黃建新，李金火

（1.江西省地礦局贛西地質(zhì)調(diào)查大隊(duì)，江西 南昌 330001；2.江西省地礦局贛東北大隊(duì)，江西 上饒 334001）

某灰?guī)r采礦區(qū)附近的村莊出現(xiàn)地面塌陷，危及到百姓的房屋安全，為快速查明塌陷區(qū)附近的基底和巖溶發(fā)育情況，受當(dāng)?shù)貒临Y源局委托，我隊(duì)對(duì)該村莊地面塌陷區(qū)附近2km 內(nèi)進(jìn)行地質(zhì)雷達(dá)探測工作，為地災(zāi)塌陷區(qū)開展鉆探工程提供依據(jù)，為下一步地質(zhì)災(zāi)害治理提供可靠依據(jù)。

1 塌陷區(qū)地質(zhì)情況

區(qū)內(nèi)出露地層主要有石炭系上統(tǒng)黃龍組、船山組和第四系全新統(tǒng)沖積層。石炭系上統(tǒng)黃龍組（C2h2）：位于塌陷區(qū)西南方400m 處，厚層狀白云巖夾白云灰?guī)r，局部具大理巖化及矽卡巖化。地層總體走向北西，傾向北東，傾角5°。石炭系上統(tǒng)船山組（C2c）：隱伏于塌陷區(qū)下部，淺灰色厚層狀細(xì)（微）晶灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、礫狀灰?guī)r。地層總體走向北東，傾向北北西，傾角10°。第四系全新統(tǒng)沖積層：由亞粘土、亞砂土和砂礫石層組成，主要沿東側(cè)溪流分布。厚度不詳。區(qū)內(nèi)未見巖漿巖出露。據(jù)實(shí)地調(diào)查及1/5 萬地質(zhì)調(diào)查資料，塌陷區(qū)西側(cè)見一條北西西向斷層，小角度斜切船山組和黃龍組。

2 塌陷區(qū)特征

塌陷區(qū)位于某縣西港村小組汪某等4 戶屋前。始發(fā)時(shí)間為2016 年12 月3 日22 時(shí)30 分，至12 月4 日早上共計(jì)5 處地面產(chǎn)生塌陷，12 月5 日河流內(nèi)又新增一處塌陷坑，其余塌陷坑范圍還在逐步擴(kuò)大。

1 號(hào)塌陷坑位于村口河流，坑口呈橢圓形，長軸6m，短軸3m，長軸呈北東向，深度大于7m。12 月4 日13 點(diǎn)調(diào)查時(shí)觀察坑內(nèi)水質(zhì)較清澈，14 點(diǎn)30 分坑內(nèi)水質(zhì)變渾濁，塌陷坑還在逐步坍塌。地表可見砂卵石層，厚度未知。

2 號(hào)塌陷坑位于1 號(hào)塌陷坑西南側(cè)24m 處河流內(nèi)，坑口呈圓形，直徑約2m，深度未知，岸邊可見深度約1.5m。地表可見砂卵石層，厚度未知。

3 號(hào)塌陷坑位于2 號(hào)塌陷坑南側(cè)3m 處河流中央，坑口呈圓形，直徑約1m，可見深度約0.5m。地表可見砂卵石層，厚度未知。

4 號(hào)塌陷坑位于西港村小組屋前水泥路下，坑口呈近橢圓形，長軸9m，短軸5m，深度大于6m,坑內(nèi)水面距離地面約2.5m。此塌陷坑貫通公路兩側(cè)，致公路下方懸空，坑口邊沿多處見裂縫，裂縫寬度0.5～2cm，調(diào)查 時(shí)坑口周邊還在陸續(xù)垮塌。此塌陷坑距離房屋最近約12m。根據(jù)坑壁可見：0～2.5m 為人工填土，2.5～3m 為淤泥質(zhì)粘土層，其下為砂卵石層，未見溶洞頂和基巖。

