鉆探結(jié)合物探法探查某市城區(qū)堤防隱患工程實(shí)例分析

張勇

（安徽省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究總院有限公司 安徽蚌埠 233000）

1 工程背景

某市城區(qū)路段位于河流堤身上，為防止汛期到來(lái)給該路段造成安全隱患需對(duì)該段堤身工程性質(zhì)薄弱部位分布情況進(jìn)行探查。由于探查區(qū)域車(chē)流量較大，大范圍進(jìn)行地質(zhì)鉆探或者精力觸探試驗(yàn)不具備可行性，考慮到這一情況后采用了直流電法勘探中的高密度電阻率法這一物探手段先對(duì)該區(qū)域進(jìn)行集中探查再結(jié)合物探結(jié)果對(duì)該區(qū)域布置地質(zhì)鉆孔勘探的方法[1]。堤身探查區(qū)域里土層相對(duì)較為復(fù)雜，主要由人工填土、粉土、粉砂、粉質(zhì)黏土以及黏土為主，局部含淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層。探查區(qū)域表層土體為人工填土，含有較多大小不一的碎石塊，如圖1所示。

圖1 探查區(qū)域表層土體

2 儀器選擇與參數(shù)設(shè)置

現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集過(guò)程中，使用的是重慶地質(zhì)儀器廠(chǎng)研制的DUK-2A高密度電阻率法測(cè)量系統(tǒng)，該系統(tǒng)由DZD-6A多功能直流電法儀和MIS-60多路電極轉(zhuǎn)換器以及銅電極和電纜等附件組成，基于常規(guī)電阻率法勘探原理并利用多路轉(zhuǎn)換器的供電、測(cè)量電極的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，配合常規(guī)電阻率的測(cè)量方法及電阻率成像等高新技術(shù)進(jìn)行高分辨、高效率電法勘探。根據(jù)探測(cè)要求及現(xiàn)場(chǎng)情況，本次作業(yè)中全部采用高密度電法中的溫納剖面法，供電電壓96V，最大通道60道（受現(xiàn)場(chǎng)條件限制，部分測(cè)線(xiàn)通道數(shù)少于60），最大隔離系數(shù)10層，點(diǎn)距2m，最大勘查深度20m，每條測(cè)線(xiàn)最多采集數(shù)據(jù)點(diǎn)435個(gè)（部分測(cè)線(xiàn)通道數(shù)少于60，相應(yīng)數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)少于435）。后期數(shù)據(jù)處理過(guò)程中，使用的是驕佳6.0版本數(shù)據(jù)處理與解釋專(zhuān)業(yè)軟件。

3 測(cè)線(xiàn)布置與探測(cè)結(jié)果

由于受現(xiàn)場(chǎng)水泥道路和圍擋的影響，不得不分段測(cè)量，現(xiàn)場(chǎng)共布置了13條測(cè)線(xiàn)，將其拼接成4個(gè)連續(xù)斷面，其中斷面1由5條測(cè)線(xiàn)的探測(cè)數(shù)據(jù)拼接而成，斷面2和斷面3均由2條測(cè)線(xiàn)的探測(cè)數(shù)據(jù)拼接而成，斷面4由4條測(cè)線(xiàn)探測(cè)的數(shù)據(jù)拼接而成，整個(gè)探查區(qū)域里斷面分布情況如圖2所示。由于后面物探結(jié)果中斷面3和斷面4的探測(cè)過(guò)程中未發(fā)現(xiàn)明顯異常區(qū)，故在本文不再逐一分析這兩個(gè)斷面探測(cè)結(jié)果。

圖2 斷面分布

成果圖中除了繪制出斷面區(qū)域視電阻率擬斷面圖之外，還選取了取靠近中間的第5層（AB/2=15m，MN/2=5m，由于表層不均勻土體對(duì)淺層測(cè)量數(shù)據(jù)影響較大，且深層土體中由于距離地表深度相對(duì)較遠(yuǎn)供電電流相對(duì)較低，造成深層土體中信噪比相對(duì)較低，故而選此層數(shù)據(jù)）視電阻率測(cè)量數(shù)據(jù)做出折線(xiàn)圖，對(duì)繪制的擬斷面圖進(jìn)行輔助分析。在探測(cè)范圍里斷面1和斷面2中視電阻率擬斷面圖中，由于表層土體較為松散且含有較多大小不一碎石塊，造成表層土體分布不均勻，水平方向上視電阻率等值線(xiàn)存在不同程度的波動(dòng)。且由于這些表層土體中大小不一碎石塊的影響，土體較為松散，個(gè)別電極與土體接觸不緊密，以及布置的測(cè)線(xiàn)范圍里存在的的水泥路面都對(duì)探測(cè)過(guò)程中的測(cè)量數(shù)據(jù)產(chǎn)生了不同程度的影響。

