高密度电法在某机场迁建工程勘探中的应用

付 艳

(河南省航空物探遥感中心，河南 郑州 450000)

拟建项目为一级复杂场地,整个场地岩土种类较多，物理力学性质变化较大，存在膨胀土、软弱土等特殊性土，为一级地基。本次电法勘探的目的主要利用高密度电法查明场地内的岩溶发育情况，若存在溶洞，确定溶洞范围及大小。根据工程需要，本次高密度电法勘探共布置4条测线，分别为机场跑道中心线ZK1-ZK21、ZK22-ZK32，滑行道中心线ZK44-ZK60及机场联络道ZK44-ZK5，共完成12个排列，单排列长度600 m，合计4.799 km。

1 地层特征

工程区主要地层有泥盆系、石炭系、第四系地层。

1.1 古生界泥盆系(D)

(1)下统翠峰山组(D1c)：主要分布于大包厂及羊崖洞,为陆相-滨海相碎屑，由黄灰、绿灰色中厚层石英砂岩，粉砂岩夹泥页岩组成。

(2)下统坡脚组(D1p)：岩性为深灰灰黑色泥页岩夹少量黄灰、青灰色白云质砂岩，大包厂一带含菱铁矿结核，总厚107.0～241.0 m，与翠峰山组连续沉积。

(3)中统缩头山组(D2s)：岩性以灰白、浅灰色石英砂岩夹少许灰绿色泥质岩，厚46.0～647.0 m，常超覆在大箐组、大跻寨组地层之上。

(4)中统红崖坡组(D2h)：分布范围同缩头山组,面积95 km2，由泥质岩、细碎屑岩及碳酸盐类岩石组成，总厚17.7～113.2 m，与下伏缩头山组为连续沉积。

(5)中统曲靖组(D2q)：本组分布于唐房—威宁马店—银厂坡一线以西的广大地区，岀露面积199 km2，以浅海相碳酸盐岩为主，夹滨海相沼泽相含煤碎屑灰、灰黑色白云岩、泥质白云岩夹白云质泥岩及砂页岩、煤线,在白支落带为含炭质灰岩夹石英砂岩，总厚13.0～145.5 m，与下伏红崖坡组为连续沉积。

(6)上统(D3)：本统广泛分布于调查区各地，出露面积为370 km2，为浅海相碳酸盐岩沉积，岩性为灰、深灰色白云岩、砂质白云岩夹角砾状白云岩、泥质白云岩,偶夹石膏岩，顶部为灰白、浅灰色灰岩，总厚度为131.9～400.0 m，与下伏曲靖组为连续沉积，与上覆岩关组亦为整合接触。

1.2 古生界石炭系(C)

(1)下统岩关组(C1y)：仅分布于调查区东北部鲁甸县长箐至贵州威宁县黑土河、巴渣河一带，出露面积为52 km2，为一套浅海相碳酸盐岩，岩性为灰、深灰色灰岩夹泥灰岩，总厚100.0～560.2 m，与下伏上泥盆统为连续沉积。

(2)下统大塘组(C1d)：下段为旧司段，为滨海相碎屑岩含煤沉积，上部为黑色页岩、炭质页岩夹煤线及灰岩透镜体，下部为灰色细粒石英砂岩、黑页岩夹煤线，厚166.0～568.1 m；上段为上司段，为浅海相碳酸盐岩夹少量碎屑岩沉积，深灰、浅灰色白云质灰岩、白云岩，局部夹黑色页岩，层厚26.9～570.1 m。

(3)下统摆佐组(C1b)：为一套浅海相碳酸盐岩，浅灰、灰白色灰岩、生物碎屑灰岩，夹白云质灰岩、白云岩，层厚为295.0～2 765 m，与下伏大塘组上司段为连续沉积。

(4)中统威宁组(C2w)：分布于唐房白支落以东，出露面积为96 km2，浅海相碳酸盐岩，灰色灰岩、生物碎屑灰岩，厚1 318.0～5 299.0 m，与摆佐组连续沉积。

(5)上统(C3)：本统出露甚少，面积仅为0.02 km2，为浅海相碳酸盐岩，岩性为褐黄色生物碎屑灰岩，与威宁组为整合接触。

1.3 新生界第四系(Q)

区内第四系分布零星，主要有下更新统冰碛层及全新统湖沼、冲积层及少量残坡积物，出露面积123 km2。(1)下更新统(Q1p)：由冰碛泥砾组成，呈砖灰带褐色，不显层理，分选极差，粒度由黏土级至漂砾级均有，以1～30 cm者居多，砾石无定向排列，一般呈半圆至菱角状，成分占70%～90%；为风化的各类玄武岩，混杂有少量硅质岩及脉石英，为黏土及砂粒所充填胶结，质地松软，砾石表面具多组擦痕、摩擦光面或刨坑，该套泥砾层延伸之轴向方向约320°～140°，推测由搬运而来，似属于冰川前缘之冰水沉积物。(2)全新统(Qh)：沼泽堆积，由灰色黏土及草煤组成，主要分布于鲁甸一带的坝区内，厚度0.0～6.0 m；近代沉积物，由砾石、砂、砂质黏土及部分腐殖土组成。

