城市可溶巖區(qū)地面塌陷災(zāi)害勘查重難點(diǎn)問(wèn)題分析

王 智 強(qiáng)

(1.深圳市房地產(chǎn)評(píng)估發(fā)展中心，廣東 深圳 518034； 2.深圳市地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，廣東 深圳 518034)

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城市可溶巖區(qū)地面塌陷災(zāi)害勘查重難點(diǎn)問(wèn)題分析

王 智 強(qiáng)1,2

(1.深圳市房地產(chǎn)評(píng)估發(fā)展中心，廣東 深圳 518034； 2.深圳市地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，廣東 深圳 518034)

結(jié)合巖溶地面塌陷勘查經(jīng)驗(yàn)，從資料收集與整理分析、地質(zhì)測(cè)繪、物探、鉆探、試驗(yàn)等方面，闡述了地質(zhì)調(diào)查工作的重點(diǎn)，在普查深圳市的基礎(chǔ)上，將巖溶發(fā)育區(qū)作為重點(diǎn)研究區(qū)域，采取多種手段查明了可溶巖的分布范圍及其發(fā)育規(guī)律。

巖溶勘查，地質(zhì)測(cè)繪，高密度電法，巖溶發(fā)育規(guī)律

1 概述

深圳市位于廣東省南部，以丘陵地貌為主，在深圳市東北部現(xiàn)龍崗區(qū)、坪山區(qū)、大鵬新區(qū)覆蓋型與埋藏型巖溶發(fā)育。近年來(lái)隨著該區(qū)域經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展，城市化進(jìn)程加快，巖溶區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件對(duì)城市規(guī)劃的影響越來(lái)越大。如坪地香港城等項(xiàng)目均因前期對(duì)巖溶區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件了解不夠深入而在工程建設(shè)時(shí)，改變?cè)O(shè)計(jì)方案，增加了建設(shè)成本，使項(xiàng)目的投資風(fēng)險(xiǎn)加大。深圳市經(jīng)濟(jì)高度發(fā)達(dá)，人口密度大，地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)，一旦發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，傷亡人數(shù)多，財(cái)產(chǎn)損失大。因此在規(guī)劃建設(shè)之前查清擬規(guī)劃區(qū)域的巖溶發(fā)育地質(zhì)環(huán)境條件對(duì)區(qū)域規(guī)劃及招拍掛出讓用地等提供了重要的基礎(chǔ)資料。

常見(jiàn)的地質(zhì)調(diào)查工作主要包括資料收集與分析、鉆探、地球物理勘查、地球化學(xué)、測(cè)試等。但城市區(qū)域在很多方面與野外區(qū)域地質(zhì)調(diào)查不同，由于城市內(nèi)通信電力等管網(wǎng)錯(cuò)綜復(fù)雜，電磁場(chǎng)相互干擾，車流以及工廠機(jī)器引起的震動(dòng)波的影響，主干道路將區(qū)域人為分割造成工作面不足等特殊性，使得有些在其他區(qū)域應(yīng)用效果很好的方法并不適合在城市地區(qū)應(yīng)用。需要從城市地質(zhì)環(huán)境特點(diǎn)出發(fā)，抓住重點(diǎn)，選擇適合城市地區(qū)特點(diǎn)的技術(shù)方法，或采取不同的工作時(shí)間以規(guī)避不利影響，以取得良好的勘查成果。筆者根據(jù)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)各種方法的重點(diǎn)難點(diǎn)敘述如下。

2 搜集資料

地質(zhì)調(diào)查均是在前期地質(zhì)工作的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，前期地質(zhì)成果是當(dāng)前地質(zhì)調(diào)查的基礎(chǔ)和依據(jù)，其可靠性和準(zhǔn)確性比較重要。通過(guò)對(duì)以往資料的分析，可以找到開(kāi)展相關(guān)工作的切入點(diǎn)，對(duì)項(xiàng)目的立項(xiàng)，開(kāi)展都具有十分重要的意義。在對(duì)龍崗區(qū)坪地街道一項(xiàng)目勘察資料進(jìn)行分析時(shí)，發(fā)現(xiàn)該項(xiàng)目所在位置的基巖為可溶巖，該項(xiàng)目所在位置與原有的1∶50 000地質(zhì)成果資料所標(biāo)示的可溶巖與非可溶巖分界線距離較遠(yuǎn)。這一發(fā)現(xiàn)為該區(qū)域1∶10 000比例尺的巖溶地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查項(xiàng)目立項(xiàng)提供了有力的立項(xiàng)依據(jù)。

