高密度電法在巖溶路基勘察中的應(yīng)用

顧維舉

摘 要： 巖溶的發(fā)育會(huì)嚴(yán)重降低地基的承載力，容易導(dǎo)致地基不均勻沉降、變形、滑動(dòng)甚至是路面塌陷，對(duì)高速公路建設(shè)的影響尤其重要。因此，對(duì)地下巖溶的發(fā)育情況進(jìn)行查明對(duì)公路建設(shè)的安全性與可行性具有十分重大的意義。與傳統(tǒng)的電法相比，高密度電法成本低、效率高，其測(cè)點(diǎn)密度大、信息豐富，解譯方便。堅(jiān)硬的完整性好的巖體，其視電阻率值較高，而完整性差的巖體，當(dāng)富含水或填充粘土?xí)r，其視電阻率明顯低于完整圍巖的視電阻率。這種特性使高密度電法可以較好的反映巖溶地區(qū)巖溶的發(fā)育情況，在工程地質(zhì)勘查、災(zāi)害檢測(cè)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，解決諸多的地址問(wèn)題。

關(guān)鍵詞： 高密度電法;巖溶路基;勘察應(yīng)用

【中圖分類號(hào)】P631.3 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.40.149

高密度電法的技術(shù)應(yīng)用，具有直流性，技術(shù)功能為勘探，作為現(xiàn)階段頗具先進(jìn)性的物探技術(shù)，其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)為：信息存儲(chǔ)能力強(qiáng)、電法密度表現(xiàn)佳、測(cè)試效果優(yōu)異、測(cè)試高效等，在國(guó)內(nèi)礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)、工程建設(shè)等領(lǐng)域獲得了廣泛發(fā)展。地球物理反演理論獲得了成熟化發(fā)展，在一定程度上保障了高密度電法技術(shù)應(yīng)用的精準(zhǔn)性，使其從一維應(yīng)用跨度升級(jí)至三級(jí)，達(dá)成深度物探工程的各項(xiàng)目標(biāo)。

1 測(cè)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(zhǎng)300m，線路走向300°，左側(cè)最大填高約20m。設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：雙向4車道高速公路，路基寬22.50m，設(shè)計(jì)速度80km/h。

1.1 地形地貌

場(chǎng)地位于云貴高原北坡區(qū)。該遺址隸屬于貴州省畢節(jié)市水清鎮(zhèn)。區(qū)內(nèi)有一條鄉(xiāng)道通過(guò)，交通條件便利。該段沿山側(cè)布置，穿越一條沖溝和兩個(gè)小山頂，地形崎嶇。場(chǎng)區(qū)與場(chǎng)區(qū)相鄰，海拔1759.1～1875m，相對(duì)高差115.9m;線軸線通過(guò)地段海拔1768～1825.4m，相對(duì)高差57.4m，場(chǎng)區(qū)地貌類型為構(gòu)造溶蝕的低中山地貌。

1.2 地質(zhì)構(gòu)造

場(chǎng)區(qū)屬于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)婁山弧形箱形褶皺區(qū)、威信凹陷褶皺區(qū)，構(gòu)造體系以滇東北新華夏系為主。該路段位于道路走向邊坡的西北翼。現(xiàn)場(chǎng)區(qū)域未發(fā)現(xiàn)活動(dòng)裂縫。巖層為單斜，產(chǎn)狀為131°和23°。

場(chǎng)區(qū)巖體節(jié)理裂隙發(fā)育。節(jié)理主要由兩組組成：J1：340°～350°∠80°～85°，J2：265°～275°∠70°～80°，節(jié)理間距300～1500mm，單個(gè)節(jié)理裂隙的地表延伸長(zhǎng)度約5～25m，裂隙延伸較長(zhǎng)，切割深度較大，破壞了山體的完整性形成了危險(xiǎn)的巖體。中風(fēng)化層節(jié)理面較光滑，多呈閉合狀;強(qiáng)風(fēng)化層中節(jié)理裂隙多呈張開(kāi)狀，部分節(jié)理裂隙充填泥質(zhì)材料，未膠結(jié)，巖體被節(jié)理裂隙切割成塊狀。

