浅谈钻探与物探方法在岩溶地基勘察中的综合应用

钟以春

摘 要：采用物探与钻探相结合的方法，对碳酸盐地区的场地地基进行岩溶探测，能有效地查明场地内的岩溶发育情况。

关键词：岩溶;电阻率法;地震印象;钻探

序言

重庆市碳酸盐岩发育，出露面积大，在人类的工程活动中，岩溶引发的地质灾害问题，严重影响了基础设施的建设和安全。在碳酸岩出露的场地内进行工民建项目，有其特有的岩土工程问题，需要在工程勘察过程中开展场地地基岩溶探测工作，查明场地内隐伏的岩溶情况。

目前工程场地岩溶探测方法主要有工程地质钻探法、工程物探法等。钻探孔深一般十余米至数十米，其优点是能直观的观察岩心，定量反映岩溶的大小，但缺点是钻孔数量有限，微观上岩溶发育又无特定规律，因此以钻探为基础，以点代面用地质理论分析的方法，不能有效查明岩溶复杂的空间分布形态。工程物探具有测试数据量大、效率高、成本低等优点。

工程实例

重庆某职教中心位于重庆市歌乐山上，场地内出露碳酸盐岩，地表岩溶较发育。为探明地下隐伏岩溶发育情况，为地基基础评价及持力层的选择提供依据，本次工作采用地球物理勘探與钻探相结合的方法探测地下岩溶分布情况，结合地面地质调查为岩土工程勘察提供基础资料，为工程地质条件分析提供有利依据，为地基基础施工工作提供可靠保证及科学依据。

1 物探方法

根据场地实际情况结合现目前常用的方法，物探方法主要采用高密度电法（电阻率法）和地震印象法等，查明场地内岩溶的分布范围、规模大小、埋深情况及岩溶个体相互关系，分析研究岩溶特征和发育情况，有目的性和针对性对布置钻孔，为有效查明场地内隐伏岩溶发育情况提供基础资料，为地基基础进行正确评价，提供科学依据。

1.1 物探原理

1.1.1高密度电法原理

高密度电法是在常规电法勘探基础上发展起来的一种新的勘探方法，它仍然是以地下介质导电性差异为基础，通过观测和研究与这些差异有关的人工电场的分布规律，可达到查明地下介质分层、地质构造和寻找地下电性不均匀体（岩溶、风化层、断层等）的一种地球物理勘探方法。

电阻率剖面法的基本原理：是以地下介质的电阻率差异为基础，人工建立地下稳定直流或脉冲电场，按照某种电极装置形式保持电极间距不变，沿测线逐点观测，研究某一深度范围内电阻率沿水平方向的变化情况，以查明有关地质问题的一组直流电勘探方法。

视电阻率计算公式为

，

式中VMN为观测电极M、N间电位差，I是流过供电AB的供电电流，K为装置系数。

1.1.2 地震印象原理

是基于反射波法中的最佳偏移距技术发展起来的一种常用浅地层勘探方法，以共偏移距用单道或多道检波器接收来自地下地层的反射、绕射、散射等多波信号，来研究地下地层情况。当震源激发一弹性波场，在一定的频带范围内子波向下传播，当遇到波阻抗界面（两弹性力学性质不同介质的分界面），就会产生波的反射、绕射、散射等现象。一般地下地层的分界面会产生反射波，障碍物等复杂介质产生绕射波、散射波、转换波;地层突变点产生绕射波。根据地震波的传播时间、波形特征可以确定不同介质的空间位置及几何形态。

1.2 物探测试及成果

1.2.1高密度电法

在歌乐山某职教中心实训基地场地内布置了8条高密度电法剖面。测试仪器采用重庆地质仪器厂生产的DUK-2A型高密度电法测量系统，采用温纳AMNB对称四极排列装置，电极间距5m，每个排列布置电极60根，供电电压270V。

限于篇幅，本文仅图示GM4剖面，剖面方向为ZK14～ZK23方向，如图1。

色谱图反映出：剖面桩号17～22段，标高506-509m处，存在低阻异常，反映该处岩溶发育，钻探验证为溶蚀空洞及溶隙密集发育区;剖面桩号37～47段，标高502-509m处，存在低阻异常，反映该处岩溶发育，钻探验证在该处揭露了一个洞径3.6m的溶洞，溶洞上下区域溶隙发育。

1.2.2地质雷达

在歌乐山某职教中心实训基地场地内布置了11条地震印象剖面。测试仪器采用地质仪器厂生产的DZQ48地震仪，偏移距2米，限于篇幅，本文仅图示DZ3剖面，如图2。

由上图可以看出：在剖面桩号10-14段，地面以下4～6m范围内地震印象波形紊乱，存在绕射现象，反映该处存在一个波阻抗异常，反映为溶洞，钻孔验证揭示在孔深3.8～6.1m处发育一个溶洞。

2物探于钻探的结合

本次工程勘察共布置钻孔116个，其中针对物探高密度电法探测岩溶异常布置15个钻孔，物探反映的17处岩溶钻孔揭露了14处;针对地震印象探测的岩溶异常布置16个钻孔（包含与高密度电法共用的复查孔），16处岩溶揭露了15处。其中溶洞5处，溶蚀破碎带10处。

综合分析钻探与物探资料，钻探验证情况与物探成果基本吻合。运用多种物探手段对岩溶地区的场地进行探测，可形成点、线、面相结合，达到多参数、多角度、立体化勘探的效果。能有效查明岩溶的空间规模和空间分布形态，但缺点是物探多以定性分析为主，定量解释精度稍低。鉴于此，在岩溶地区同时开展钻探与物探，相互验证，能起到点、线、面相结合，定性与定量相结合，达到高精度的查明岩溶空间分布形态的目的。

3探测效果

在歌乐山某职教中心实训基地工程勘察中，通过运用物探和钻探手段查明了如下岩溶区域：拟建场地内地基存在两条大面积的岩溶破碎带，溶蚀空洞及溶隙发育，存在洞的径约1.5～4.2m的溶洞5处。

4结语

在岩溶区进行工程建设，必须对有影响的岩溶进行针对性的有效处理，这事关工程建设安全和运行安全，否则将造成不必要的经济损失及不良社会影响。因此，是否能有效查明岩溶空间位置、分布形态，成为了岩溶区进行工程建设关键，这已经得到广大工程建设者及参与者的高度重视。

在岩溶地区采用多种勘探方法，用物探与钻探相结合，可以弥补钻探工作以点代面的缺陷;同时钻探也能弥补了物探多解性及定量解释进度低的缺陷。综合运用钻探与物探技术，能起到点、线、面相结合，定性与定量相结合，达到高精度的查明岩溶空间分布形态的目的，提高了勘察过程中解决岩溶探测问题的能力，为工程地质条件分析提供有利依据。

参考文献：

[1]陈仲侯、王兴泰，等，工程与环境物探教程，地质出版社。

[2]王振东，浅层地震勘探应用技术，地质出版社。