試論綜合勘查技術在復雜巖溶區勘查中的應用

唐南林

（柳州市勘察測繪研究院，廣西 柳州 545006）

在現代社會中，工程的施工已經變得越來越普遍，巖溶區的施工也已經成為常態，為了保證巖溶地帶工程的施工質量，需要在前期做好地質勘查工作。為了提升勘查結果的準確程度，必須在工作中采用科學的勘查技術。

1 巖溶區勘查工作概述

巖溶又稱喀斯特，是指地表中可溶性巖石（碳酸鹽巖、硫酸巖、鹵化物巖等）受水的溶解而發生溶蝕、沉淀、崩塌、陷落、堆積等現象形成各種特殊的地貌，如石芽、石林、溶洞等，這些現象的總稱為巖溶地貌[1,2]。

國內的許多地區都分布有巖溶地區，尤其是西南地區的存在相對普遍，這也為區域內的大型建（構）物的基礎施工造成了巨大的挑戰[3]。按照巖溶的發育程度，可將其加以分類，劃分成強烈發育、中等發育、弱發育三個不同的級別。在巖溶發育地帶，往往在地表以下發育有大型暗河、大規模的巖溶洞穴，其對擬建物具有極不利的影響。因此，為保證房屋建筑和市政基礎設施工程的安全，應對擬建工程場地或其附近存在對工程安全有影響的巖溶問題進行巖溶勘查。但巖溶具有分布多樣、形態各異，無規律性的特點，因此在進行巖溶勘查時應采取科學的勘查方式。巖溶勘查應遵循地質調查分析由面到點，勘查工作由疏到密的原則；針對建筑物的特點及場地的工程條件，利用工程鉆探手段，可以獲知更深層次的物質，從而得到更深層次的地質數據，然而在開展鉆探作業前，應做好工程地質測繪和調查工作；在鉆探同時采用地球物理勘探，即根據地下巖土層的物理性質差異為基礎，借助特殊的儀器觀測自然或人工物理場的變化，確定地下地質體的空間展布范圍（大小、形狀、埋深等），并測定巖土體的物理屬性參數。科學的勘查方式是巖溶區開展物體探測工作的關鍵方式，工程地質勘探技術的發展程度，也成為判斷巖溶地區現代化勘探水平的重要因素[4]。

2 常用方法的研究

2.1 工程地質測繪和調查

工程地質測繪和調查技術是地質勘探過程中最常用的技術手段，主要運用地表測繪及洞穴的勘查。地表測繪的基礎要求是在理清所有的地質因素的前提下，對地區內巖溶地貌的布局和地下水布局及運動狀況，重點是需要把握測區內巖溶或者非巖溶地層的實際分布和彼此間隔狀況。結合多種天然及揭露水點的布局條件，判斷其與暗河的聯系，以此完善洞穴的調查情況[5]。洞穴調查工作應該做好幾個方面的任務，其一是清晰地把握洞穴的形態特點和其與地質結構的關聯，為分析巖溶的發育特征和頂板穩定性創造客觀條件；其二是要把握地下水系的形成規律，把握清楚地面天然水點間的彼此關聯和地下水系的補給來源。

2.2 地球物理勘探方法

地球物理勘探是借助各種物質的物理特來對不同物體的類型加以區分的，物體的特征不同，所用的物探方法也相對有別，包括電磁法、聲波探測、放射性測井等等。比如瞬變電磁法，這些年來進步相對快的勘查方式，在地質勘探工作中得到了極為廣泛而深入的運用，是一種相對先進的電法勘探技術。

其工作原理指的是一根不接地的回線發射出磁場，后者借助多種形式的回線接收生成第二個磁場，第二次磁場往往會在地下導體的作用下，最終締造出一個穩定性并不是很強的磁場（感應原理如圖1所示）。采取這樣的調查方式和電測深方式比較而言，探測深度也相對深，可以得到更加多元化的信息，相對的工作效率也能得到迅速的提升。渦流場的傳遞更多的是采取在地球上實現擴散的方式，在這一過程中，電磁能量會在傳輸時被消耗掉。因為集膚效應，高頻的一段往往聚集在地球的表層，而低頻的一段則漸漸向更深處傳播，其分布范疇也是持續擴大的。瞬變電磁分辨率和目標層的大小，電信號和地質異常噪音的分離程度等影響因素都保持著一定的關聯。

