岩溶地质工程中综合物探方法的应用

岩溶地质工程中综合物探方法的应用

摘要：岩溶地区地形、地质情况相对复杂，各种物探方法的应用都受到一定条件限制，进行岩溶地质勘察时，应进行综合物探勘察，为设计和施工提供可靠的原始资料。本文对此介绍了综合物探方法在岩溶地质工程中的应用。

关键词：岩溶综合物探应用思路

我国西南地区广泛分布着岩溶发育带，而贵州地处世界三大卡斯特集中分布去之一的东亚片区中心。在碳酸盐广泛分布的地质环境和温暖湿润季风气候的背景下，全省17.6万平方公里的土地上，卡斯特地貌出露面积占73%，属我国乃至世界热带锥状卡斯特面积最大，发育最强烈的一个高原地区。岩溶是水利工程、路基工程、高层建筑地基工程的主要地质问题，由于岩溶构造本身的特殊性，使得工程勘察变得非常复杂。以往常用的勘察手段主要为工程地质测绘、钻孔测试等。而这些方法手段具有相当大的局限性、片面性，一些问题难以查清，使工程在建设过程中出现难以预料的问题，增加了工程建设的难度，甚至个别工程建成后不能投人使用，造成了经济的巨大浪费。

地球物理探测方法（物探方法）是一种高效、无损的勘察方法，在地质调查、资源勘探中已经取得了丰硕的成果。随着仪器精度的提高和理论的成熟，物探方法逐步在工程勘察中得到应用，取得了满意的效果。

一、岩溶构造的地球物理特性

岩溶构造的地球物理特性按其形态，主要分为以下两类：

1.弱波阻抗—低阻单个异常体。主要包括溶洞、岩溶塌陷、溶槽等，这些构造的异常体一般充水、电阻率低，异常体比周围介质的密度、速度小，泊松比差异大.各种地震波在此发生变化，在地震剖面上，有一个很强的反射波同相轴，其形态多表现为抛物线或漏斗状，而面波的能量增加，其频率和速度低，同时在异常体下方往往有多次波.由于电阻率低，电法和电磁法测量都将出现明显的低阻异常。

2.弱波阻抗—低阻线性异常体。这类异常是由于岩溶裂隙形成的含水带，在二维剖面上表现为线性形态，其地球物理特性与（1）类似，但其范围大，在地震剖面上，没有明显的反射波同相轴，波的同相轴紊乱，其频率和速度低。各种电法、电磁法测量都有一个范围大、低阻线性异常。

二、综合物探方法在岩溶地质工程中的应用思路

工程建设中时常遇到土洞、岩溶等不良地质情况，快速准确地查明不良地质分布状况是经常需要解决的问题。钻探手段速度慢、仅能提供点上的数据等特点决定了其在岩溶勘察中具有一定的局限性，物探技术速度快、造价低，能提供线面的数据，因此在场地岩溶勘察中应用广泛。每一种物探手段都有其适用性和局限性，都存在应用前提条件和多解性，测试者、环境和测试数据判读都会影响结果。采用多种物探手段互相佐证，能够有效快速地对场地进行勘察。结果表明在岩溶勘察中多种物探技术联合使用是值得推广应用

的一种方法。

三、综合物探工作方法与技术

1.高密度电阻率法

高密度电法采取较密集的测点以及多种装置的组合进行测量；分层探测宜选择对称四极装置，选择施伦贝尔（α2）装置测量；进行岩性分界探测宜选择双向三极装置，选择矩形a-mn、mnb滚动扫描测量装置；探测仪器采用重庆奔腾仪器厂生产的wdjd-3 型多功能数字直流激电仪。

高密度电法在数据采集过程中组合了电阻率剖面和电阻率测深

两种方法的观测系统，因而采集数据量大，数据观测精度高，根据视电阻率等值线断面推断地下岩溶发育段的位置。

2.地震映像

地震映像，又称地震共偏移距法，是采用相同的偏移距逐步移动测点接收地震信号.利用反射波、折射波、面波等信息来探测地下介质变化的浅层多波地震勘探方法，其前提是地下介质密度、速度、泊松比具有差异。由于是利用多波信息，最主要的是选择合适的偏移距，使各种波在地震剖面上分开，偏移距的选择是由施工场地的上覆地层厚度和介质的地球物理性质决定，通过试验干扰剖面给出，一般偏移距在6～20 m，点距和线距由勘探任务而定；对采集数据作各种处理后，通过分析反射波，折射波、面波变化信息进行综合地质解释。

3.甚低频电磁法

甚低频电磁法适用于圈定断裂破碎带、岩溶发育带，选择适合测区工作频率的甚低频发射台，选用nwc（澳大利亚西北角）f=22.3 khz、ndt（日本爱知县依佐美） f=17 .4 khz 电台作为场源比较合适，因为这两个台具有强大的辐射功率，距我国较近，且场强持续平稳的时间较长，除半天停播外，其它24 h连续工作。探测仪器采用重庆地质仪器厂生产的dds-3 型甚低频电磁仪。观测电场水平分量ex过程中，应保持m、n 电极接地良好并保持仪器高度一致，倾角法观测时，应选择与探测对象走向接近的电台。

4.常规电测深法

电（阻率）测深法适于划分地层，探测隐伏构造、地下埋设物、岩溶、空洞（区）和地下水源；常规电测深法是区别于以高密度电阻率法中施贝α2 装置提取的电测深曲线法，常规电测深法是指野外逐点人工跑极的视电阻率实测值绘制在模数为 6.25cm的双对数坐标纸上的方法，以此实测曲线来推断覆盖层厚度和岩溶发育段深度比较真实、准确。

5.电法勘探

直流电阻率法也是岩溶勘察的主要方法。观测仪器是dzd6一a

型激电仪。

5.1电阻率复合对称四极法装置选择：ab=70米、a ‘b’，=150米、mn=l0米，测量点距10米。

5.2电阻率复合联合剖面法：在对称四极法低电阻率异常处布设复合联合剖面法，确切的确定探测的目标物岩溶溶洞的位置。测量

装置的选择：ao=ob：35米，ao =ob =75米，mn=10米，点距510米。

5.3电阻率测深：根据各岩层电阻率差异了解下覆岩层的埋深及厚度。电极距：最小ab/2=i.5米，mn/2=0.5米；最大ab/2=340米，mn/2=70米电极距排列组合系列。

四、结语

随着物探技术的不断进步，物探仪器性能的不断提高，物探技术在岩溶勘察中的先进性和特点会更突出。针对地质体物理特性不同，联合运用多种物理探测技术，是一种值得地质工程师使用和推广的方法。