（貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計研究院股份有限公司， 貴州 貴陽 550081）

貴州省大部分區(qū)域為巖溶較發(fā)育地區(qū)，這些溶洞、溶溝、溶槽的發(fā)育會嚴(yán)重降低路基的承載力，導(dǎo)致路基的不均勻沉降，局部塌陷等地質(zhì)災(zāi)害。因此，最大限度的查明地下巖溶的位置和發(fā)育范圍，對于高速公路建設(shè)的可行性和安全性，具有十分重要的意義。

高密度電法是一種陣列式電阻率測量方法，它借鑒地震勘探技術(shù)與計算機數(shù)字技術(shù)的典型應(yīng)用，集電剖面與電測深于一體，采用高密度布點，進行二維地電斷面的測量，既能揭示地下某一深度水平巖性的變化，用能提供巖性縱向變化的情況。由于貴州地區(qū)多為填充型溶洞，電阻率明顯低于圍巖的電阻率，為高密度電法提供了良好的探測條件。

地震映像法是基于反射波法最佳偏移距技術(shù)發(fā)展起來的一種探測淺層介質(zhì)中不均勻體的有效方法，其特點是數(shù)據(jù)采集簡單，具有很高的工作效率，采用小偏移距和小道間距可以減小地形的影響。由于溶洞頂?shù)捉缑媾c圍巖的波阻抗有明顯的差異，是彈性波的強反射界面，為地震映像提供了探測條件。

1 工區(qū)地質(zhì)與地球物理概況

1.1 工區(qū)地質(zhì)概況

場區(qū)地勢平坦，位于峰從間，橫向坡度約5～10°，路段以填方路基形式通過，場區(qū)海拔 1271.2～1344.4m，相對高差 73.2m；路線通過段地面高程在 1059.82～1073.78m之間，相對高差13.96m。

經(jīng)地質(zhì)調(diào)繪，場區(qū)巖層產(chǎn)狀為 270°∠11°，主要節(jié)理有 145°∠23°、340°∠80°兩組；節(jié)理間距5-10cm，微張，泥質(zhì)充填。場區(qū)巖體節(jié)理、裂隙發(fā)育。

1.2 工區(qū)地球物理概況

場區(qū)覆蓋層為殘坡積層紅粘土，下伏基巖為三疊系中統(tǒng)楊柳井組白云巖。

根據(jù)測區(qū)野外巖土體主要物理量測量結(jié)果，測區(qū)主要巖土層的地球物理參數(shù)如下：

巖 性 視電阻率m×W 縱波速度（m/s） 密度（3mkg ）/紅粘土 30～120 600～1300 1.5～1.7白云巖 500～2000 2500～3500 2.3～2.7填充溶洞 30～200 1000～1500 1.0～1.2

由上表可知，紅粘土、白云巖和填充溶洞之間的視電阻率和波阻抗都存在明顯差異，為高密度電法和地震映像法勘探提供了較好的地球物理條件。

2 物探方法基本原理

2.1 高密度電法基本原理

供電電極（A、B）向地下供電，建立起電場。改變供電裝置（A、B）和測量裝置（M、N）的排列、大小和相對位置來改變電流在地下的分布情況，通過記錄地面電場的變化，就可以計算出地層中相應(yīng)位置的視電阻率。

其工作原理如圖1所示。

圖1 高密度電法工作原理示意圖

2.2 地震映像法基本原理

地震映像法是基于反射波法最佳偏移距技術(shù)發(fā)展起來的一種淺層勘探方法，該方法可以利用多種地震波作為有效信號，通常將反射波作為地震映像的有效信號。在這種方法中，每一個測點的波形記錄都采用相同的偏移距進行激發(fā)和接收。沿測線方向記錄的各個測點的波形，能夠反映出地下介質(zhì)在垂直方向和水平方向上的變化特征。

其工作原理如圖2所示。

圖2 地震映像法工作原理示意圖

當(dāng)?shù)叵麓嬖趲r溶發(fā)育時，地震映像在時間剖面上會出現(xiàn)同相軸錯斷、缺失，并產(chǎn)生眼球狀同相軸或產(chǎn)生繞射波等現(xiàn)象。

3 數(shù)據(jù)采集與解釋

興義環(huán)城高速初步勘察階段和施工過程中均發(fā)現(xiàn)巖溶發(fā)育路基，對里程樁號K7+260～K7+500段路基進行物探勘察。

圖 3為高密度電法視電阻率剖面解釋圖，施倫貝謝爾法進行數(shù)據(jù)采集，采集24層，采用3m電極距布置排列。對采集得到的數(shù)據(jù)，先使用二維電阻率反演成像軟件的數(shù)據(jù)處理功能進行預(yù)處理，同時輸入測線地面高程數(shù)據(jù)，作地形校正，再據(jù)經(jīng)驗在軟件中合理設(shè)置解釋所必須的參數(shù)，運行軟件進行反演解釋。

圖3 高密度電法視電阻率剖面解釋圖

由圖可見在剖面樁號73～90m，深度9.6～16.5m存在一低阻異常，異常近橢圓形，推測為巖溶裂隙發(fā)育，異常中心可能發(fā)育有溶洞。

由于物探多解性，無法確定低阻異常是否為溶洞發(fā)育，其具體位置和分布范圍也很難圈定，因此根據(jù)視電阻率低異常，結(jié)合地質(zhì)地形和現(xiàn)場施工條件，在異常位置布設(shè)一條地震映像測線，炮檢距為5m，道間距為1m，采樣間隔為0.025ms，檢波器主頻為38Hz。得到如圖4的地震映像時間剖面。

圖4 地震映像法時間剖面

由圖可知在剖面樁號75～84m，深約60～85ms范圍內(nèi)，同相軸錯亂、波組相位不連續(xù)、時間延遲，推測該區(qū)域巖溶發(fā)育。

結(jié)合物探資料和現(xiàn)場情況，在樁號80m的位置布設(shè)一鉆孔，溶洞經(jīng)鉆探驗證，位于深度 10.5～14.5m，高約 4m，填充形式為含碎石的軟塑性粉質(zhì)粘土，且頂部和底部均為中風(fēng)化的白云巖。

4 結(jié)論

本次物探在工區(qū)填方路段，首先采用高密度電法進行勘探，圈釋出異常區(qū)域，再采用地震映像法進行勘探，得到以下兩點認(rèn)識：

（1）高密度電法由于多解性，僅通過低阻異常無法判斷溶洞的發(fā)育程度；地震映像法對溶洞有較強的反應(yīng)，但無法對溶洞進行定量分析。綜合兩種方法，能夠相互驗證，克服單一方法的局限性，更加準(zhǔn)確查明巖溶的分布范圍、埋深和發(fā)育情況。

（2）路基巖溶區(qū)域地下介質(zhì)復(fù)雜多樣，而物探往往具有不確定性，應(yīng)當(dāng)物探先行，在重點、存在異常的區(qū)域合理布設(shè)鉆探，減少鉆探工作量，降低勘察成本；同時利用鉆探成果指導(dǎo)物探工作，提高勘察質(zhì)量和物探準(zhǔn)確性。

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