高密度电法在岩溶地区工程勘察中的应用

旗携建设　蛙壕　高密度电法在岩溶地区工程勘察中的应用　Ａ】　ｌｌｃ　畦嘞　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｓａｒｖｅｙ　艘　ｆｏｒ　嗨　Ｋａｒｓｔ　Ａｒｅａ￣　李小兰张玉池王永生　Ｌｉ　Ｘｉａｏｌａｎ　Ｚｈａｎｇ　Ｙｕｃｈｉ　Ｗａｎｇ　Ｙｏｎｇｓｈｅｎｇ　［摘要］分析岩溶地区的电性特征，总结不同岩溶形态的电阻率异常特征，　并通过工程实例，说明高密度电法在岩溶区勘察中的应用效果。　［关键词］高密度电法；岩溶；工程勘察　［文章编号］１６７２—７０４５（２０１０）０５一Ｏ０８４—０４　［中图分类号］ＴＵｌｇ５　．３　［文献标识码］Ｂ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎａｌｙｚｉｎｇ　ｆｅａｔｕｒｅｓ　ｏｆ　ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｙ　ｏｆ　ｋａｒｓｔ　ａｒｅａ　ａｎｄ　ｓｕｍｍａｒｉｚｉｎｇ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ　ａｎｏｍａｌｙ　ｉｎ　ｄｉｆｅｒｅｎｔ　ｋａｒｓｔ　ｆｏｒｒＴ１Ｓ．ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｓｈｏｗｓ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ｈｉｇｈ　ｄｅｎｓｉ￣ｅｌｅｃｔｒｉａｌｃ　ｐｒｏｓｐｅｒｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｓｕｒｖｅｙ　ｉｎ　ｋａｒｓｔ　ａｒｅａ　ｂｙ　ｐｒｏｊｅｃｔ　ｃａｓｅ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｉｇｈ　ｄｅｎｓｉｔｙ　ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ｐｒｏｓｐｅｃｔｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄ；ｋａｒｓｔ；ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｓｕｒｖｅｙ　随着经济的发展，现代建筑　工程勘察难度很大，仅靠钻探手　段难以达到要求。一方面钻孔的　物探方法不仅具有设备轻便，勘　探快速、经济等特点，而且可以连　工程向“高度、深度”方向发展，这　就意味着对工程勘察的要求越来　越高。岩溶是一种典型的不良地　质现象，由于岩溶发育的不确定　布设有一定的盲目性，局部岩溶　发育地段会被遗漏；另～方面，即　使发现有岩溶分布，也很难探明　续勘探线和面的工程地质情况，　因此，工程物探作为岩溶勘察的　先行手段和辅助手段，可对岩溶　勘察中的钻探工作进行前期指导　性和隐蔽．陛，因此，在岩溶地区的　其规模、形态和分布规律。工程　尸　旗貔．建设　、　表１　不同岩溶地质现象的高密度电法异常特征　岩溶形态　充填溶洞　充填溶蚀带　溶沟、电剖面ｐ　曲线特征　Ｐ　曲线有低阻异常　等值线平面图特征　ｐ｜等值线断面图特征　等值线有封闭的不规则形状低值　在相应深度上　等值线有低值异常区　异常区面积较小　分布　，Ｐ　曲线有低阻异常　等值线密集，有串珠状或条带状　断裂溶蚀带处ｐ　等值线密集，呈阶梯　低值异常区分布　状或漏斗状　等值线密集，有窄小的串珠状或　浅部有同上的特点或有小范围封闭的　条带状低值异常区分布　低值异常区分布　等值线有较宽的低值异常区，其　相应深度上凹陷边缘的　等值线呈阶　边缘梯度较大　梯状等值线稀疏，低阻　，溶糟　ｐｊ曲线有较窄的低阻异常　Ｐ　曲线有较宽的低阻异常　基岩凹陷　不同电性接触带　Ｐ　曲线呈阶梯状　接触带附近的等值线较密集，梯　度大　接触带处　等值线密集，呈阶梯状　和后期补充。　