巖溶地區(qū)地質(zhì)勘察中高密度電法勘探技術(shù)應(yīng)用

李光勤

（廣東珠基工程技術(shù)有限公司 廣東廣州 510610）

1 工程概況

實(shí)際工程是位于某市區(qū)市某小區(qū)編號(hào)B1～B10的10棟高層小區(qū)的建設(shè)工程項(xiàng)目，此項(xiàng)目的開發(fā)與建設(shè)工作區(qū)域主要在灰?guī)r分布區(qū)。依照該市區(qū)相關(guān)的地質(zhì)工程勘察院進(jìn)行的前期勘察情況和詳細(xì)的勘測(cè)報(bào)告來看，B1、B3、B5、B8、B10高層建筑區(qū)域檢測(cè)發(fā)現(xiàn)了溶洞，并且進(jìn)行鉆探孔進(jìn)行驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)B3區(qū)域最為嚴(yán)重鉆孔8次發(fā)現(xiàn)7個(gè)溶洞。該區(qū)域巖溶是非常容易出現(xiàn)的，項(xiàng)目工程相關(guān)的管理人員首先要根據(jù)相關(guān)詳細(xì)的勘測(cè)資料信息金進(jìn)行設(shè)計(jì)工作。目前相關(guān)設(shè)計(jì)人員擬利用樁基礎(chǔ)應(yīng)用于這些高層建筑，為了更清晰更徹底更有效地檢查到該區(qū)域影響樁基穩(wěn)定性的相關(guān)因素，即巖溶的位置信息以及相關(guān)細(xì)節(jié)信息等多重信息，為了后續(xù)工程的有序進(jìn)行以及有效的治理巖溶帶來詳細(xì)的依據(jù)，項(xiàng)目工程組決定對(duì)該項(xiàng)目施工區(qū)域?qū)嵤┰敿?xì)巖溶勘察任務(wù)。

2 施工所在區(qū)域的地質(zhì)特征

該施工區(qū)域地處兩帶由于相互交匯從而構(gòu)成的弧形的交匯帶內(nèi)，該地質(zhì)是非常容易出現(xiàn)溶洞的。根據(jù)相關(guān)項(xiàng)目組的實(shí)際鉆探情況來看，實(shí)際的鉆孔發(fā)現(xiàn)該施工區(qū)域的地質(zhì)巖土層從上而下的分布情況如下：①主要成分是人工填土；②主要成分為第四系海陸交互相沉積土；③主要成分是第四系殘積土；④主要成分是石炭系石灰?guī)r。從上所述的看清地質(zhì)情況來看，該施工所在區(qū)域的巖溶現(xiàn)象是極易發(fā)生的，主要的表現(xiàn)形式為溶隙以及中小型的溶洞，其中中小型的溶洞是比較多的類型，同時(shí)還檢測(cè)到溶洞的產(chǎn)生層面主要在地深35～45m的位置范圍區(qū)域，溶洞的規(guī)模小情況主要范圍是直徑0.8～7m之間，溶洞的產(chǎn)生層面標(biāo)高范圍是-43.53～-35.32m 之間。