5 號(hào)塌陷坑位于4 號(hào)塌陷坑西側(cè)10m 處公路旁，坑口呈近圓形，直徑約2m，塌陷時(shí)村民測量深度約5m，坑內(nèi)水面距離地面約3m?？涌谶呇囟嗵幰娏芽p，調(diào)查時(shí)坑口周邊還在陸續(xù)垮塌。根據(jù)坑壁可見：0m～2m 為人工填土，2m～2.5m 為淤泥質(zhì)粘土層，2.5m 下為砂卵石層，未見溶洞頂和基巖。

塌陷區(qū)西側(cè)600m 處為某水泥廠采礦區(qū)，該礦區(qū)為露采水泥用灰?guī)r，礦區(qū)已開采9 年，采取中深部爆破作業(yè)。

根據(jù)以上塌陷坑發(fā)生的規(guī)律及現(xiàn)象，推測以上塌陷坑下部溶洞已經(jīng)連接貫通，形成一條地下暗河。

該區(qū)以往局部發(fā)生過兩次塌陷坑事故，深度約1m。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料可知，該區(qū)下部為石炭系船山組灰?guī)r，巖溶較發(fā)育，表層松散層較薄，易形成巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害。

3 工作方法和技術(shù)要求

采用的技術(shù)規(guī)范：①《全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范》（GB/T18313-2009）；②電阻率剖面法技術(shù)規(guī)程（DZ/T 0073-93）；③《公路隧道地質(zhì)雷達(dá)檢測技術(shù)規(guī)程》；④物探工程測量規(guī)程（DZ/T0153-95）中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目管理制度匯編；項(xiàng)目管理部門的有關(guān)規(guī)定、要求和項(xiàng)目任務(wù)書的有關(guān)技術(shù)要求。

測網(wǎng)布設(shè)：本次測網(wǎng)布設(shè)是根據(jù)實(shí)際勘查結(jié)果進(jìn)行具體布置，布設(shè)地質(zhì)雷達(dá)剖面17 條，累計(jì)長度4.55km。

地質(zhì)雷達(dá)：探地雷達(dá)檢測的工作原理是用無載波高速脈沖作為探測地下目標(biāo)的信號(hào)源，其脈沖參數(shù)因目標(biāo)探測要求而定。用寬帶天線將高速脈沖換成脈沖電磁波進(jìn)行輻射，一部分經(jīng)發(fā)射天線直接到達(dá)接收天線形成直達(dá)波，可用作地下目標(biāo)深度的參考；一部分進(jìn)入地下傳播，當(dāng)遇到地下目標(biāo)或不同媒質(zhì)界面時(shí)產(chǎn)生反射，反射的電磁波經(jīng)地表到接收天線形成反射波，反射波相對(duì)地表反射的直達(dá)波出現(xiàn)的時(shí)間是電磁波從地表到目標(biāo)再從目標(biāo)到地表傳播所需的時(shí)間。

當(dāng)電磁波在地下傳播的速度已知時(shí)，即可求出地下目標(biāo)或地下界面的深度，并且反射波帶有地下目標(biāo)和地下媒質(zhì)的性質(zhì)信息，對(duì)反射波進(jìn)行分析，可以確定地下目標(biāo)的性質(zhì)。當(dāng)發(fā)射天線和接收天線在地表的相對(duì)位置固定，而共同移動(dòng)時(shí)可以得到一組反射波，將這一組反射波表現(xiàn)出來，就可得到地下目標(biāo)相對(duì)地表的位置信息，從而發(fā)現(xiàn)地下目標(biāo)。由于電磁波在不同電性，不同形態(tài)的介質(zhì)中傳播時(shí)，其路徑、強(qiáng)度、波形均隨之變化，因而可根據(jù)測得的波的傳播時(shí)間、幅度、波形來判斷介質(zhì)的結(jié)構(gòu)與深度。