地球物理勘探在岩溶地区工　程勘察中应用的方法很多，并都　孔隙饱和率ｓ＝‘　，　、　物质充填的大溶洞或漏斗。（见表　１）　１．３确定岩溶发育深度　分别表示岩石及其所含孔隙和液　体的体积；　取得了良好效果。高密度电法不　仅具有电阻率剖面法的功能，而　含水量　＝＿÷　，Ｐ　为孔隙水　电阻率；　岩溶地区的地球物理条件不　满足现有连续层状的电法理论所　且更具有电测深法的功能，其数　据采集密度大、精度高，测量结果　能较直观地反映地层及电性异常　体的空间形态以及展布情况。　为常数，取值范围０．５～　２．５；ｍ、／７，为结构指数，取决于孔隙　中导电物质的分布和连通情况，ｍ　取值范围在１～２之间，ｎ一般取　２．１５左右。　假设的条件，如果生硬套用以往　的电法定量解释方法确定岩溶发　育带的深度，将会得到错误的结　果。同时，由于岩溶发育的复杂　性，要事先制定一个严格的定量　１岩溶地区电阻率异常特征　１．１岩溶地区的电性特征　岩溶的岩性基本上是碳酸盐　１．２不同岩溶现象视电阻率异　常特征　当岩溶主要发育在基岩顶部，　且延深也不大时，在视电阻率Ｐ　等　解释ｐ　方法，事实上也难以办到。　大量的实践表明，岩溶发育深度　（ｈ）与高密度电法的电极距（ｏ）、　隔离系数（Ⅳ）有一统计关系：　岩，常见的有灰岩、白云岩、白云　质灰岩、泥灰岩等，完整的灰岩、　白云岩的电阻率较高，一般在　值线断面图上，ｐ　等值线呈阶梯状或漏斗状，有小范围封闭的低值　异常区分布。当岩溶发育强烈，ｈ＝ｋ・Ｎ－ｎ　（２）　式中，　为一系数，范围在　０．８～１．１之间，Ⅳ越大，　的取值　１５００Ｑ・ｍ以上，泥灰岩的电阻率　相对小些。随着岩石节理、裂隙　向下延深很大时，在Ｐ　等值线断　面图上的ｐ　等值线密集，呈阶梯　就大。　发育程度、破碎程度以及岩溶发　育程度的增强，充填物的增加，电　状或漏斗状，有明显的低值异常　区分布。　２工程实例　２．１地质概况　银峰水泥厂位于恭城东北方　阻率急剧－卜降。根据阿尔奇经验　公式，多孔、裂隙岩石的电阻率有　在Ｐ　等值线平面上，当异常　呈窄条带状，且异常明显，幅度又　Ｐ　。　Ｊ９　（１）　大时，这往往反映岩溶发育连续　性好但又不宽阔，一般为管状岩　溶通道；当异常带宽，异常幅度大　向１５ｋｍ处岩溶洼地，该场地属岩　溶峰林地貌，地面标高一般在　１８６ｍ～１９３ｍ。场地的覆盖层由第　式中，空隙度　＝　；　时，则反映岩溶发育强烈，范围也　较宽阔，主要为被黏土或淤泥等　四系的耕植土、碎石土、黏土组　成，下覆基岩为上泥盆系融县组　广移嘏携建设　２０　６０　１Ｏ０　１４Ｏ　２２０　２６０　３００　３ｑＯ　３８０　４２０　４６０　５００　图１　７线视电阻率等值线断面图　尊口　＇摹ａ　２ａａ　Ｚ５口　】ａ口　３孝口４口口４Ｓａ　摹ａＯ　２．２成果分析　通过对各测线的观测数据进　行处理后，分别绘制出各测线的　视电阻率等值线断面图（见图　１）。为了研究、分析岩溶发育的　平面分布和延展情况，对每个测　点进行抽道处理，分别绘制出各　道的视电阻率等值线平面图（见　图２）。从图中可以看到：视电阻　率值横向变化大，局部有电阻率　值偏低的现象，这种情况被解释　为在地下灰岩中岩溶发育的赋存　位置。根据剖面的电性变化情　况，把视电阻率值为６ｏＱ・ｉｎ的等　值线所围成的圈闭范围，定性解释　为灰岩中充水溶洞发育的规模和　位置，把视电阻率值为６ｏＱ・ｍ一　１４０　Ｑ・ｍ的等值线所围成的范围，　定性解释为灰岩中溶沟、溶槽、溶　蚀裂隙、充填或半充填溶洞发育　的规模和位置。　根据以ｆ　划分标准，本区共　图２　第三测道视电阻率等值线平面图　圈定厂３个强岩溶发育区。　Ｉ　：分布在测区的西侧，呈　近　Ｅ向展布，位于卜１　测线上的　灰岩夹白云岩，岩溶发育。