3.1 斷面一探測(cè)結(jié)果

圖3為斷面1范圍及成果圖，是將5條測(cè)線(xiàn)探測(cè)數(shù)據(jù)拼接后做出的，拼接后測(cè)線(xiàn)總長(zhǎng)度340m。

圖3 斷面1范圍及成果

從圖3中可以看出：①探測(cè)深度范圍內(nèi)，橫坐標(biāo)98～106m、158～164m以及272～278m這三個(gè)區(qū)域的視電阻率等值線(xiàn)存在不同程度的變形，是由于在現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)的過(guò)程中，這三處位置相鄰兩個(gè)電極之間存在水泥路面，且相鄰兩個(gè)電極所接觸的土體高于水泥路面，對(duì)數(shù)據(jù)采集過(guò)程中供電電流傳導(dǎo)造成了較大影響造成的。橫坐標(biāo)80～90m、110～130m、142～152m、284～294m 以及314～320m，縱坐標(biāo)-12～-20m 所在區(qū)域的視電阻率值均小于17.80Ω·m，為相對(duì)低阻異常區(qū)域，推測(cè)這些區(qū)域里土體滲透性相對(duì)較高，較為濕潤(rùn)，賦水性較強(qiáng)。②第5層視電阻率數(shù)據(jù)折線(xiàn)圖中，橫坐標(biāo)0～310m范圍里土體分布不均勻再加上地表部分區(qū)域地面水泥路影響，曲線(xiàn)波動(dòng)較為劇烈。橫坐標(biāo)0～70m范圍里，曲線(xiàn)相對(duì)較為平緩，視電阻率值大多分布在30Ω·m附近處，推測(cè)此段土體相對(duì)較為干燥；橫坐標(biāo)70～100范圍里，曲線(xiàn)呈下降趨勢(shì)（橫坐標(biāo)80～90m范圍，因受地表水泥路面影響，曲線(xiàn)發(fā)生變形），視電阻率值大多分布在20Ω·m附近處，推測(cè)此段土體相對(duì)較為濕潤(rùn)；橫坐標(biāo)100～130m范圍里，曲線(xiàn)呈平穩(wěn)上升趨勢(shì)，視電阻率值大多分布在25Ω·m附近處，推測(cè)此段土體相對(duì)較為干燥；橫坐標(biāo)130～160m范圍里，曲線(xiàn)呈上升趨勢(shì)（橫坐標(biāo)140～150m范圍，因受地表水泥路面影響，曲線(xiàn)發(fā)生變形），視電阻率值大多分布在20Ω·m附近處，推測(cè)此段土體相對(duì)較為濕潤(rùn)；橫坐標(biāo)160～190m范圍里，曲線(xiàn)呈急劇上升再平緩下降的趨勢(shì)，視電阻率值大多分布在30Ω·m附近處，推測(cè)此段土體相對(duì)較為干燥；橫坐標(biāo)190～230m范圍里，曲線(xiàn)呈短暫上升再波動(dòng)的趨勢(shì)，視電阻率值大多分布在35Ω·m附近處，推測(cè)此段土體相對(duì)較為干燥；橫坐標(biāo)230～310m范圍里，曲線(xiàn)呈短鋸齒狀波動(dòng)起伏的趨勢(shì)，視電阻率值大多分布在20Ω·m附近處，推測(cè)此段土體相對(duì)較為濕潤(rùn)。

3.2 斷面一探測(cè)結(jié)果

圖4為斷面2范圍及成果圖，是將2條測(cè)線(xiàn)探測(cè)數(shù)據(jù)拼接后做出的，拼接后測(cè)線(xiàn)總長(zhǎng)度178m。

