高密度電法在巖溶段填方路基的應用研究

安邦超

(貴州省交通規劃勘察設計研究院股份有限公司，貴陽 550081)

1 測區工程概況

畢節至二龍關高速公路ZK12+450～K12+750段填方路基，段長300 m，線路走向300°，左側最大填高約20 m。設計標準：雙向4車道高速公路，路基寬22.50 m，設計速度80 km/h。

1.1 地形地貌

場區地處云貴高原北部斜坡地帶，場地隸屬貴州省畢節市水箐鎮，有通鄉公路從路段區附近通過，交通條件較便利。該路段沿山邊布置，跨越一沖溝和兩座小山頭，地形起伏較大。場區附近海拔1 759.1～1 875 m，相對高差115.9 m；線路軸線通過地段海拔1 768～1 825.4 m，相對高差57.4 m。場區地貌類型屬構造溶蝕低中山地貌。

1.2 地質構造

場區屬揚子準地臺婁山弧形箱形褶皺區威信凹褶區，構造體系以滇東北新華夏系為主，本路段位于馬路沖向斜的北西翼。場區未發現有活動斷裂通過，巖層呈單斜產出，巖層產狀131°∠23°。

場區巖體節理裂隙發育，節理主要有J1：340°～350°∠80°～85°，J2：265°～275°∠70°～80°兩組，節理間距300～1 500 mm，單條節理裂隙地表延伸長度約5～25 m。裂隙延伸較長，切深較大，對山體的完整性有明顯破壞，形成危巖體。中風化層內節理面較為平滑，多呈閉合狀；強風化層中節理裂隙多呈張開狀，局部見泥質充填，無膠結，結合差，巖體被節理裂隙切割成塊狀。

1.3 物探地質條件

參考區域地質調查報告資料，根據地質調繪以及現場鉆探揭露，場區上覆第四系人工填土(Qml)、殘坡積層(Qel+dl)紅黏土、碎石土；下伏基巖為二疊系下統棲霞組(P1q)灰巖。

根據測區野外巖土體電阻率參數測量結果，測區主要巖土層的地球物理參數見表1。

表1 地球物理參數表

1.4 水文地質條件

場區地下水類型為孔隙水、巖溶水。孔隙水賦存于松散覆蓋層內，為上層滯水；巖溶水主要賦存于碳酸鹽巖裂隙中，富水程度與巖溶發育強度密切相關，其均一性差。場區地下水以大氣降水為主要補給源。大氣降水大部分以坡面流形式向河流排泄，地表水下滲后沿基巖裂隙、層面及溶蝕孔洞運移，向地下河流排泄。

測區內覆蓋層與基巖之間視電阻率存在一定差異，覆蓋層視電阻率值較低，基巖視電阻率值較高。這種物性差異，為利用電阻率法勘查測區的覆蓋層厚度、強風化層厚度、斷層、巖體裂隙發育程度等提供了良好前提。

2 測線布置與注意事項

2.1 測線布置

本次工作使用的WDJD-3多功能數字直流激電儀，儀器工作性能良好，測量數據可靠。高密度電探測量前，清除每根電極處表層松散層及雜草，盡量減少接地電阻，在電纜與每根電極的接口連接處，用絕緣膠帶包裹，防止漏電，保證測量質量。根據勘察要求，結合現場地形情況，測線布置為：

分別沿YK12+440右5 m～K12+824右10 m、K12+530左17 m～K12+820左7 m、K12+636左138 m～YK12+487右112 m、K12+590左150 m～K12+590右145 m、K12+6220左150 m～K12+620右145 m、K12+572左137 m～K12+726右114 m分別布置一個排列物探測線，編號分別為：DF1-DF1′，DF2-DF2′，DF3-DF3′，DF4-DF4′，DF5-DF5′，DF6-DF6′。

高密度電法具體測量情況見表2。

表2 高密度電法工作情況表

2.2 注意事項

本次物探工作基本查清了場區內覆蓋層、強風化層厚度、巖溶發育等情況。由于場區基巖局部裸露，場地多處正在施工，對物探數據采集有一定干擾，導致物探解釋與實際存在一定偏差，異常形態也產生變形，影響了異常的解釋。

