高密度电法物探技术在岩溶地区地质勘察中的应用

杨志鹏

摘要：高密度电法物探技术作为一种先进的直流电法勘探技术，具有测点密度高，信息量大，对探测对象不造成损伤，成果直观、准确、高效等特点，已被广泛应用于各种工程开发及建设中。本次岩溶勘察采用高密度电法和钻探验证相结合的方法，对惠州市某建筑工程地质溶洞与周围背景电阻率的差异进行探测分析，圈定其岩溶和土洞的空间分布、规模大小等，然后再在物探固定异常的基础上布置钻探孔进行了验证。

关键词：高密度电法;物探技术：岩溶地区：地质勘察

在建筑工程施工地质勘察中，施工场地地质特征勘察对于整个工程建设非常重要。查明地下岩土特征，确保工程施工质量和施工进度。其中岩溶作为一种严重影响工程建设质量的不良地质现象之一，在南方地区工程建设中较为常见，应用高密度电法勘察其发育及分布情况，可为工程建设地基处理提供相应的参考依据。在惠州市某小区施工建设中，根据惠州地质工程勘察院提供的该场地地质勘察资料，本场地岩溶及土洞较为发育，为了进一步查清该场地的岩溶发育情况，为施工设计提供依据，进行本次岩溶工程物探专项勘察。

1.工程概况

惠州市某小区A7-All栋共5栋高层公寓，该项目位于灰岩分布区，根据惠州地质工程勘察院提供的该场地详勘报告，A7、A9、Al0棟发现土（溶）洞，且A7栋施钻6孔，有5孔发现溶洞，该地段岩溶极发育。根据设计提供资料，该建筑拟采用桩基础，为了查清该场地影响桩基稳定性的岩溶空间分布、规模及岩溶堆填物性状等，为设计及岩溶治理提供依据，对该项目场地进行岩溶勘察。

2.施工场地地质特征

场地地处中国东南沿海大陆边缘，位于莲花山断裂带与东西向高要一惠来断裂带交汇形成的弧形构造带中，褶皱构造不发育。

根据钻探揭露，钻孔揭露深度内场地地基岩土层白上而下依次为：①人工填土、②第四系海陆交互相沉积土、③第四系残积土以及④石炭系石灰岩。该区岩溶较发育，主要呈溶隙、中小型溶洞等形态，土洞/溶洞发育层面埋深33.70m～44.lOm，溶洞/土洞大小0.60m～6.90m，溶洞发育层面标高41.72m—-31.52m。

3.高密度电法物探技术地质勘察应用

3.1高密度电法工作的原理

高密度电法是许多普通电法排列、测点的集合，通常将许多电极（一般为60个），按一定极距（一般为Im—5m）排列，通过电缆、开关控制箱与测量仪器相连.测量时，测量仪器通过指令控制开关控制箱，以一定的排列顺序将电极转换成供电电极或测量电极，高密度电法系统示意图详见图1。本次工作技术规范为DZ/T 0072-1993《电阻率测深法技术规程》及DZ/T 0073-1993《电阻率剖面技术规程》。

3.2测网布设

进行测网布设时，确定各个角点坐标，并结合计算得出的端点坐标来差分各个测试点的具体坐标。因此，室内测点布设误差为0。测网实地布设采用GPS定点，皮尺定距的方法布设。

3.3电法施工

（1）电法参数及技术要求。本次电法施工采用高密度温纳装置，基本参数为：点距4m，测线长190m—240m。根据规范和设计书要求，本次电法工作采用270V直流电池箱，接收机为重庆奔腾数控技术研究所生产的WDJD-4型，供电电极为铜电极。（2）电法质量检测。电法质量控制主要用白检。白检一般采取当天观测过程中，返回高值点或地形较为平坦，便于返回检查的点重新观测。本次工作实际完成检查量为总工作量的5.27%，统计均方误差为±0.045%，满足精度要求。（3）电法完成工作量汇总。本次完成物探电法测线共33条，其中1-22线均为240m，每条物理点60个，23-33线均为188m，每条物理点47个，合计共完成33条测线，1837个物理点。（4）钻探验证孔施工。由于物探的多解性，物探解译为土溶洞的位置需布置钻孔验证，本次钻探是在物探工作的基础上进行，目的是验证物探解译的土洞或溶洞。本次钻探共投入4台XY—l型油压钻机，全孔取芯，共钻探验证孔37个，其中30个钻孔见洞，见洞率81.1%，其余7个钻孔尽管未见洞，但均为溶沟（槽）部位，覆盖层厚度大。

4.资料整理及异常解释

4.1资料整理

本次电法测量数据，全部采用数据直接向电脑传输编辑，当天数据当天传输，有项目指定人员负责检查验收。图件编制全部采用绘图软件绘制，实际材料图使用CAD绘图软件绘制;其他图件均为电脑绘制。

4.2异常解释

高密度电法剖面成果图本质上是一种电阻率成像图，其电阻率低表明该部位岩体较为松散破碎、岩体含水性高，电阻率高则说明该区岩体完整性较好，岩体致密且含水量少。岩体中具有填充黏土或者水溶洞则呈现在低阻区。在工作实践中发现，多数岩溶洞穴一般表现为上部空洞，下部部分松散填充，因此在高密度电法成像图中则显示为上部高阻，下部低阻，并形成了一定串珠状的异常组合区。在进行岩溶洞穴地质勘察时，对高密度电法电阻异常图像解释时应遵循以下三种原则：第一，电阻率成像图表现为连续串珠状异常，则表示该部地区上部为岩溶空洞，下部为部分填充;第二，剖面图电阻值背景为高阻异常，则表示岩溶在灰岩中发育;第三，剖面成像图表现为串珠异常走向与区域构造一致，则表示该部分为岩溶破碎带发育。

5.结论及建议

5.1结论

本工作区共发现了65个电阻率异常区，在设计建筑物上的主要有A7（7个电阻率异常区，溶洞为主）、A8（5个电阻率异常区）、A9（10个电阻率异常区，土洞为主）、Al0（9个电阻率异常区，土洞为主）、All（3个电阻率异常区，溶洞为主），其他主要分布在建筑周边。

5.2建议

通过收集详勘资料、物探及验证钻孔成果资料，本场地除A8和All栋岩溶不发育，见洞率低外，其余建筑地段为发育一极发育，隐伏岩溶、溶蚀裂隙及溶沟分布较广泛，见洞率高。由于电法物探是岩溶勘察的间接手段，影响因素多元化，且验证孔数量有限，因此建议下一阶段主体设计和岩溶治理设计单位根据后续的超前钻钻孔资料及桩基施工资料实时更新岩溶分布及规模，为主体设计及岩溶治理施工图设计提供更详尽的资料。此外，将本工作场地的岩溶进行了分区及对岩溶规模进行了预判，建议设计针对建筑物拟采用的地基基础类型对岩溶进行治理。

参考文献：

[1]朱紫祥，胡俊杰.高密度电法在岩溶地区溶洞勘查中的应用[J].工程地球物理学报，2017，14（3）：290-293.

[2]刘兴利.高密度电法在贵州工程勘察中的应用[J].化学工程与装备，2016（11）：120-121.

[3]范小志高密度电法在岩溶探测中的应用[J].中国新技术新产品，2017（3）：23-24