圖4 斷面2范圍及成果

從圖4中可以看出：①探測(cè)深度范圍內(nèi)，橫坐標(biāo)68～74m區(qū)域的視電阻率曲線(xiàn)存在較大變形，是因?yàn)樵诂F(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)的過(guò)程中，此處位置相鄰兩個(gè)電極之間存在水泥路面，且相鄰兩個(gè)電極所接觸的土體高于水泥路面，對(duì)數(shù)據(jù)采集過(guò)程中供電電流傳導(dǎo)造成了較大影響造成的。由于隨著花壇開(kāi)始改變方向，沿著花壇布置的測(cè)線(xiàn)在橫坐標(biāo)92m處發(fā)生彎曲，部分探測(cè)區(qū)域位于花壇外側(cè)。造成縱坐標(biāo)-2～-6m，橫坐標(biāo)90～172m比5～90m所在區(qū)域的視電阻率等值線(xiàn)數(shù)值低。橫坐標(biāo)18～85m，縱坐標(biāo)-12～-20m所在區(qū)域的視電阻率值均小于17.4Ω·m，為相對(duì)低阻異常區(qū)域，推測(cè)該區(qū)域里土體滲透性相對(duì)較高，較為濕潤(rùn)，賦水性較強(qiáng)。②第5層視電阻率數(shù)據(jù)折線(xiàn)圖中，整體相對(duì)平緩，橫坐標(biāo)0～80m范圍里曲線(xiàn)相對(duì)較為平緩，且視電阻率值大多分布在20Ω·m附近處，推測(cè)此段土體分布相對(duì)較為均勻，且較為濕潤(rùn)；橫坐標(biāo)80～148m范圍里曲線(xiàn)呈逐漸升高趨勢(shì)，且視電阻率值均大于20Ω·m，推測(cè)此段土體相對(duì)較為干燥。

4 結(jié)論

根據(jù)圖3和圖4中這2個(gè)高密度直流電法探測(cè)視電阻率擬斷面圖及對(duì)應(yīng)的第5層視電阻率測(cè)量曲線(xiàn)來(lái)看，斷面1和斷面2探測(cè)范圍里低阻異常區(qū)分布范圍都較大，在這些低阻異常區(qū)里局部賦水性較強(qiáng)。斷面1探測(cè)范圍里，橫坐標(biāo) 80～90m、110～130m、142～152m、284～294m 以及 314～320m，縱坐標(biāo)-12～-20m所在區(qū)域的視電阻率值均小于17.8Ω·m，為相對(duì)低阻異常區(qū)域，推測(cè)這些區(qū)域里土體滲透性相對(duì)較高，較為濕潤(rùn)，賦水性較強(qiáng)。斷面2探測(cè)范圍里，橫坐標(biāo)18～85m，縱坐標(biāo)-12～-20m所在區(qū)域的視電阻率值均小于17.4Ω·m，為相對(duì)低阻異常區(qū)域，推測(cè)該區(qū)域里土體滲透性相對(duì)較高，較為濕潤(rùn)，賦水性較強(qiáng)。由于現(xiàn)場(chǎng)圍擋和水泥路面條件限制，雖然斷面1和斷面2探測(cè)范圍之間不連續(xù)，但是在斷面1的右側(cè)以及相鄰的斷面2的左側(cè)大部分已探測(cè)區(qū)域里都分布有視電阻率低阻異常區(qū)，推測(cè)在斷面1的右側(cè)以及相鄰的斷面2的左側(cè)未探測(cè)到的區(qū)域里對(duì)應(yīng)位置處的土體中局部賦水性也較強(qiáng)。且后期鉆孔資料表明，處于不連續(xù)的斷面1和斷面2之間未被探測(cè)到且距離斷面2左側(cè)較近位置處的鉆孔，該孔鉆進(jìn)工程中發(fā)現(xiàn)漏漿嚴(yán)重，孔中滲透有大量清水。推測(cè)由于該區(qū)域土體滲透性較大，再加上距離河水岸較近，河水已經(jīng)滲透到了此區(qū)域。

物探與鉆探相結(jié)合的方法在地質(zhì)勘察中不僅提高了勘察效率，而且提升了勘察質(zhì)量。本次探查結(jié)果顯示，在不利于大規(guī)模進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)鉆探的工區(qū)內(nèi)進(jìn)行勘察時(shí)，引入物探方法能較好圈定地質(zhì)異常體的發(fā)育位置，有利于對(duì)工程性質(zhì)薄弱部位的探查。