對(duì)于巖溶易發(fā)區(qū)附件的樓盤(pán)的地質(zhì)勘察報(bào)告應(yīng)重點(diǎn)收集，巖溶區(qū)工程地質(zhì)勘察報(bào)告一般鉆孔比較密集，對(duì)劃定巖溶易發(fā)區(qū)分界線和分析巖溶發(fā)育規(guī)律提供了重要的基礎(chǔ)資料。龍崗區(qū)坪地街道巖溶調(diào)查期間通過(guò)對(duì)中心區(qū)相鄰項(xiàng)目中航鼎尚華庭，坪達(dá)雅園，福地花園，坪地中心小學(xué)等項(xiàng)目資料的搜集共搜集到341個(gè)鉆孔，揭露土洞18個(gè)，溶洞311個(gè)。通過(guò)資料收集，一方面大大降低了勘察成本，另一方面也節(jié)省了項(xiàng)目時(shí)間。對(duì)分析坪地街道巖溶發(fā)育規(guī)律提供了重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

搜集的資料應(yīng)完整準(zhǔn)確，成果資料包括不同比例尺的區(qū)域地質(zhì)調(diào)查資料，水文地質(zhì)、工程地質(zhì)等調(diào)查與評(píng)價(jià)報(bào)告，地質(zhì)災(zāi)害評(píng)估報(bào)告，專題調(diào)查研究、工程地質(zhì)勘察、地球物理探查等綜合性研究勘察資料與成果報(bào)告。原始資料包括各種野外記錄，實(shí)際材料圖、鉆孔柱狀圖、野外記錄本、土工試驗(yàn)報(bào)告、水質(zhì)分析報(bào)告、巖石單軸抗壓強(qiáng)度報(bào)告等。工程地質(zhì)勘察資料應(yīng)搜集有地形配套的鉆孔分布圖或準(zhǔn)確的鉆孔坐標(biāo)，一些前期的小型廠房或者宿舍樓的勘察項(xiàng)目并沒(méi)有采用深圳市坐標(biāo)系或西安坐標(biāo)系，而是采用了場(chǎng)地周圍的某一點(diǎn)作為坐標(biāo)原點(diǎn)，這就增加了資料的利用難度。需要通過(guò)項(xiàng)目名稱，報(bào)告內(nèi)項(xiàng)目概況的描述以及建筑物形狀，結(jié)合已有的地形圖或者通過(guò)與項(xiàng)目負(fù)責(zé)人的溝通進(jìn)行位置確認(rèn)。

3 遙感

通過(guò)資料和遙感數(shù)據(jù)分析，解譯地貌類型，進(jìn)行野外調(diào)查，并與資料對(duì)比分析巖溶發(fā)育的地形地貌條件，確定地下水的流向分布，為分析巖溶發(fā)育規(guī)律提供基礎(chǔ)資料。通過(guò)利用現(xiàn)有的航、衛(wèi)片資料，可以有效減小野外工作量，提高工作效率?？赏ㄟ^(guò)google earth 或百度地圖的標(biāo)注功能提前標(biāo)注好觀測(cè)路線或觀測(cè)點(diǎn)，利用相應(yīng)手機(jī)軟件共享標(biāo)注點(diǎn)，在現(xiàn)場(chǎng)野外調(diào)查時(shí)結(jié)合手機(jī)定位功能，可有效提高工作效率。google earth可提供及時(shí)高精度的衛(wèi)星影像資料，但是在使用時(shí)應(yīng)注意坐標(biāo)的修正。應(yīng)充分利用不同時(shí)期的衛(wèi)星影像資料，動(dòng)態(tài)分析，對(duì)調(diào)查區(qū)做全面的了解。在利用航、衛(wèi)片進(jìn)行劃分地貌單元，確定地貌形態(tài)時(shí)，應(yīng)著重對(duì)洼地，漏斗，谷底等巖溶負(fù)地形和溶丘洼地，峰叢洼地等巖溶地貌組合動(dòng)態(tài)的解譯，解譯各種水文地質(zhì)現(xiàn)象。

4 地質(zhì)測(cè)繪

地質(zhì)測(cè)繪是后續(xù)相關(guān)工作的基礎(chǔ)，主要任務(wù)是查明地質(zhì)環(huán)境條件及巖溶塌陷發(fā)生發(fā)展的基本規(guī)律。測(cè)繪范圍應(yīng)包括巖溶塌陷現(xiàn)象分布及影響的全部區(qū)域，以及塌陷發(fā)生的動(dòng)力因素的影響范圍。測(cè)繪應(yīng)采用比例尺高一級(jí)的地形圖作為底圖，在測(cè)繪之前應(yīng)根據(jù)已經(jīng)收集掌握的地質(zhì)資料編制地層巖性柱狀圖，確定填圖單位。觀測(cè)路線在圖上的間距一般為2 cm～3 cm，觀測(cè)點(diǎn)的間距一般為1 cm～3 cm，或圖面0.25個(gè)點(diǎn)/cm2～1個(gè)點(diǎn)/cm2，其密度不要均勻分布，應(yīng)按復(fù)雜程度適當(dāng)加密或稀疏[1]。

