何峰

（化學(xué)工業(yè)巖土工程有限公司,南京 210044）

物探手段在防空洞探測(cè)中的應(yīng)用

何峰

（化學(xué)工業(yè)巖土工程有限公司,南京 210044）

通過(guò)工程實(shí)例，介紹了利用物探手段對(duì)防空洞進(jìn)行探測(cè)的思路和工作方法，詳細(xì)敘述了防空洞異常判別的特征，并對(duì)物探成果進(jìn)行了解釋分析，對(duì)類似工程具有借鑒意義。

防空洞探測(cè);高密度電法;地質(zhì)雷達(dá)

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.06.016

1 引言

南京市浦口區(qū)鳳凰山公園西坡地下土層中建有防空洞，在地質(zhì)災(zāi)害勘查中需查明地下防空洞分布情況，為地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)及治理提供物探依據(jù)。

2 地質(zhì)概況及地球物理特征

測(cè)區(qū)范圍位于南京市浦口區(qū)鳳凰山公園西側(cè)邊坡，根據(jù)鉆探資料揭示，場(chǎng)地地層自上而下為：素填土、粉質(zhì)黏土、砂巖。據(jù)地質(zhì)及鄰區(qū)地球物理資料顯示，區(qū)內(nèi)巖土的電阻率及電磁波速度見(jiàn)表1。

表1 區(qū)內(nèi)巖土物性參數(shù)

防空洞位于土層內(nèi)，對(duì)于防空洞來(lái)講，可能出現(xiàn)的情況是空洞或充填塌陷土，無(wú)論出現(xiàn)哪種情況，特別為空洞時(shí)，都與圍巖存在一定的電性差異，這是利用高密度電法進(jìn)行防空洞探測(cè)的地球物理前提。

地質(zhì)雷達(dá)利用高頻電磁波（主頻為數(shù)十至數(shù)千兆赫），以寬頻帶短脈沖形式，由地面發(fā)射天線（T）送入地下，在地下遇到兩不同介質(zhì)的界面時(shí)，高頻電磁波將被反射回地面，由另一天線（R）接收。電磁波在介質(zhì)中傳播時(shí)，其路徑、電磁波強(qiáng)度與波形將隨著所通過(guò)介質(zhì)的電性及幾何形態(tài)變化而變化。因此,研究接收到的電磁波旅行時(shí)（雙程走時(shí)）、波形與波幅變化規(guī)律，可判斷地下介質(zhì)的結(jié)構(gòu)。防空洞的內(nèi)介質(zhì)電性及幾何形態(tài)與圍巖均有明顯差異，通過(guò)對(duì)地質(zhì)雷達(dá)波形的分析，可以判斷是否存在防空洞。

3 工作方法及技術(shù)

3.1 技術(shù)思路

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)踏勘結(jié)果，測(cè)區(qū)為山坡地，地表主要為土，根椐以往經(jīng)驗(yàn)及本次試驗(yàn)結(jié)果，此次工作采用以高密度電法、地質(zhì)雷達(dá)為主，地震映像為輔的探測(cè)手段。

3.2 測(cè)線布置及定位

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形條件及目的任務(wù)，共布置22條測(cè)線，其中7條測(cè)線開(kāi)展高密度電法探測(cè)，2條測(cè)線開(kāi)展地震映像探測(cè)，22條測(cè)線都開(kāi)展地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)，各測(cè)線位置圖如1所示，各測(cè)線方位、長(zhǎng)度及施工方法見(jiàn)表2。

圖1 探測(cè)線位置及推斷成果圖

測(cè)線采用測(cè)繩量距1：500地形圖定點(diǎn)測(cè)量方式，并在測(cè)線兩端點(diǎn)使用木樁做好標(biāo)記。

4 防空洞異常判別

4.1 地質(zhì)雷達(dá)異常

依照地質(zhì)雷達(dá)的工作原理以及以往的工作經(jīng)驗(yàn)，防空洞上方的地質(zhì)雷達(dá)波形常常會(huì)顯示拋物線狀的圓?。ㄒ?jiàn)圖2），圓弧頂中心對(duì)應(yīng)洞中心，圓弧頂深則表示洞的埋深，而洞的下底由于上頂信號(hào)過(guò)強(qiáng)壓制，使得下部信號(hào)較模糊，洞在測(cè)線方向的水平寬度有時(shí)因上頂信號(hào)強(qiáng)也難以確定，可依據(jù)經(jīng)驗(yàn)判別。

