综合勘探法在岩溶地区中应用

综合勘探法在岩溶地区中应用

摘要：结合工程案例针对工程具体情况，综合考虑现场工程地质条件，采取了综合和合理的有效勘察方法，并对工作区作出正确的评价，提出合理方案和建议。

关键词：地质勘察方法岩溶地区特点

由于经济的发展，在岩溶地区的工程建设项目也越来越多，在此类地质条件下地质勘察中遇到的问题也越来越多，由于可溶性碳酸盐岩在国内分布比较广泛，要掌握其勘察方法就要了解岩溶发育规律及特性，针对不同的特点和规律采取对应的勘察方法和技术。

1、岩土工程勘察方法及探测技术

在岩溶地区，岩土工程勘察分析方法及岩溶探测技术，除了常规的钻探手段外，目前国内主要采用以下方法或手段。

1.1 工程地质调查与测绘：包括岩溶地形地貌调查、地层岩性、水文地质调查、测量及试验等内容的野外调查，能够从宏观上把握岩溶发育的分布和特点，并据此进一步进行工程地质勘探工作，该方法简单，方便实用，能获得直观的野外工程地质基础资料。

1.2 地球物理勘探：适用于对岩体中复杂的岩溶洞穴进行探测，除了电阻率（电剖面和电测深）法、高密度电法、无线电波透射法、地面地震反射波法、声波透射法、微重力法、射气测量等以外，80年代以后发展起来的探地雷达GPR （地质雷达）、层析成像（CT）技术等在岩溶工程地质勘察中也得到了广泛的应用，尤其是在确定岩溶溶洞、土洞及塌陷等的分布、形态和充填情况时，发挥了很大的作用。针对岩溶塌陷的形成机理复杂，其发生具有突发性和隐蔽性，采用监测地面沉降、地面和房屋开裂的方法来监测塌陷，效果并不好，而采用地质雷达等直接监测和岩溶管道系统中水（气）压力的动态变化传感器自动监测的间接监测技术来监测塌陷则能取得较好的效果。在查明大范围的区域岩溶发育和深部岩溶的分布规律方面，地球物理勘探是最理想的方法之一，但探测的准确程度受场地的干扰、技术人员的解释水平等因素影响。

1.3 遥感技术：地球资源卫星遥感（MSS、TM、SPOT）、航空遥感、热红外遥感、侧视雷达遥感等在70年代引进我国以后，具有调查面积大，重复性好等特点，对于研究岩溶地貌形态、岩溶层组划分、地质构造等都能取得较好的效果，被广泛应用于岩溶地区的工程地质勘察工作，该技术一般用于大型工程选址，而一般的工业与民用建筑用得不多。

1.4 工程地质原位测试技术：主要采用原位标准贯入试验、动力触探试验等测定溶洞和土洞中充填物、岩溶塌陷堆积物的工程地质性质和地基土承载力，该技术在各岩溶地区有较成熟的应用经验，施工简单，成本较低，应用广泛。

1.5 示踪试验：用示踪剂（荧光染料等）进行岩溶地下水联通试验以及长期观测的研究，以查明岩溶的发育程度和溶洞相互连通、分布情况，该方法简单，较方便可靠，但不适用于无地下水的溶洞。

1.6 模型试验：采用一定尺寸规模的试验装置，模拟砂、土层在各种条件下（如不同水动力条件）的岩溶地基的稳定性或岩溶塌陷过程，一般用于岩溶塌陷的研究。

1.7 插钎：用一定长度钢钎（筋）按一定的间距插人上覆土层，用来查明土层中是否发育有岩溶土洞，该方法还具有施工简单，经济实用的特点。

1.8 管波探测法：管波探测法是在钻孔中利用“管波”作为探测物理场，探测孔旁一定范围内的溶洞、溶蚀裂隙、软弱夹层等不良地质体的最新孔中物探方法，即利用桩位中心的一个勘察钻孔，通过发射管波，采集记录并分析管波反射信号，就可探明整个桩位范围内的岩溶、软弱夹层及裂隙带的发育和分布情况，并评价嵌岩桩基桩持力层的完整性。根据《岩土工程勘察规范》，当在施工勘察阶段采用大直径嵌岩桩时，应对桩位进行专门的桩基勘察，勘察点应逐桩布置，勘探的深度应不小于桩底以下桩径的3 倍并不小于5 m。目前，工程上一般采用一桩一孔或一桩多孔钻探方式进行桩位勘察，一桩一孔钻探往往会遗漏孔旁的岩溶，一桩多孔钻探则勘察成本高、工期长。而管波探测法作为辅助勘察的物探新方法，既准确可靠，又大大降低了勘察成本，勘察工期也大幅缩减。