5 鉆探

鉆探是進(jìn)行城市地質(zhì)勘查的主要方法。通過(guò)鉆探可以進(jìn)行分層，劃分工程地質(zhì)層組，劃分基巖風(fēng)化層(帶)，確定基巖起伏面，驗(yàn)證物探異常，驗(yàn)證隱伏斷裂和活動(dòng)斷裂。進(jìn)行地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，采集地下水水樣及深部巖土試樣[2]。鉆探可以準(zhǔn)確可靠地反映地層的實(shí)際情況，但是成本較高，在城市地質(zhì)調(diào)查中應(yīng)合理布置工作量。鉆孔要結(jié)合物探線的解譯成果進(jìn)行布置，一方面要合理控制間距，間距過(guò)大，不能保證精度要求，間距過(guò)小覆蓋范圍過(guò)小造成資源浪費(fèi)。鉆探要盡量布置在物探解譯的異常點(diǎn)，物探揭露有溶洞或在斷層或者巖性分界線的位置。

巖溶區(qū)調(diào)查鉆探有的位于廠區(qū)內(nèi)的空地，有的布置在道路兩側(cè)或道路交叉口，因此鉆探安全問(wèn)題不容忽視。鉆探的安全不僅包括鉆機(jī)施工的安全、過(guò)往行人及車輛的安全。城市道路范圍地下管線較多，地下管線的安全不容忽視。根據(jù)深圳市市政及地鐵項(xiàng)目鉆探經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)在開(kāi)孔前進(jìn)行管線探測(cè)和進(jìn)行挖深不小于3 m的挖探，可以在很大程度上避免管線事故。在布置鉆孔前應(yīng)收集水電燃?xì)馔ㄐ诺裙芫€資料，在平面布置鉆孔時(shí)應(yīng)盡量避免管線集中的位置。在現(xiàn)場(chǎng)施工之前，應(yīng)邀請(qǐng)管線的管理或權(quán)屬單位進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)，保證合理的安全距離。

應(yīng)合理分配鉆探工作量，調(diào)查工作是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程，通過(guò)物探的異常布置鉆探工作，鉆探中發(fā)現(xiàn)需進(jìn)一步查明的情況，再布置物探，因此布置鉆探和物探工作量時(shí)應(yīng)預(yù)留10%～20%的工作量，以便后期調(diào)節(jié)使用。

鉆探工作在地質(zhì)測(cè)繪及物探工作的基礎(chǔ)上進(jìn)行,每一個(gè)鉆孔都盡量考慮綜合利用,滿足多種需求。同一個(gè)鉆孔不僅可以承擔(dān)普通地質(zhì)勘查的功能，在合理布置鉆孔后可以與跨孔CT鉆孔合并使用。抽水試驗(yàn)鉆孔經(jīng)過(guò)在孔口進(jìn)行加固及在周邊設(shè)置指示牌提醒周邊人員注意保護(hù)，可作為長(zhǎng)期水文觀測(cè)孔，以避免重復(fù)投入。

6 物探

深圳市巖溶多為埋藏型或覆蓋型，地質(zhì)構(gòu)造露頭較少，給查明巖溶發(fā)育和地質(zhì)構(gòu)造特征帶來(lái)很大的難度。勘查區(qū)位于建成區(qū)，基礎(chǔ)設(shè)施完善，交通道路錯(cuò)綜復(fù)雜，長(zhǎng)距離布置物探測(cè)線受到限制，同時(shí)也增加了物探資料解譯的多解性。當(dāng)?shù)鼐用裆a(chǎn)、生活干擾較大，對(duì)物探數(shù)據(jù)采集影響大。為避免不利影響在開(kāi)展工作前應(yīng)對(duì)區(qū)域地質(zhì)做一全面系統(tǒng)的了解。收集勘查區(qū)區(qū)域地質(zhì)資料、水文地質(zhì)資料、地質(zhì)災(zāi)害規(guī)劃資料以及周邊地區(qū)的巖土工程勘察成果資料。進(jìn)場(chǎng)施工前，先進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)踏勘，在分析收集資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)踏勘情況擬定施工方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)剖面測(cè)量，合理布設(shè)物探測(cè)網(wǎng)。