场地　内无常年地表流水，在测区西北　测区地势平坦，表层是耕植　士，中间是砂土、粉质黏土、黏土　５０ｍ～１８０ｍ段、２－２　测线上的　６０ｍ～１７０ｍ段、３－３　测线上的　６０ｒｎ～１８０ｍ段、４－４　测线上的　部有人工水井。地下水主要为松　散土孔隙水及基岩裂隙水，水量　比较丰富。　层，电阻率中等，基底是高阻灰　岩，目标体岩溶破碎带充水或充　泥，呈低阻，地电条件有利。　６０ｍ～２２０ｍ段、５－５　测线上的　６０ｍ～２００ｍ段、６－６　测线上的　■—冒囡■困广　槭貔建设　２０ｍ～１＆ＳＯｍ段　７—７　测线上的　６０ｍ～１８０ｍ段、８－８　测线上的　Ｔｏｗｎｓ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ＿ｎ　Ｇｕａｎｇｘｉ　　ｌ　２，３效果验证　面电性异常体的形态、规模、产状　等。通过断面电性异常的形态、　规模、产状，结合地质调查结果，　在推断的三个强岩溶发育区　均进行了钻探验证，限于篇幅，仅　６０ｍ～１６０ｍ段。该区岩溶发育主　要表现为溶沟、溶槽、溶蚀裂隙，　叙述其中一个钻孔的揭露情况。　钻孔ＺＫ１２布置在７线上的４７０ｍ处　（见图１）。钻探揭露，在孔深的　ｏｍ～２．１ｍ段为黏土夹碎石；在　２．１ｍ～６．５ｍ段为黏土，其中　４．４ｍ～６．５ｍ段呈软塑状；在深度　６．５ｍ～３４．６ｍ段为岩溶发育段，有　溶蚀裂隙、溶沟、溶槽、溶洞，其中　在６．５ｍ～７．８ｍ段为溶沟、溶槽发　育段，在７．８ｍ～１２．５ｍ段为充填溶　洞，充填物为碎石夹泥，在１２．５ｍ～　１６．８ｍ段为溶沟、溶槽发育段，在　可以较为准确地推测出地质体空　间形态情况。　高密度电法方法是一种经　济、快速、行之有效的地球物理勘　探方法，在工程勘察中极具广泛　的应用前景。　局部表现充填溶洞，且地下水较　丰富。岩溶发育深度推断一般在　５ｍ一４０ｍ之间，局部发育深度超过　６０ｍ。　Ⅱ区：分布在测区的中部，呈　近ＮＥ向展布，位于３－３　测线上的　３１０ｍ～４１２０ｍ段、４—４　测线上的　３２０ｍ～４２０ｍ段、５－５　测线上的　２８０ｍ～４００ｍ段、６－６　测线上的　２１０ｍ～３５５ｍ段、７—７　测线上的　２００ｍ～３５０ｍ段、８－８　测线上的　参考文献　［１】王兴泰．工程与环境物探　新方法新技术［Ｍ］．北京：北京地　质出版社，１９９６．　［２］ＳＨＡＮＯＮ　Ｃ　Ｅ．Ｔｈｅ　ｍａｔｈｅ—　ｍａｔｉｃａｌ　ｔ　ｈｅｏｒｙｏｆｃＯｍｍｕｎｉｃａｔｉ—　２１０ｍ～２７０ｍ段。该区岩溶发育主　１６．８ｍ～２１．５ｍ段为半充填溶洞，　充填物为碎石、粗砂，在２１．５ｍ～　２６．４ｍ段为溶沟、溶槽发育段，在　２６．４ｍ～２８．２ｍ段为溶洞，无充填　物，在２８．２ｍ～３４．６ｍ段为溶蚀裂　隙发育段；在３４．６ｍ～４Ｏ．１ｍ段为　要表现为溶沟、溶槽、溶蚀裂隙，　Ｏｎ［Ｊ】．Ｂｅｌ１ｓｙｓｔｅｍＴｅｃｈｎｉｃａｌＪｏ—　ｕｒｎａｌ，１９４８，２７：３７９—４２３，６２３—　局部表现充填溶洞，且地下水较　丰富。岩溶发育深度推断一般在　ｌＯｍ～３５ｍ之间，局部发育深度超　过５０ｍ。　６５６．　０ｅ国１　李小兰，工程师，现任职于桂　林矿产地质研究院工程勘察院。　Ⅲ区：分布在测区的东侧，呈　近ＮＥ向展布。位于５－５　测线上　的４５０ｍ～５００ｍ段、６－６　测线上的　４１Ｏｍ～５２０ｍ段、７—７　测线上的　灰岩，岩石完整。这与推断的岩溶　发育的深度基本相吻合。　张玉池，博士，教授级高级工　３结语　实践表明，高密度电法是探　测地下不均匀体较得力的物探方　法，具有点距小、数据采集密度大　的特点，能较直观、形象地反映断　程师，现任职于桂林矿产地质研　究院工程勘察院。　４２０ｍ～５１０ｍ段。该区岩溶发育主　要表现为溶洞、溶沟、溶槽，且地　王永生，助理工程师，现任职　于桂林矿产地质研究院工程勘察　院。　下水丰富。岩溶发育深度推断一　般在ｌＯｍ～３５ｍ，局部发育深度超　ｉ寸６０ｍ。　收稿日期：２０１０－０４－１４　ｊ　＿　。强　巍　Ｉｌ　攀ｙ　Ｉｉ｜　誊ｔｉ