2、不同岩溶发育地区的勘察方法与技术

岩溶地区工程勘察还必须根据不同地段岩溶发育特点、类型，结合工程特点选择勘察手段和方法，合理布置工作量，确定研究范围，有针对性地进行勘察和研究。

2.1 岩溶补给区和径流区工程勘察方法和手段

岩溶补给区和径流区工程勘察的总体原则是：先进行地面调查，了解岩溶发育情况、分布特征，并结合物探方法（电测深，高密度电法，浅层地震，地质雷达等），判断可能存在覆盖型落水洞的区域和地下溶洞、土洞的发育位置，再结合工程情况采取有效的方法和手段进行重点勘探。

①一般工民建勘察：在地面调查和适宜物探的基础上，对重点地段和具体建筑地基进行高密度钎探和加密钻探，适当加深孔深，以满足评价工程地质稳定性要求。

②桥梁桩基础勘察：先进行地面调查和物探，对岩溶发育进行评价，再进行勘探。在岩溶发育区，由于地下岩溶发育位置不易确定，最好每棵桩位打一或多个勘探孔，孔深要大于桩长，以确保桩基稳定。

③水库库区和坝区勘察：一般不宜在岩溶地区建水库，必须修建时在地面调查和物探的基础上，采用系统的钻探、压水试验和必要的连通试验，评价库区渗漏情况，坝区勘探布孔范围要比一般非岩溶地区大，并注意充填古溶洞，因其在库水压力下有产生潜蚀管涌的可能。

2.2 岩溶排泄区工程勘察

岩溶排泄区多为盆地边缘裸露型岩溶排泄带或盆地覆盖型岩溶，其工程地质问题是一个复杂的系统环境工程地质问题，要采用系统的方法进行勘察研究。一般局部的、浅部的工程勘察很难发现和评价可能产生的岩溶危害。

①裸露型岩溶排泄区（带）的勘察，遵循先调查再重点集中勘探的原则。一般裸型岩溶工程地质问题比较清楚，以调查为主再结合必要的物探。__

②盆地埋藏型岩溶区工程勘察。覆盖型岩溶区工程勘察不能限于局部勘探，要进行较大范围的系统分析研究。在调查和收集有关勘探资料，水文工程地质资料的基础上，对可能产生岩溶危害的地段采用物探（浅层地震，地质雷达，高密度电法等）、抽水试验和钻孔勘探等综合方法进行勘察研究。除了进行一般的工程地质评价外，还要专门对可能产生的岩溶危害问题进行评价，以提供处理方案。

2.2.3 岩溶地区进行工程勘察综合方法的运用

在岩溶地区进行工程勘察工作，不能机械的应用某一种方法解决问题，应根据实际情况综合运用各种勘察手段，充分全面地对岩溶地区的工程场地作出正确评价和判断，为工程的下一步工作提供全面正确的地质勘察资料，下面是一个综合方法运用的实例。

某水库勘察，该水库位于南河流域仁和坪向斜南翼“U”形河谷内，溶洞、洼地、落水洞较发育，河流两岸群峰耸立，峡谷切割深度大，两岸陡峭。近期开发河段河床底部基岩大都裸露，河床覆盖厚度3～5 m。水库岩溶勘探方案为：在全面地质测绘的基础上，采用物探先行、物探指导钻探和巷探的成果验证物探效果的勘探方法。具体方法是：首先进行1个月的全面地质测绘工作，确定出不同坝址线岩溶可能发育的两条物探线；然后采用地震反射法和瞬变电磁法这两种物探方法，在2个勘探线上布置12个钻孔和3个平硐，其中前期布置了9个钻孔，在后期的物探和已有钻探的基础上，根据现有的地质条件，又增加了3个钻孔，原有的9个钻孔中有3个也改变了原先确定的位置，确实从勘探工作中不断改变勘探计划，做到优化施工，使水库的安全性和经济性得到保证。根据物探资料，在右坝肩埋深50～80m电阻率高等值线内出现较多低电阻率值封闭曲线，说明在该深度范围内灰岩完整性较差，溶蚀作用强烈，岩溶发育，即在高程480～520m 出现一期岩溶发育，后经钻探资料证实，在钻孔8和钻孔9中，深度为50～60m，高程为480～500m，有溶洞出现，证实高程480～500m 以上为强渗漏带，各方勘探成果表明，在480m 高程以下岩体透水性弱，按70m 坝高设计，库水位高程470～480m，正处在透水性较差的岩性段，可以判断右岸渗漏条件较好，不可能形成大的渗漏通道。本工程根据据综合勘察资料分析对该库区作出如下工程评