1.3 地球物理地質(zhì)條件

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告，根據(jù)地質(zhì)調(diào)查和現(xiàn)場(chǎng)鉆探，場(chǎng)地覆蓋第四系人工填土（QML）、殘坡積（QEL+DL）紅粘土、碎石土，下伏基巖為下二疊統(tǒng)棲霞組（p1q）灰?guī)r。

1.4 水文地質(zhì)條件

場(chǎng)地地下水類型為孔隙水和巖溶水?？紫端x存于松散覆蓋層，為上部滯水;巖溶水主要賦存于碳酸鹽巖裂隙中，富水性與巖溶發(fā)育強(qiáng)度密切相關(guān)，均質(zhì)性較差。場(chǎng)地地下水主要由大氣降水補(bǔ)給。大氣降水主要以坡面流的方式向河流排泄。地表水入滲后，沿基巖裂隙、巖層、溶洞運(yùn)移，向地下河排泄。

覆蓋層視電阻率低于基巖視電阻率，基巖視電阻率較高。這種物性差異為利用電阻率法探測(cè)覆蓋層厚度、強(qiáng)風(fēng)化層、斷層及巖石裂隙發(fā)育程度提供了良好的條件。

2 數(shù)據(jù)收集與解說(shuō)

2.1 測(cè)線安置與儀器選擇

依據(jù)勘測(cè)目的，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)所形狀況，測(cè)線安置為：沿K42+471～K42+746安置一個(gè)縱向排列，編號(hào)為：DF1。沿K42+610左135.55～K42+573右162m安置一個(gè)橫向排列，編號(hào)為：DF2。電極數(shù)60，電極間距5m，測(cè)線長(zhǎng)300m。本次作業(yè)使用的重慶奔騰WGMD-9高密度電法儀，儀器作業(yè)功能良好，測(cè)量數(shù)據(jù)可靠。測(cè)量削減接地電阻，確保測(cè)量質(zhì)量。

2.2 資料處理

對(duì)收集得到的數(shù)據(jù)作地形校正，合理設(shè)置軟件中解說(shuō)所須參數(shù)，運(yùn)轉(zhuǎn)RES2DINV高密度電阻率反演程序進(jìn)行反演解說(shuō)。RES2DINV高密度電阻率反演程序是基于油滑束縛最小二乘法的核算機(jī)反演程序，具有核算速度快的特點(diǎn)，在反演5次后能夠到達(dá)要求。在解說(shuō)過(guò)程中，須隨時(shí)調(diào)整參數(shù)，以便使結(jié)果實(shí)在合理，核算結(jié)果用ρs等值線圖和電阻率色度圖表現(xiàn)，兩者結(jié)合，歸納解說(shuō)。

2.3 成果分析及地質(zhì)解釋

本次高密度電法勘探，根據(jù)理論計(jì)算及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，反映的最大勘探深度50m左右。根據(jù)用Surfer軟件繪制的ρs等值線圖和高密度電阻率數(shù)據(jù)反演軟件反演結(jié)果圖及地質(zhì)解釋圖（3.1，3.2），并結(jié)合地質(zhì)調(diào)繪資料，解釋如下：DF1～DF1：測(cè)線內(nèi)表層為覆蓋層，厚度在0～9.2m之間;強(qiáng)風(fēng)化層厚度在2.0～12m之間。斷面樁號(hào)130-150深23.42m處可能存在溶洞。DF2～DF2：測(cè)線內(nèi)表層為覆蓋層，厚度在3～8.5m之間;強(qiáng)風(fēng)化層厚度在1.8～10m之間。斷面樁號(hào)120-130段低阻異常，深40m處可能存在溶洞;斷面樁號(hào)230-240m段存在低阻異常，深12.86m處可能存在溶洞。

2.4 工程地質(zhì)評(píng)價(jià)

擬建場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)地經(jīng)過(guò)工程處理后，適宜工程建設(shè)。

結(jié)論：高密度電法成果為地下介質(zhì)體的視電阻率分布規(guī)律，對(duì)鉆探布置具有指導(dǎo)性意義，而物探具有多解性，利用物探資料時(shí)，須結(jié)合鉆探資料綜合解釋，得到更準(zhǔn)確的結(jié)果。

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