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        高密度電法在巖溶段填方路基的應用研究

        2020-08-01 08:23:54安邦超
        水利科技與經(jīng)濟 2020年8期

        安邦超

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

        1 測區(qū)工程概況

        畢節(jié)至二龍關高速公路ZK12+450~K12+750段填方路基,段長300 m,線路走向300°,左側最大填高約20 m。設計標準:雙向4車道高速公路,路基寬22.50 m,設計速度80 km/h。

        1.1 地形地貌

        場區(qū)地處云貴高原北部斜坡地帶,場地隸屬貴州省畢節(jié)市水箐鎮(zhèn),有通鄉(xiāng)公路從路段區(qū)附近通過,交通條件較便利。該路段沿山邊布置,跨越一沖溝和兩座小山頭,地形起伏較大。場區(qū)附近海拔1 759.1~1 875 m,相對高差115.9 m;線路軸線通過地段海拔1 768~1 825.4 m,相對高差57.4 m。場區(qū)地貌類型屬構造溶蝕低中山地貌。

        1.2 地質構造

        場區(qū)屬揚子準地臺婁山弧形箱形褶皺區(qū)威信凹褶區(qū),構造體系以滇東北新華夏系為主,本路段位于馬路沖向斜的北西翼。場區(qū)未發(fā)現(xiàn)有活動斷裂通過,巖層呈單斜產(chǎn)出,巖層產(chǎn)狀131°∠23°。

        場區(qū)巖體節(jié)理裂隙發(fā)育,節(jié)理主要有J1:340°~350°∠80°~85°,J2:265°~275°∠70°~80°兩組,節(jié)理間距300~1 500 mm,單條節(jié)理裂隙地表延伸長度約5~25 m。裂隙延伸較長,切深較大,對山體的完整性有明顯破壞,形成危巖體。中風化層內節(jié)理面較為平滑,多呈閉合狀;強風化層中節(jié)理裂隙多呈張開狀,局部見泥質充填,無膠結,結合差,巖體被節(jié)理裂隙切割成塊狀。

        1.3 物探地質條件

        參考區(qū)域地質調查報告資料,根據(jù)地質調繪以及現(xiàn)場鉆探揭露,場區(qū)上覆第四系人工填土(Qml)、殘坡積層(Qel+dl)紅黏土、碎石土;下伏基巖為二疊系下統(tǒng)棲霞組(P1q)灰?guī)r。

        根據(jù)測區(qū)野外巖土體電阻率參數(shù)測量結果,測區(qū)主要巖土層的地球物理參數(shù)見表1。

        表1 地球物理參數(shù)表

        1.4 水文地質條件

        場區(qū)地下水類型為孔隙水、巖溶水??紫端x存于松散覆蓋層內,為上層滯水;巖溶水主要賦存于碳酸鹽巖裂隙中,富水程度與巖溶發(fā)育強度密切相關,其均一性差。場區(qū)地下水以大氣降水為主要補給源。大氣降水大部分以坡面流形式向河流排泄,地表水下滲后沿基巖裂隙、層面及溶蝕孔洞運移,向地下河流排泄。

        測區(qū)內覆蓋層與基巖之間視電阻率存在一定差異,覆蓋層視電阻率值較低,基巖視電阻率值較高。這種物性差異,為利用電阻率法勘查測區(qū)的覆蓋層厚度、強風化層厚度、斷層、巖體裂隙發(fā)育程度等提供了良好前提。

        2 測線布置與注意事項

        2.1 測線布置

        本次工作使用的WDJD-3多功能數(shù)字直流激電儀,儀器工作性能良好,測量數(shù)據(jù)可靠。高密度電探測量前,清除每根電極處表層松散層及雜草,盡量減少接地電阻,在電纜與每根電極的接口連接處,用絕緣膠帶包裹,防止漏電,保證測量質量。根據(jù)勘察要求,結合現(xiàn)場地形情況,測線布置為:

        分別沿YK12+440右5 m~K12+824右10 m、K12+530左17 m~K12+820左7 m、K12+636左138 m~YK12+487右112 m、K12+590左150 m~K12+590右145 m、K12+6220左150 m~K12+620右145 m、K12+572左137 m~K12+726右114 m分別布置一個排列物探測線,編號分別為:DF1-DF1′,DF2-DF2′,DF3-DF3′,DF4-DF4′,DF5-DF5′,DF6-DF6′。

        高密度電法具體測量情況見表2。

        表2 高密度電法工作情況表

        2.2 注意事項

        本次物探工作基本查清了場區(qū)內覆蓋層、強風化層厚度、巖溶發(fā)育等情況。由于場區(qū)基巖局部裸露,場地多處正在施工,對物探數(shù)據(jù)采集有一定干擾,導致物探解釋與實際存在一定偏差,異常形態(tài)也產(chǎn)生變形,影響了異常的解釋。