3 高密度電法物探技術(shù)在地質(zhì)勘察中的應(yīng)用情況

3.1 高密度電法的工作原理

高密度電法的工作原理是有序的集合了數(shù)量非常多的普通的電法排列以及檢測(cè)點(diǎn)的集合。一般情況是把大量的電極（具體工作中一般設(shè)置為60個(gè)）按相關(guān)規(guī)定的電極距離（實(shí)際項(xiàng)目中一般選用1～5m之間）進(jìn)行有序的排列，并且使用電纜、開關(guān)控制箱以及測(cè)量?jī)x器相互連接在一起。在進(jìn)行數(shù)據(jù)的檢測(cè)時(shí)，相關(guān)的測(cè)量?jī)x器通過接收到管理員發(fā)出的指令從而有效的控制開關(guān)控制箱，通過有序排列把有關(guān)的電極轉(zhuǎn)換成為供電電極或者測(cè)量的電極，高密度電法的系統(tǒng)組成主要有數(shù)據(jù)采集部分以及數(shù)據(jù)處理部分，其中數(shù)據(jù)采集部分包括一臺(tái)高密度主機(jī)，通過控制電極轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集工作，而數(shù)據(jù)處理部分主要是利用計(jì)算機(jī)完成，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化，預(yù)處理以及二維反演，最后將其做成圖表進(jìn)行更加直觀地分析判斷。該工程施工的技術(shù)規(guī)范要滿足《電阻率測(cè)深法技術(shù)規(guī)程》（DZ/T 0072—1993）和《電阻率剖面技術(shù)規(guī)程》（DZ/T 0073—1993）中相關(guān)的要點(diǎn)要素，確保技術(shù)實(shí)施的有效性。

3.2 布設(shè)檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)

在進(jìn)行檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)的布設(shè)工作之前，首先需要建立相關(guān)的坐標(biāo)系并準(zhǔn)確的將各個(gè)角點(diǎn)坐標(biāo)標(biāo)記處理，其次結(jié)合計(jì)算相關(guān)的程序運(yùn)算得到相關(guān)的端點(diǎn)坐標(biāo)以及找到各個(gè)測(cè)試點(diǎn)的具體坐標(biāo)位置并標(biāo)記出來。值得注意的是在布置檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)要求室內(nèi)的檢測(cè)點(diǎn)的布置不允許有誤差，即誤差要為0。在實(shí)際工程項(xiàng)目中檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)需要在所在施工場(chǎng)地進(jìn)行布設(shè)，必須利用GPS準(zhǔn)確的定位定點(diǎn)并且結(jié)合人工使用皮尺測(cè)量有效距離的方法進(jìn)行相關(guān)的布置任務(wù)。

3.3 電法施工

3.3.1 電法的參數(shù)和技術(shù)要求

在具體的高密度電法勘測(cè)技術(shù)的應(yīng)用中，高密度電法的施工使用的設(shè)備是高密度溫納裝置，該裝置的基本參數(shù)包括以下幾點(diǎn)：其點(diǎn)距為5m且它的測(cè)線長(zhǎng)度為190～250m范圍內(nèi)。根據(jù)相關(guān)制定的規(guī)范以及合同設(shè)計(jì)的有關(guān)要求，該項(xiàng)目的電法工程需要使用直流電池箱，其參數(shù)為270V。接收機(jī)的型號(hào)工程選擇的是重慶奔騰數(shù)控技術(shù)研究所生產(chǎn)的WDJD-4型，以及選用的供電電極是銅電極。

3.3.2電法質(zhì)量檢測(cè)工作

電法的質(zhì)量控制工作一般通過自我檢查實(shí)現(xiàn)。自我檢查的工作一般情況下是在施工的當(dāng)天進(jìn)行相關(guān)的檢測(cè)來完成的，同時(shí)還需要返回高數(shù)值點(diǎn)或者是地勢(shì)較為平坦的區(qū)域，以便于返回檢查的點(diǎn)進(jìn)行重新觀測(cè)任務(wù)。該項(xiàng)目工程的實(shí)際工作量是完成了檢查量為總工作量的7.5%，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的均方誤差為±0.05%，所以說在相關(guān)的規(guī)定范圍內(nèi)，滿足了精度的相關(guān)要求。

3.3.3 電法完成的工作量匯總

在實(shí)際的項(xiàng)目中，高密度電法工作總共測(cè)線40條，其中1～25的線都是250m，每一條測(cè)線設(shè)置了60個(gè)物理實(shí)際點(diǎn)位，25～40的線都是190m，每一條測(cè)線的物理點(diǎn)也設(shè)置了60個(gè)物理實(shí)際點(diǎn)位。最終統(tǒng)計(jì)總共完成了40條測(cè)線工作，共檢測(cè)2400個(gè)實(shí)際的物理點(diǎn)位。

