巖溶勘察中綜合物探方法的應用

李攀

【摘 要】由于巖溶發育的隱蔽性和不規則性，致使巖溶勘察工作難度大、效果差，成為地質工作中的一大難題。論文結合筆者實際工作中累積的勘察經驗，先是對喀斯特地貌區的基本情況做了簡單介紹，然后介紹了在該地區的相關地質工作，在地質工作開展過程中應用的勘察方法和手段，以及綜合物探方法的應用。

【Abstract】Due to the hidden and irregular nature of karst development， the karst investigation work is difficult and its effect is poor.Combining with the experiences in the practical work， firstly the paper introduces the basic situation of karst landform briefly，then introduces the related geological work in the region， investigation methods and means in the process of geological work，and the application of comprehensive geophysical prospecting method.

【關鍵詞】喀斯特地貌；巖溶勘察；地質工作；勘察手段；綜合物探方法

【Keywords】 karst landform； karst exploration； geological work； prospecting means； comprehensive geophysical prospecting method

【中圖分類號】P548 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）04-0125-02

1 云南喀斯特地貌情況介紹

喀斯特地貌是可溶性巖石在水的外力作用下，發生以化學溶蝕為主及其他作用而形成的一種特殊的地貌類型，也叫溶巖地貌。喀斯特地貌地表形態各異且形狀多樣，有石芽、石林、峰林、溶溝、漏斗、落水洞、溶蝕洼地等，地面通常都是崎嶇不平的；而在地下，主要表現為地下暗河和溶洞的發育，其中溶洞里又有石筍、鐘乳石、石柱等。因為喀斯特地貌所具有的獨特山水特征，而具有很豐富的旅游資源開發潛力。喀斯特地貌區情況又極為特殊，地表缺水，但地下水非常豐富而又嚴重分布不均勻，是水文地質的重要研究對象；地下洞穴眾多，地基缺乏穩定性，是工程建設施工中嚴重的不良地質體；而對于石灰巖礦、大理石礦等，巖溶發育狀況則影響礦石的質量、儲量及開采條件等。因此巖溶勘察是喀斯特地貌區地質勘察的重要內容。喀斯特地貌在云南隨處可見，尤其是在滇東、滇東南地區。石林、宜良九鄉、瀘西阿瀘古洞、建水燕子洞、丘北普者黑等，都是聞名遐邇的喀斯特地貌旅游風景區。正是因為喀斯特地貌的大量分布，云南省大多數的鐵路、公路、水庫大壩等，或多或少都會遇到喀斯特地貌，成為了工程建設施工的重要隱患。因此，開展巖溶勘察工作，就成了云南地質勘察工作中繞不開的重要工作之一。

2 喀斯特地貌區巖溶勘察的基本流程

巖溶按其分布方式可分為三種類型：裸露型、覆蓋型和埋藏型。在喀斯特地貌區開展地質工作，首先就是要對該地區的地質、地貌、地層、構造及覆蓋層的情況初步了解，確定工作區巖溶發育的基本情況；然后分析巖溶對本次地質工作的影響方式及影響程度，以確定巖溶勘察的研究方向和工作重點；然后根據該地區巖溶的成因和分布特征，制定合理的勘察方案，提出具體的勘察手段；接下來按照勘察方案，實地考察地層分布情況，開展巖溶專項勘察，采用適當的勘察手段，對巖溶的分布范圍、分布特征、規模等進行全面的探查；在勘察過程中，可以運用多種手段，相互驗證；最后，根據結論對工作區內的巖溶發育情況進行綜合分析，圈定巖溶發育帶、塌陷易發區等不適宜開展施工建設或施工困難的區域，確定該地區的穩定系數和適宜施工程度，以保證該地區施工建設的安全與穩定。

3 巖溶勘察的各種手段

3.1 區域地質調查

通過區域地質調查工作，摸清工作區及其周邊的地貌、地層、構造及覆蓋層的基本情況，可以大致確定工作區巖溶發育的基本類型和發育程度。

3.2 遙感技術

遙感技術在我國的地質勘探工作中應用已經較為廣泛。遙感技術的效率高，適用范圍大，適合大面積的地質調查，它能將巖溶地區的地貌特征等清晰地呈現出來。

3.3 模型試驗

在開展實地勘察工作過程中，如果不借助相關的模型裝置，是十分抽象的。進行模型試驗，可以預先對該地區的土層、巖層等進行模擬，比如溶巖地貌區地基的塌陷模擬等，以預先確定巖溶對工程的影響等。