此外，大地電磁測深方法也是一種對地殼和上地幔的結構狀況加以研究的物理探測方式，該技術以天然交變電磁場作為基礎來源，交變電磁場波在地下傳播的同時，因為電磁感應帶來的作用，設備在地表之上就可以感知到電磁場，以及相關的電阻率分布情況等等資料，地球磁層結構如圖2所示。

大地電磁法的工作原理指的是利用電磁波穿透地表深度，刺激誘導的低電阻率可以在地質體內激發出電磁場，工作人員可依據磁場的強度大小和特征來判斷出地質屬性及相關的空間模式。

地下電磁波也需要遵從趨膚定理，各種不同頻率的電磁波可以穿過地層的深度也會存在一定的差異，同一個頻率的電磁波在地表之下是用同一種速度實現傳播的，它可以與各種不同水平的電阻率持平。

探地雷達則是借助超高頻短脈沖電磁波來勘查地下介質的布局情況的特定的地球物理勘探技術。而各種介質的反射波形特點會存在一定的差異，所用按照雷達剖面圖像的資料，結合測區前期已經獲知到的地質和鉆探資料，可以區分出不同的截止界面和探查介質內部結構。

2.3 工程鉆探

工程鉆探長期以來都是地質勘查工作中的常用手段，而且需要耗費的時間不長，這樣的方式不只是能夠幫助工作人員更好地確定所鉆的具體位置及其周邊的地層情況，還能夠完成鉆孔的原位測試，或者借助鉆取的巖土芯完成室內測試，以此更快捷精確地把握更多元的巖土信息。開展鉆探工作，非常重要的目標就在于對特定深度范圍內的巖溶發育情況，尤其當地表無巖溶物質或者存在覆蓋層的情況下，需要附加鉆孔布置的步驟。

2.4 遙感技術的應用

遙感技術本身帶有調查面積廣、重復性比較強的特征，遙感圖像可以更宏觀并且客觀地體現出地表的特征和多種地質現象的空間聯系，遙感影像能記錄的地域比較廣、存儲的信息量比較大，在辨別巖溶地貌的形態、巖溶層組的區分和地質結構等領域會表現出獨特的優勢特征，特別適用于我國南方地區的裸露型巖溶地帶。

3 巖溶勘查注意問題

巖溶勘查的目的在于采用工程地質測繪和調查、工程鉆探、地球物理勘探等方法查明巖溶形態的分布、形狀、規模，地下水情況和巖土層的工程性質等，并對場地的穩定性和適宜性做出分析評價。

工程地質測繪和調查應著重查明地形地貌、地層巖性、地質構造、巖溶水發育情況、巖溶洞隙情況；工程鉆探應著重查明基巖埋藏深度和巖面起伏情況，地下溶洞、暗河的分布、性質、規模，地下溶洞的頂板情況、充填情況，上覆土層的工程特性，地下水的性質、埋深、動態等特征；在地球物理勘探異常或基礎下有溶洞、暗河分布的地段應加密工程鉆探點；對一柱一樁的基礎需逐柱鉆探；地球物理勘探應注意運用條件，盡量采用多種方法綜合判釋；物探線點的間距應按先疏后密的原則布置，測線應垂直于巖溶發育帶；在工程鉆探初步圈定的巖溶發育地段應加密測網，進一步探測巖溶發育的位置、范圍和深度。

4 結語

綜上所述，加強對綜合勘查技術在復雜巖溶區勘查中的應用問題的探討，意義重大。工作人員需要明確巖溶區勘查工作概況，同時做好常用方法的研究，包括地質測繪、地球物理勘探方法、工程鉆探、遙感技術的應用等等；在此基礎上，對巖溶勘查注意問題進行分析。