在進(jìn)行高密度電法測(cè)試時(shí)，接地電阻是現(xiàn)場(chǎng)一個(gè)重要的試驗(yàn)參數(shù)，是直接檢驗(yàn)成果質(zhì)量的指標(biāo)。接地電阻與電極半徑，入土深度以及電極附近的巖石土壤電阻有關(guān)，電極半徑越大，電極表面積大，接地電阻越小。同樣電極入土深度越大，與土壤接觸面積越大，接地電阻越小。接地電阻與電極附近的巖石、土壤的電阻率成正比，土壤電阻率小，接地電阻便小，反之則大。城市道路以水泥路面或?yàn)r青混凝土路面為主，在實(shí)際操作時(shí)，嚴(yán)格按照國(guó)家相應(yīng)的規(guī)范及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置接地電阻報(bào)警值，保證足夠大的供電電流和供電電壓，并現(xiàn)場(chǎng)繪制視電阻率剖面，檢查數(shù)據(jù)質(zhì)量，保證野外第一手?jǐn)?shù)據(jù)質(zhì)量準(zhǔn)確可靠。為保證接地電阻在規(guī)范規(guī)定的范圍內(nèi)，對(duì)水泥混凝土路面可采用土堆澆透鹽水后，打入電極，減小接地電阻。當(dāng)測(cè)線橫穿交通道路時(shí)，應(yīng)采用線槽對(duì)供電電纜和接收電纜進(jìn)行有效保護(hù)。經(jīng)過(guò)實(shí)地驗(yàn)證，在混凝土路面效果良好。但對(duì)于瀝青混凝土，由于瀝青的排水性，澆鹽水的方法效果不理想，因此在實(shí)際布置物探線時(shí)應(yīng)盡量避開(kāi)瀝青混凝土路面。

7 試驗(yàn)

常用的試驗(yàn)方法有標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、抽水試驗(yàn)、連通試驗(yàn)和室內(nèi)巖土試驗(yàn)，其目的是獲得不同巖土體的物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)和水文地質(zhì)參數(shù)，為評(píng)價(jià)工程地質(zhì)環(huán)境條件和研究巖溶塌陷發(fā)育規(guī)律提供定量指標(biāo)。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)應(yīng)加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理，由于目前鉆探隊(duì)伍魚(yú)龍混雜，有些施工人員為了偷工減料以標(biāo)貫器直接在鉆探巖芯上面刻樣，然后在班報(bào)表編造試驗(yàn)數(shù)據(jù)?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)實(shí)行旁站取樣，禁止包樣。對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)抽水試驗(yàn)，應(yīng)首先明確目的是為獲得可溶巖滲透系數(shù)還是第四系砂層的混合流的抽水試驗(yàn)。根據(jù)地層的滲透系數(shù)合理選擇水泵的功率，功率過(guò)小，水位降不下去，功率過(guò)大地下水不能及時(shí)補(bǔ)充不能形成穩(wěn)定的降水水位。在建筑物附近抽水時(shí)應(yīng)考慮對(duì)周邊建筑物的影響，避免因降水引起建筑物不均勻沉降開(kāi)裂。

8 結(jié)語(yǔ)

可溶巖區(qū)地質(zhì)調(diào)查是進(jìn)行城市區(qū)域規(guī)劃和制定地質(zhì)災(zāi)害防治規(guī)劃的重要基礎(chǔ)資料。只有精心組織，科學(xué)安排，嚴(yán)謹(jǐn)施工才能保證成果資料準(zhǔn)確可靠。地質(zhì)調(diào)查節(jié)點(diǎn)多，難度大，只有抓住重點(diǎn)，提綱挈領(lǐng)，才能科學(xué)高效完成工作。

[1] 劉傳正.地質(zhì)災(zāi)害勘查指南[M].北京：地質(zhì)出版社，2000：189.

[2] 程光華.中國(guó)城市地質(zhì)調(diào)查技術(shù)方法[M].北京：科學(xué)出版社，2013.

Discussion of the key issue of subsidence disaster exploration in city karst area

Wang Zhiqiang1,2

(1.ShenzhenCenterforAssessmentandDevelopmentofRealEstate,Shenzhen518034,China;2.ShenzhenCenterforEnvironmentalMonitoringofGeology,Shenzhen518034,China)

Relied on the experience of karst collapse exploration, a series of site investigation method for karast collapse problem was proposed, which includes collecting and collating the data, geological mapping, geophysical prospecting, drilling, tests. Based on the Shenzhen general survey for all the test data, this study play insight into how to find karst developing region and obtain its location and growing-developing regularity.

karst exploration， geological mapping， high density resistivity method， karst development law

1009-6825(2016)20-0070-03

2016-05-03

王智強(qiáng)(1983- )，男，碩士，工程師

TU412

A