施工時注意：路基下方存在溶蝕裂隙發育，建議加強工程地質勘察，施工時加強防護；路基右側覆蓋層厚度較大，且由于路基填方，覆蓋層高出原地表較多，建議加強排水，勿使水淤積于路基外洼地內引起路基失穩。

3 成果分析

3.1 解釋方法

對采集得到的數據，先使用Surfer軟件和二維電阻率反演成像軟件的數據處理功能進行預處理，同時輸入測線地面高程數據，作地形校正，再據經驗在軟件中合理設置解釋所必須的參數。這些準備工作完成后，運行軟件進行反演解釋，在解釋過程中隨時調整參數，以便使結果真實合理，計算結果用ρs等值線圖和電阻率色度圖表現，兩者結合，綜合解釋。

3.2 成果分析及地質解釋

根據理論計算及實踐經驗，本次高密度電法勘探反映的深度在50 m左右。

根據高密度電阻率數據反演軟件反演結果，并結合地質調繪資料，解釋如下：

DF1-DF1′：測線范圍內局部基巖出露，覆蓋層厚度在0～32 m之間，測線范圍內表層覆蓋層厚度變化較大；強風化層厚度在1～9 m之間;K12+543右10 m至K12+559右側10 m深度29～46 m范圍內有溶蝕裂隙發育；K12+495右10 m至K12+524右10 m深度3～31 m深度范圍內存在溶蝕裂隙發育。

DF2-DF2′：表層低阻為覆蓋層，厚度在8～27 m之間，測線范圍內表層覆蓋層厚度變化較大；強風化層厚度在1～4 m之間。

DF3-DF3′：表層低阻為覆蓋層，厚度在6～21 m之間，覆蓋層厚度變化較大;強風化層厚度在1～10 m之間，K12+566左側21 m至K12+530右35.2 m深度28～55 m范圍內有溶蝕裂隙發育。

DF4-DF4′：層低阻為覆蓋層，厚度在2～20 m之間，覆蓋層厚度變化較大；強風化層厚度在1～3 m之間;K12+590左13.6 m至K12+590右9.28 m深32～49 m溶蝕裂隙發育。

DF5-DF5′：表層低阻為覆蓋層，厚度在1～32 m之間；強風化層厚度在1～7 m之間，K12+620左10 m至K12+620右2.5 m深度39～49 m存在溶蝕裂隙發育。

DF6-DF6′：表層低阻為覆蓋層，厚度在1～30 m之間，測線范圍內表層覆蓋層厚度變化較大；強風化層厚度在1～9 m之間，K12+651左5.3 m至K12+657右3.2 m深度37～47 m范圍內溶蝕裂隙發育。

4 工程地質評價

擬建場地不良地質作用主要為軟塑狀黏土、巖溶，路基范圍為巖溶洼地，地表及地下溶洞、溶溝、溶槽發育。由于排水通道未打通，原有消水洞被堵塞，降雨等造成地表水積聚，厚度較厚的黏土被水浸泡成軟塑狀黏土，對路基穩定性影響很大；場區地表及地下巖溶發育，地下溶溝、溶槽、巖溶漏斗、溶洞等對局部路基的穩定性有影響。場地經過工程處理后，適宜工程建設。

5 結 論

測區內表層覆蓋層厚度在0～32 m之間，覆蓋層厚度變化較大，強風化層厚度在1～10 m之間，下伏基巖節理裂隙發育，巖體較破碎。

1) 覆蓋層：YK120+440右5 m至K12+525右側5 m段山體處于開挖階段，基巖出露，碎石較多，視電阻率較高；K12+549至K12+750段左側10 m至右側50 m范圍內由于路面填方，覆蓋層厚度較厚，覆蓋層平均厚度在20 m左右，K12+620右側10 m覆蓋層達32 m。

2) 溶蝕裂隙發育區：ZK12+495右側10 m至K12+524右側10 m存在低阻帶，視電阻率在20～60Ω·m之間，推測為溶蝕裂隙發育；K12+554至K12+662軸線左側10 m至軸線右側10 m范圍內深度在30～50 m深度范圍內存在低阻帶，視電阻率在200～400Ω·m之間，推測為溶蝕裂隙發育。

3) 通過對場區的物探探測顯示，該場區場地需經過工程處理才能滿足工程建設需要。