4.2 高密度電法異常

依照高密度電法的工作原理以及以往的工作經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)?shù)叵麓嬖诜揽斩磿r(shí)，如果沒(méi)有回填其它介質(zhì)，洞為高阻體；如果回填了其它介質(zhì)，防空洞的電性由該介質(zhì)決定。圖3為某地充填土的防空洞，表現(xiàn)為圈閉低阻異常。

根據(jù)上述判別原則，逐線分析對(duì)比地質(zhì)雷達(dá)波形圖和高密度電法視電阻率斷面等值線圖，判定是否存在防空洞。

表2 各測(cè)線方向及長(zhǎng)度一覽表

圖2 防空洞異常雷達(dá)波形圖

圖3 防空洞異常等值線圖

5 物探成果及解釋

5.1 高密度電法成果及地質(zhì)解釋

在C5線、C11線、C12線、C17線、C18線、C21線、C22線，共7條測(cè)線上進(jìn)行了高密度電法工作。其中，C5線發(fā)現(xiàn)有低阻異常，具體為：從圖4可直觀地看出在C5測(cè)線18～19m段出現(xiàn)封閉的低阻異常，推測(cè)該部分異常由地下防空洞引起。其余6條高密度電法測(cè)線則未發(fā)現(xiàn)明顯的封閉低阻或高阻異常。測(cè)為防空洞頂面反射引起。

圖4 C5線高密度電法剖面

5.2 地質(zhì)雷達(dá)成果及地質(zhì)解釋

圖5為C6測(cè)線的地質(zhì)雷達(dá)時(shí)間剖面圖，從圖中可發(fā)現(xiàn),在210～270點(diǎn)號(hào)間即測(cè)線9～11m段出現(xiàn)波形異常，表現(xiàn)為210～270段出現(xiàn)反射波，相位增多，推測(cè)為防空洞反映。

圖5 C6測(cè)線地質(zhì)雷達(dá)時(shí)間剖面

圖6 C7測(cè)線地質(zhì)雷達(dá)時(shí)間剖面

圖8為C10線測(cè)地質(zhì)雷達(dá)時(shí)間剖面圖，從圖中可看出,在220～290點(diǎn)號(hào)段出現(xiàn)圓弧狀反射相位，推測(cè)為防空洞的反映。

圖9為C17測(cè)線地質(zhì)雷達(dá)時(shí)間剖面圖，從圖中可看出在60～73點(diǎn)號(hào)即測(cè)線7～9m段出現(xiàn)圓弧狀反射相位，推測(cè)為防空洞的反映。

圖7 C8測(cè)線地質(zhì)雷達(dá)時(shí)間剖面

圖8 測(cè)C10線地質(zhì)雷達(dá)時(shí)間剖面

據(jù)當(dāng)?shù)卦鴧⑴c挖防空洞的居民介紹：鳳凰山防空洞建于20世紀(jì)60年代末至70代初，多為土洞。目前,保存較好且仍在利用的防空洞位于鳳凰山南側(cè)山腳，該部分防空洞已采用鋼筋混凝土及砌磚進(jìn)行了加固，該處防空洞采用引入控制點(diǎn)至地下防空洞內(nèi)直接用測(cè)量方法進(jìn)行測(cè)繪（圖1中藍(lán)色實(shí)線位置）。洞中有A、B兩個(gè)通往北側(cè)的洞口。