3.3.4 鉆探孔驗(yàn)證施工質(zhì)量

為了證明高密度電法勘探技術(shù)的合理有效性，對(duì)于勘探檢測(cè)出來的溶洞的具體位置必須要進(jìn)行設(shè)計(jì)鉆孔以此來驗(yàn)證檢測(cè)的有效性。在本次的項(xiàng)目中，鉆孔必須是在勘探任務(wù)的前提下進(jìn)行，其中最終任務(wù)就是為了驗(yàn)證勘探出來的溶洞。實(shí)際項(xiàng)目中，鉆探工作共使用了4臺(tái)XY-1型油壓鉆機(jī)且要進(jìn)行全孔取芯操作，總共鉆探的驗(yàn)證孔數(shù)量為50個(gè)，其中有40個(gè)發(fā)現(xiàn)了溶洞，準(zhǔn)確率高達(dá)80%。

4 資料整理及異常解釋

4.1 資料整理

對(duì)于高密度電法測(cè)量的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，需要直接的向計(jì)算進(jìn)行傳輸并進(jìn)行編輯工作，測(cè)得的數(shù)據(jù)要傳輸及時(shí)，并且需要指定相關(guān)的工作人員進(jìn)行監(jiān)督并完成驗(yàn)收工作。對(duì)于圖件的繪制需要用到專業(yè)的軟件，例如CAD繪圖軟件等，均為計(jì)算機(jī)繪制完成。

4.2 異常解釋

高密度電法的剖面圖是電阻率的成像圖。根據(jù)圖形信息可以分析很多因素，電阻率低說明該區(qū)域的巖體松散以及巖體的含水量較高，電阻率高表明該區(qū)域巖體完整度高以及巖體的含水量較少。在實(shí)際的項(xiàng)目中檢測(cè)到，一部分溶洞出現(xiàn)上部空洞和下部松散填充現(xiàn)象，所以在高密度電法的成像圖中對(duì)應(yīng)表現(xiàn)為上部高阻和下部低阻情況，同時(shí)還有部分串珠狀的異常組合區(qū)域。實(shí)際的地質(zhì)勘探溶洞時(shí)，對(duì)高密度電法電阻異常圖像解釋工作有以下幾點(diǎn)原則：①電阻率的成像圖出現(xiàn)串珠狀異常，說明該區(qū)域?yàn)樯喜靠斩春拖虏刻畛淝闆r；②成像圖出現(xiàn)高阻異常情況，說明溶洞正在生成；③成像圖為串珠異常走向與該區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造相同的情況，說明溶洞的破碎帶發(fā)育現(xiàn)象。

5 結(jié)語

高密度電法勘探是一種應(yīng)用非常廣泛的物理綜合勘探方法，且在巖溶地區(qū)的地質(zhì)勘探中得到普遍的應(yīng)用。多年來，隨著工程實(shí)踐的深入，它已經(jīng)發(fā)展成為非常全面且成熟的勘探方法，它的優(yōu)勢(shì)在于方便、實(shí)用、快速、成本低等，同時(shí)該方法可以適用的場(chǎng)地可以使極小的，且其應(yīng)用的范圍也非常廣的。本文通過實(shí)際的工程調(diào)研總結(jié)分析高密度電法勘探技術(shù)在巖溶地區(qū)的勘查，發(fā)現(xiàn)一些細(xì)節(jié)性的小問題以及該方法的實(shí)際應(yīng)用還有待完善的地方，因此相關(guān)技術(shù)人員還需要對(duì)高密度電法勘探理論的研究和實(shí)際應(yīng)用加強(qiáng)探討，更加完善高密度電法勘探的應(yīng)用能力，為勘探的實(shí)際應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ)。