2 构造特征

本区位于川滇经向构造体系之绿汁江—小江南北构造带东缘与其东侧滇东多字型构造的结合部位，北东向和南北向构造呈互相抗衡的态势，为区内主干构造，北西向构造零星分布，属地质构造中等复杂程度地区。本区位于川滇菱形块体东侧，属于扬子准地台滇东台褶皱带的滇东北翼，北东向断裂，褶皱发育。场区位于近南北向小江断裂带的北东，北北西向马关—大关地震带南西。距场区较近的构造有：鲁甸断层、瓦场断层、马海边断层、后海子断层、黑田断层、江子树断层、翻身村断层、小寨向斜、天星洞向斜、海库向斜等。与拟建场区关系密切的水文单元有：桃源河、永丰水库、保山圩水库、石水井水库和景风水库。本区地下水按贮水量由大到小可分为岩溶水、孔隙水、裂隙水三类。

3 成果解释原则

溶洞位于基岩面以下，由溶蚀带逐渐溶蚀形成的，多充填有水土，电阻率偏低，完整白云岩的电阻率普遍偏高，在白云岩下明显的封闭或半封闭低阻异常基本上是有充填溶洞的反映，不能封闭的带状低阻异常则是溶蚀带的反映。根据本次高密度电法等值线断面及钻孔资料确定以下成果解释原则：

(1)钻遇溶洞均呈现出相对明显的低阻圈闭特征，与溶洞内充填物多为粉质黏土有关；

(2)本工作区内白云岩风化程度强，与第四系覆盖层电性差异较小，大面积低阻异常，成层性较好时一般不作为溶洞异常；

(3)根据高密度电法的结果对异常进行可靠性分级，具体如下：①大于3个电阻率异常点的异常、视电阻率拟断面及反演断面均有异常显示的为可靠异常，定为1级异常；②小于3个电阻率异常点的异常为相对可靠异常，定为2级异常。

(4)溶洞与围岩存在明显的电阻率差异，经过综合对比分析，确定ZK1-ZK21测线电阻率背景场约270 Ω·m，ZK22-ZK32测线电阻率背景场约250 Ω·m，ZK44-ZK60测线电阻率背景场约350 Ω·m，ZK44-ZK5测线电阻率背景场约330 Ω·m。

4 单条测线解释成果

依据四条剖面线已知溶洞特征，遵循已知到未知的原则，单条测线具体解释如下：

(1)ZK1-ZK21测线。该测线长1 504 m，共施工21个孔，其中9个孔见有溶洞，12个孔未见溶洞。钻孔见有溶洞为全充填溶洞，充填物为粉质黏土。依据解释原则该条测线共推断出可能的溶洞异常8处，断裂破碎带异常1处。

(2)ZK22-ZK32测线。该测线长约1 501 m，共施工11个孔，其中5个孔见有溶洞，6个孔未见溶洞。钻孔见有溶洞除钻孔ZK29为无充填溶洞外，其他均为全充填溶洞，充填物为粉质黏土。依据解释原则该条测线共推断出可能的溶洞异常5处，断裂破碎带异常1处。

(3)ZK44-ZK60测线。该测线长约1 199 m，共施工17个孔，其中5个孔见有溶洞，12个孔未见溶洞。钻孔见有溶洞为全充填溶洞，充填物为粉质黏土。依据解释原则该条测线共推断出可能的溶洞异常11处。

(4)ZK44-ZK5测线。该测线长约595 m，共施工5个孔，其中1个孔见有溶洞，4个孔未见溶洞。钻孔见有溶洞为全充填溶洞，充填物为粉质黏土。依据解释原则该条测线共推断出可能的溶洞异常2处。

5 结论与建议

(1)本次四条剖面线共推断解释2处断裂破碎带异常，26处可能的溶洞异常，根据异常低阻圈闭的电性特征推断均为全充填溶洞，与钻遇溶洞电性特征相近。从溶洞分布情况看，以本次推断的F1断裂带为界，工程区东部岩溶较发育，建议后期补充钻探验证。

(2)本次推断的26处可能的溶洞异常，4处位于挖方区，22处位于填方区，建议后期施工时注意验证并处理。

(3)由于地下地质情况复杂，较小的岩溶不易探测，同时受工作量和多解性等因素制约，可能导致部分溶洞遗漏且推断的溶洞规模及埋深与真实情况存在差异，在后期施工时应予注意。