圖9 C17測(cè)線地質(zhì)雷達(dá)時(shí)間剖面

根據(jù)高密度電法及地質(zhì)雷達(dá)發(fā)現(xiàn)的異常位置，結(jié)合已知防空洞內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征和A、B兩個(gè)通往北側(cè)的洞口位置，進(jìn)行綜合分析，可劃分兩個(gè)防空洞，即Ⅰ防空洞和Ⅱ防空洞（見(jiàn)圖1）。Ⅰ防空洞位于南側(cè)通往鳳凰閣道路的西側(cè),走向近北北東向，穿越C5線、C7線、C8線、C9線、C10線，再往北C11線上無(wú)明顯信號(hào)；Ⅱ防空洞位于南側(cè)南京市浦口區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)大隊(duì)辦公房的地下，走向近北北東向,穿越C5線、C6線，由于受建筑物影響，測(cè)線不好布置進(jìn)行追蹤，再往北C12線上無(wú)明顯信號(hào)。

Ⅰ防空洞和Ⅱ防空洞與已知防空洞相連的洞口目前已用砌磚封死，在洞口處打開(kāi)洞口對(duì)內(nèi)部進(jìn)行了觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)洞口內(nèi)部已堆滿土，防空洞為土洞，綜合分析推斷Ⅰ防空洞和Ⅱ防空洞洞頂標(biāo)高18m左右，洞高近2m，洞寬1.5m左右，Ⅰ防空洞埋深8～12m，Ⅱ防空洞埋深8～9m。

據(jù)當(dāng)?shù)鼐用穹磻?yīng)，在西坡山腳下過(guò)去曾見(jiàn)多個(gè)洞口，并出現(xiàn)過(guò)多次小規(guī)模的塌方，洞口都進(jìn)行了人工回填。目前，在C17測(cè)線西端可見(jiàn)防空洞的塌陷坑，該防空洞走向近南北（見(jiàn)圖1），物探測(cè)線僅在C17測(cè)線雷達(dá)剖面上60～73號(hào)點(diǎn)，即測(cè)線7～9m出現(xiàn)圓弧狀反射相位，而其它C18、C20、C21測(cè)線各物探方法均未發(fā)現(xiàn)明顯異常信號(hào)，推測(cè)該附近的防空洞多為孤立的小規(guī)模防空洞，且多已塌陷充實(shí)，從而造成物探效果不明顯。

5 結(jié)語(yǔ)

采用物探手段來(lái)調(diào)查防空洞分布情況是切實(shí)可行的，調(diào)查結(jié)果,查明了浦口區(qū)鳳凰山西坡地下防空洞分布情況。所采取的技術(shù)手段和分析思路對(duì)類似工程具有借鑒意義。

【1】DZ/T 0072—93電阻率測(cè)深法技術(shù)規(guī)程[S].

【2】DZ/T 0073—93電阻率剖面法技術(shù)規(guī)程[S].

【3】DZ/T 0170—1997淺層地震勘查技術(shù)規(guī)范[S].

【4】康富中，齊法琳，賀少輝，江波.地質(zhì)雷達(dá)在昆侖山隧道病害檢測(cè)中的應(yīng)用[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2010，29（9）:41-46.

【5】鄧弟平，王俊杰，鄧文杰，姚永勝.高密度電法在玄武巖溶空洞探測(cè)中的應(yīng)用[J].重慶交通大學(xué)學(xué)報(bào)：（自然科學(xué)版），2012（1）:98-102.

【6】王宗文.高密度電法在某邊坡巖土工程勘察中實(shí)測(cè)成果分析[J].勘察科學(xué)技術(shù)，2013（4）:55-57.

Application of Geophysical Methods in the Air-raidShelter Detection

HE Feng
（ChemicalIndustry Geotechnical Engineering Co.Ltd.,NanJing 210044,China）

ThispaperintroducesthethinkingandworkingprocedureofbombshelterdetectionbyuseofGeophysicalprospectingmethods, accordingtoengineeringpractice.Geophysicalexplorationresultsarealsosystemanalyzed.These providesomebeneficialreferencestothe similarproject.

air-raidshelter;detection;highdensityresistivitymethod;geologicalradar

TU412；P631

B

1007-9467（2016）06-0072-04

2015-09-16