        施工時注意:路基下方存在溶蝕裂隙發(fā)育,建議加強工程地質勘察,施工時加強防護;路基右側覆蓋層厚度較大,且由于路基填方,覆蓋層高出原地表較多,建議加強排水,勿使水淤積于路基外洼地內引起路基失穩(wěn)。

        3 成果分析

        3.1 解釋方法

        對采集得到的數(shù)據(jù),先使用Surfer軟件和二維電阻率反演成像軟件的數(shù)據(jù)處理功能進行預處理,同時輸入測線地面高程數(shù)據(jù),作地形校正,再據(jù)經(jīng)驗在軟件中合理設置解釋所必須的參數(shù)。這些準備工作完成后,運行軟件進行反演解釋,在解釋過程中隨時調整參數(shù),以便使結果真實合理,計算結果用ρs等值線圖和電阻率色度圖表現(xiàn),兩者結合,綜合解釋。

        3.2 成果分析及地質解釋

        根據(jù)理論計算及實踐經(jīng)驗,本次高密度電法勘探反映的深度在50 m左右。

        根據(jù)高密度電阻率數(shù)據(jù)反演軟件反演結果,并結合地質調繪資料,解釋如下:

        DF1-DF1′:測線范圍內局部基巖出露,覆蓋層厚度在0~32 m之間,測線范圍內表層覆蓋層厚度變化較大;強風化層厚度在1~9 m之間;K12+543右10 m至K12+559右側10 m深度29~46 m范圍內有溶蝕裂隙發(fā)育;K12+495右10 m至K12+524右10 m深度3~31 m深度范圍內存在溶蝕裂隙發(fā)育。

        DF2-DF2′:表層低阻為覆蓋層,厚度在8~27 m之間,測線范圍內表層覆蓋層厚度變化較大;強風化層厚度在1~4 m之間。

        DF3-DF3′:表層低阻為覆蓋層,厚度在6~21 m之間,覆蓋層厚度變化較大;強風化層厚度在1~10 m之間,K12+566左側21 m至K12+530右35.2 m深度28~55 m范圍內有溶蝕裂隙發(fā)育。

        DF4-DF4′:層低阻為覆蓋層,厚度在2~20 m之間,覆蓋層厚度變化較大;強風化層厚度在1~3 m之間;K12+590左13.6 m至K12+590右9.28 m深32~49 m溶蝕裂隙發(fā)育。

        DF5-DF5′:表層低阻為覆蓋層,厚度在1~32 m之間;強風化層厚度在1~7 m之間,K12+620左10 m至K12+620右2.5 m深度39~49 m存在溶蝕裂隙發(fā)育。

        DF6-DF6′:表層低阻為覆蓋層,厚度在1~30 m之間,測線范圍內表層覆蓋層厚度變化較大;強風化層厚度在1~9 m之間,K12+651左5.3 m至K12+657右3.2 m深度37~47 m范圍內溶蝕裂隙發(fā)育。

        4 工程地質評價

        擬建場地不良地質作用主要為軟塑狀黏土、巖溶,路基范圍為巖溶洼地,地表及地下溶洞、溶溝、溶槽發(fā)育。由于排水通道未打通,原有消水洞被堵塞,降雨等造成地表水積聚,厚度較厚的黏土被水浸泡成軟塑狀黏土,對路基穩(wěn)定性影響很大;場區(qū)地表及地下巖溶發(fā)育,地下溶溝、溶槽、巖溶漏斗、溶洞等對局部路基的穩(wěn)定性有影響。場地經(jīng)過工程處理后,適宜工程建設。

        5 結 論

        測區(qū)內表層覆蓋層厚度在0~32 m之間,覆蓋層厚度變化較大,強風化層厚度在1~10 m之間,下伏基巖節(jié)理裂隙發(fā)育,巖體較破碎。

        1) 覆蓋層:YK120+440右5 m至K12+525右側5 m段山體處于開挖階段,基巖出露,碎石較多,視電阻率較高;K12+549至K12+750段左側10 m至右側50 m范圍內由于路面填方,覆蓋層厚度較厚,覆蓋層平均厚度在20 m左右,K12+620右側10 m覆蓋層達32 m。

        2) 溶蝕裂隙發(fā)育區(qū):ZK12+495右側10 m至K12+524右側10 m存在低阻帶,視電阻率在20~60Ω·m之間,推測為溶蝕裂隙發(fā)育;K12+554至K12+662軸線左側10 m至軸線右側10 m范圍內深度在30~50 m深度范圍內存在低阻帶,視電阻率在200~400Ω·m之間,推測為溶蝕裂隙發(fā)育。

        3) 通過對場區(qū)的物探探測顯示,該場區(qū)場地需經(jīng)過工程處理才能滿足工程建設需要。

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