地質(zhì)雷達(dá)是利用無線電波檢測地下介質(zhì)分布和對(duì)不可見目標(biāo)或地下界面進(jìn)行掃描，以確定其內(nèi)部形態(tài)和位置的電磁技術(shù)，其理論基礎(chǔ)為高頻電磁波理論，利用高頻電磁波以寬頻帶短脈沖形式由地面通過發(fā)射天線送入地下，經(jīng)地下不連續(xù)體或目標(biāo)體反射后返回地面被接收天線所接收，反射電磁波經(jīng)過一系列的處理和分析之后可以得到探測介質(zhì)的有關(guān)信息（比如厚度、脫空、不密實(shí)、鋼筋等解譯），其探測原理如圖所示。從反射波的連續(xù)性特點(diǎn)看，電磁波在正常衰減過程中因遇到較強(qiáng)的反射界面時(shí)，波幅會(huì)驟然增加，同相軸明顯，之后恢復(fù)正常變化規(guī)律。反之，若目標(biāo)體中存在有許多雜亂無章的界面時(shí)，雷達(dá)接收到的這些界面的反射回波信號(hào)波幅小、波形雜亂無章，同相軸將很不連續(xù)。

根據(jù)公式：V=C/√ε

式中 C——為電磁波在真空中的傳播速度（km/s）。

ε——為介質(zhì)的介電常數(shù)。

可以得到電磁波在介質(zhì)中的傳播速度V（km/s），再根據(jù)記錄的從發(fā)射經(jīng)巖體界面反射回到接收天線的雙程走時(shí)，可以精確求得目標(biāo)體的位置和深度。通過步進(jìn)式或連續(xù)的探測可以得到一組雷達(dá)反射波，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，可以得到探測目標(biāo)體的地質(zhì)雷達(dá)剖面圖，進(jìn)而檢測目標(biāo)體的(缺陷)位置和分布特征。

根據(jù)使用領(lǐng)域要求，本次使用SIR-4000 型探地雷達(dá)主機(jī)配置100MHz。有效深度約8m，檢查精度和深度可以滿足道路路基和房屋地基工程要求。

4 資料解釋推斷

地質(zhì)雷達(dá)檢測覆蓋西港村附近小路及鄉(xiāng)道，共16 條線，整體襯砌信號(hào)幅值較弱，波形均勻，基底較為密實(shí)，沒有明顯脫空區(qū)。

3 線、4 線、12 線局部出現(xiàn)異常。

（1）3 線如圖2 位于塌陷區(qū)圍欄，經(jīng)過塌陷區(qū)兩個(gè)塌陷坑至山坡附近，可見地質(zhì)雷達(dá)剖面4m～20m 位置反射雜亂無章，深度約0.3m，34m～40m 位置可見拋物線狀反射，并伴有多次反射發(fā)生，此兩處異常即為塌陷坑所引起的異常，在地質(zhì)雷達(dá)上很好的反映了出來。

（2）4 線如圖3 從測線起點(diǎn)開始20m，60m，110m，襯砌界面反射信號(hào)強(qiáng)，呈三角形分布三震相明顯有多次反射信號(hào)深度三米多的位置推測可能存在脫空區(qū)。

（3）12 線如圖4 從起點(diǎn)開始在70 到80m 之間與4 線發(fā)射信號(hào)相似推測可能存在脫空區(qū)。

5 結(jié)論與建議

本次地質(zhì)雷達(dá)探測了西港村小組塌陷區(qū)周邊地下情況，探查出4 線從測線起點(diǎn)開始20m，60m，110m，深度三米多的位置可能存在脫空區(qū)，12 線從起點(diǎn)開始在70 到80m 之間，深度約2.4m，出現(xiàn)形態(tài)和3 線塌陷區(qū)相似的異常，推測可能存在空洞，其他測線相對(duì)完整連續(xù)，深度十米之內(nèi)未發(fā)現(xiàn)脫空區(qū)。建議在推測異常區(qū)域布置淺鉆驗(yàn)證。

2016 年12 月底經(jīng)鉆孔驗(yàn)證，在3 線、4 線、12 線異常區(qū)發(fā)現(xiàn)多個(gè)脫空區(qū)及空洞，為地質(zhì)災(zāi)害治理工作提供了可靠的依據(jù)。