高密度電阻率法在復(fù)雜巖溶區(qū)高速公路勘察中的應(yīng)用

文德寶 燕 軻

（中設(shè)設(shè)計集團(tuán)股份有限公司，江蘇 南京 210014）

0 引言

隨著全國公路交通的快速發(fā)展，巖溶地質(zhì)問題已成為高速公路建設(shè)中面臨的主要地質(zhì)問題之一。巖溶發(fā)育在一定條件下，可能發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，會給高速公路工程建設(shè)帶來安全隱患，嚴(yán)重影響高速公路工程建設(shè)和運營安全，甚至危及人們的生命財產(chǎn)安全，造成巨大損失。因此在巖溶地區(qū)進(jìn)行高速公路建設(shè)中，查明巖溶的發(fā)育程度和分布范圍顯得尤為重要。

以往傳統(tǒng)的勘察方法主要為鉆探，根據(jù)鉆孔取芯判斷巖溶的發(fā)育情況，該方法雖然比較直觀，但無法揭示鉆孔之間的巖溶情況，存在范圍上局限性，以點代面，無法準(zhǔn)確確定溶洞的形態(tài)和分布范圍，且施工工期長，工作效率低，勘察成本高，費時費力。

高密度電阻率法作為一種探測巖溶的物探手段，在巖溶區(qū)高速公路勘察中應(yīng)用的越來越廣泛。該方法簡便、快速、成本小，大大減少了勘探方法的工作量和成本，同時避免了鉆探方法的以點代面的局限性，在巖溶區(qū)勘察中結(jié)合鉆探進(jìn)行，能夠更加準(zhǔn)確查明巖溶的發(fā)育程度和分布范圍，且能大大提高工作效率，節(jié)約成本。

1 高密度電阻率法

1.1 基本原理

高密度電法勘探的前提條件是地下介質(zhì)間的導(dǎo)電性差異，和常規(guī)電法一樣，它通過A、B 電極向地下供電（電流為I），然后測量M、N 極電位差△U，從而求得該記錄點的視電阻率值ρs= K*△U/I 。根據(jù)實測的視電阻率剖面進(jìn)行計算、處理、分析，便可獲得地層中的電阻率分布情況，從而解決相應(yīng)的工程地質(zhì)問題。

1.2 室內(nèi)數(shù)據(jù)處理

高密度電阻率法數(shù)據(jù)處理先將儀器內(nèi)的測量數(shù)據(jù)通過傳輸軟件傳輸?shù)接嬎銠C(jī)中，運用高密度電法反演軟件進(jìn)行壞點刪除及反演計算等步驟，繪制成視電阻率等值線圖。在等值線圖上根據(jù)視視電阻率值的變化特征，結(jié)合鉆探、地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)作出地質(zhì)解釋，最后利用繪圖軟件繪制出物探成果解釋圖。

2 高密度電阻率法在巖溶勘察中的應(yīng)用

2.1 項目區(qū)工程地質(zhì)條件

廣東省某高速公路線路穿越的次級地貌單元主要包括構(gòu)造侵蝕低山地貌、構(gòu)造侵蝕丘陵地貌、構(gòu)造剝蝕殘丘及山前平原地貌、河流階地地貌、巖溶地貌等。項目沿線下覆基巖為石炭系灰?guī)r、砂巖及泥質(zhì)砂巖。由于巖溶的長期作用，路線區(qū)土層下部溶隙、溶溝等相對較發(fā)育。

2.2 儀器設(shè)備及測線布設(shè)

本次高密度電阻率法勘探采用重慶地質(zhì)儀器廠生產(chǎn)的DUK-2多功能數(shù)字直流激電高密度電法儀。外業(yè)采用60 個多種電極組合的溫納裝置進(jìn)行測量，電極距距4～5m。物探測線以路基中線為中心，沿路線延伸方向布設(shè)一條縱測線。

2.3 成果及解譯

圖1所示為K52+399～K52+761 段測線反演成果圖。成果顯示可見在灰?guī)r內(nèi)存在大規(guī)模巖溶中發(fā)育帶，水平位置在K52+560～K52+630，深度約15～40m，且在巖溶中發(fā)育帶內(nèi)，存在兩處巖溶強(qiáng)發(fā)育帶，以及在巖溶強(qiáng)發(fā)育帶內(nèi)存在多處溶洞，鉆孔已揭示。由鉆孔XSJLZK15 揭示的溶洞異常推測在K52+495～K52+510 存在溶洞異常，整體由左上向右下方延伸，其埋深約8～15m。

圖1 K52+399～K52+761 段測線反演成果圖

結(jié)合鉆孔數(shù)據(jù)分析，此段地質(zhì)情況地下模型推測如圖1所示，整體表現(xiàn)為砂巖灰?guī)r互層，由圖中砂巖灰?guī)r分界線可見，溶洞多出現(xiàn)在砂巖和灰?guī)r接觸面附近，以此推測強(qiáng)風(fēng)化砂巖受河流以及地下水搬運作用，其底部易形成空洞。圖中黑色與紅色虛線段所圍位置為灰?guī)r和砂巖接觸面，推測其存在小型溶洞，且貫通的可能性極大。分別為K52+552～K52+572、K52+598～K52+642，深度范圍分別為約20～40m、27～52m。

圖2 K53+445～K53+740 段測線反演成果圖

圖2為K53+445～K53+740 段測線反演成果圖。成果顯示有2 處低阻異常，第1 處異常推測為巖溶強(qiáng)發(fā)育帶，第2 處異常推測為巖溶中發(fā)育帶帶。其水平位置分別為：K53+579～K53+599、K53+660～K53+670；深度范圍分別為：4～20m、17～23m。本段布設(shè)鉆孔2 個，均揭示有溶洞，通過以上2 個鉆探揭示溶洞位置與高密度電阻率法推測巖溶發(fā)育位置有比較好的一致性。

3 結(jié)論

1）高密度電阻率法應(yīng)用于巖溶區(qū)高速公路工程勘察可以高效且連續(xù)的探測地層巖溶的發(fā)育情況，進(jìn)而能夠從整體上了解巖溶發(fā)育程度和分布范圍。

2）高密度電阻率法成果具有多解性，實際應(yīng)用中應(yīng)加強(qiáng)野外地質(zhì)調(diào)查，根據(jù)巖溶的發(fā)育特征，合理布設(shè)測線，并結(jié)合鉆探成果進(jìn)行驗證，以便更好的進(jìn)行數(shù)據(jù)解譯工作，準(zhǔn)確推測巖溶的發(fā)育情況。