，解釋如下：

DF1-DF1′：測線范圍內(nèi)局部基巖出露，覆蓋層厚度在0～32 m之間，測線范圍內(nèi)表層覆蓋層厚度變化較大；強(qiáng)風(fēng)化層厚度在1～9 m之間;K12+543右10 m至K12+559右側(cè)10 m深度29～46 m范圍內(nèi)有溶蝕裂隙發(fā)育；K12+495右10 m至K12+524右10 m深度3～31 m深度范圍內(nèi)存在溶蝕裂隙發(fā)育。

DF2-DF2′：表層低阻為覆蓋層，厚度在8～27 m之間，測線范圍內(nèi)表層覆蓋層厚度變化較大；強(qiáng)風(fēng)化層厚度在1～4 m之間。

DF3-DF3′：表層低阻為覆蓋層，厚度在6～21 m之間，覆蓋層厚度變化較大;強(qiáng)風(fēng)化層厚度在1～10 m之間，K12+566左側(cè)21 m至K12+530右35.2 m深度28～55 m范圍內(nèi)有溶蝕裂隙發(fā)育。

DF4-DF4′：層低阻為覆蓋層，厚度在2～20 m之間，覆蓋層厚度變化較大；強(qiáng)風(fēng)化層厚度在1～3 m之間;K12+590左13.6 m至K12+590右9.28 m深32～49 m溶蝕裂隙發(fā)育。

DF5-DF5′：表層低阻為覆蓋層，厚度在1～32 m之間；強(qiáng)風(fēng)化層厚度在1～7 m之間，K12+620左10 m至K12+620右2.5 m深度39～49 m存在溶蝕裂隙發(fā)育。

DF6-DF6′：表層低阻為覆蓋層，厚度在1～30 m之間，測線范圍內(nèi)表層覆蓋層厚度變化較大；強(qiáng)風(fēng)化層厚度在1～9 m之間，K12+651左5.3 m至K12+657右3.2 m深度37～47 m范圍內(nèi)溶蝕裂隙發(fā)育。

4 工程地質(zhì)評(píng)價(jià)

擬建場地不良地質(zhì)作用主要為軟塑狀黏土、巖溶，路基范圍為巖溶洼地，地表及地下溶洞、溶溝、溶槽發(fā)育。由于排水通道未打通，原有消水洞被堵塞，降雨等造成地表水積聚，厚度較厚的黏土被水浸泡成軟塑狀黏土，對(duì)路基穩(wěn)定性影響很大；場區(qū)地表及地下巖溶發(fā)育，地下溶溝、溶槽、巖溶漏斗、溶洞等對(duì)局部路基的穩(wěn)定性有影響。場地經(jīng)過工程處理后，適宜工程建設(shè)。

5 結(jié) 論

測區(qū)內(nèi)表層覆蓋層厚度在0～32 m之間，覆蓋層厚度變化較大，強(qiáng)風(fēng)化層厚度在1～10 m之間，下伏基巖節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體較破碎。

1) 覆蓋層：YK120+440右5 m至K12+525右側(cè)5 m段山體處于開挖階段，基巖出露，碎石較多，視電阻率較高；K12+549至K12+750段左側(cè)10 m至右側(cè)50 m范圍內(nèi)由于路面填方，覆蓋層厚度較厚，覆蓋層平均厚度在20 m左右，K12+620右側(cè)10 m覆蓋層達(dá)32 m。

2) 溶蝕裂隙發(fā)育區(qū)：ZK12+495右側(cè)10 m至K12+524右側(cè)10 m存在低阻帶，視電阻率在20～60Ω·m之間，推測為溶蝕裂隙發(fā)育；K12+554至K12+662軸線左側(cè)10 m至軸線右側(cè)10 m范圍內(nèi)深度在30～50 m深度范圍內(nèi)存在低阻帶，視電阻率在200～400Ω·m之間，推測為溶蝕裂隙發(fā)育。

3) 通過對(duì)場區(qū)的物探探測顯示，該場區(qū)場地需經(jīng)過工程處理才能滿足工程建設(shè)需要。