3.4 測繪與專項巖溶調查

對巖溶地區的地貌、地質、巖體等開展測繪與專項調查，從巖溶的分布和性質等方面進行整體的分析。這種方法相對來說簡單實用，能為巖溶地區的工程建設帶來非常有價值的資料。

3.5 鉆探

在專項巖溶調查的基礎上，通過在巖溶集中發育區開展鉆探施工，是了解深部巖溶的發育情況的重要手段，也是驗證物探解釋成果必不可少的手段。

3.6 示蹤試驗

示蹤試驗只適用于有水的溶洞分布區的勘察。這種方法通過對巖溶地下水進行聯通實驗，然后使用示蹤劑對巖溶地區地下溶洞的分布來做測定和檢測。

3.7 物探

喀斯特地貌區的地形地質條件復雜，巖溶發育的規律性和對應性較差，采用傳統的勘探手段（如鉆探）既不經濟，工期又長，對工作區整體的巖溶發育情況很難做出綜合性評價。而物探方法有著高效、快捷、經濟的優點，且物探成果具有宏觀性，能較好地反映測區巖溶的整體發育情況，是行之有效的巖溶勘察方法，也是鉆探工作的重要補充手段。

4 綜合物探方法的應用

4.1 直流電阻率法

當地下不同介質間的電阻率有很懸殊的差異時，電阻率的高低會強烈影響人為作用下傳導電流的疏密程度，傳導電流的分布狀況和地下介質（土層、巖石等）的材質、規模、埋深等要素之間的聯系十分密切。直流電阻率法就是利用地下不同介質的電阻率差異，通過在地面采用相應的裝置，測定地下不同深度的介質的視電阻率，根據視電阻率的變化特征，判斷地下巖溶的分布位置、范圍、規模及其發育程度。直流電阻率法又分為傳統的電測深法、電剖面法，以及現代應用廣泛的高密度電法。20世紀90年代，南昆鐵路的巖溶勘察工作采用大量的電測深法。隨著儀器的改進，反演方法的進步，加上傳統電阻率法無法比擬的高效快捷和成果資料的直觀性，高密度電法逐漸取代電測深法和電剖面法。云南廣南—硯山—平遠街高速公路、昆明—石林—蒙自高速公路穿過大量的喀斯特地貌區，高密度電法在這些高速公路的巖溶勘察工作中被廣泛使用。

4.2 瞬變電磁法

瞬變電磁法具有分辨率高且沒有高阻屏蔽的特點，對于地下巖溶的形態、分布狀況、發育趨勢都可以得到可靠的探測結果，比較適合地下隱伏溶洞的探測。但是其工作效率和場地適應性遜于高密度電法，可作為高密度電法工作的補充手段。

4.3 地質雷達

地質雷達屬于地球物理方法中的新方法和新技術，它的勘探速度快、效率高、分辨率強[1]。利用高頻電磁波理論，通過向地下介質發射高頻電磁脈沖，當電磁波在地下遇到不同的介質會在交界處發生不同的反射，可以根據反射波的振幅、路徑和波形的差異，對地下介質的分布規律進行判斷和認識。地質雷達對隱伏型土洞和淺部溶洞的反應敏感，但是勘探深度較淺，場地適應性差，是在施工場地內開展淺埋溶洞和土洞探查工作的首要選擇。在某些情況下，也可以作為高密度電法工作的補充勘察手段。

4.4 面波法和地震映像法

面波法和地震映像法均屬于地震勘探法，均是利用地下介質的彈性波傳播特征的差異來分辨巖溶的分布情況。面波法的工作原理與瞬變電磁法類似，地震映像法的工作原理與地質雷達類似。這兩種方法均可以用作高密度電法的補充。

5 結語

綜上所述，對巖溶勘察工作，綜合勘探是最好的選擇。應根據現場的具體實際情況，在對工作區的地質特點和巖溶分布特點進行全面考察的基礎上，找到最合適、最實用的勘探方法和手段進行勘察。而在所有的巖溶勘察的技術方法中，物探方法具有高效、快捷、經濟，成果資料具有宏觀性和直觀性，是巖溶勘察中不可或缺、行之有效的勘察手段。

【參考文獻】

【1】李周妮.綜合物探在工程勘察中的研究與應用[D].成都：成都理工大學，2015.