岩溶地区岩土勘探方法

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1引言

我国岩溶无论是分布地域还是形成时代上都有相当大的跨度，使得不同地区岩溶发育各具特色。但无论是何种类型岩溶，其共同点是：由于岩溶作用形成了地下架空结构，破坏了岩体的完整性，降低了岩体强度，增加了岩体渗透性，也使得地表面强烈的参差不齐，以及碳酸盐岩极不规则的基岩面上发育各具特征的地表风化产物一红粘土，这种由岩溶作用所形成的复杂地基常常会由于下伏溶洞顶板坍塌、土洞发育而形成大规模地面塌陷、岩溶地下水的突袭、不均匀地基沉降等，对工程建设产生重要影响。

2岩溶地区勘察方法

2．1岩土工程的一般勘察方法

岩土工程勘察常用的方法有钻探工程、坑探工程及地球物理勘探三类。钻探和坑探工程是直接勘探手段，能较可靠地了解地下地质情况。钻探工程是使用最广泛的一类勘探手段，普遍应用于各类工程的勘察中。由于它对一些重要的地质体或地质现象有可能会误判、遗漏，所以也称它为“半直接”勘探手段，而坑探工程勘探人员可以在其中观察编录，以掌握地质结构的细节，但是重型坑探工程耗资高，勘探周期长，使用时应考虑经济要求。地球物理勘探简称物探，是一种间接的勘探手段，它可以简便而迅速的探测地下地质情况，且具有立体透视性的特点，但其勘探成果具多解性，使用时往往受一定条件的限制。

2．2岩溶地区物探勘察方法

岩溶地区勘察主要是探测建筑区岩溶溶蚀、漏斗、溶洞、暗河的平面分布和岩溶地下水的分布等情况。在岩溶地区的物探勘察方法中主要使用电阻率法、高密度电法、地质雷达、浅层地震法、瞬变电磁法、激发极化法、测井、无线电波透视法、钻孔电磁波透视法、微重力法、射气测量等。

2．2．1电阻率法

电阻率法是电法中勘察岩溶地质最常用的勘察方法，也是早期岩溶勘察中运用最多的物探方法。电阻率法包括电剖面和电测深法。在岩溶地质的勘察中更多的是使用电测深法进行勘探。电测深法对勘察隐伏浅层岩溶较为有效，电测深勘探比钻探探查的范围大。电测深法是对岩土体三维情况的勘察方法，是体积勘探概念，它除探测测点下方垂线上的岩溶情况，同时还探测外侧一定范围(与电场分布有关)的截面上的情况；而钻探仅局限于沿钻孔轴线上的探查。这也是根据测深解释结果和钻探结果进行比较时会出现不相符的原因。如果工作布置合理，点距与线距选择适当，利用电测深体积勘探可了解地基空间岩溶发育的整体性情况，但是它只具有宏观上的扫描功效，只能从宏观上解释钻孔揭露的某些岩溶现象，而且分辨能力低下。

2．2．2高密度电阻率法

高密度电阻率法在勘察覆盖型岩溶发育地区的第四系土洞发育、灰岩岩溶、断裂发育情况以及确定灰岩的分布情况等方面，能取得较好的地质效果。高密度电法是一种快速、高效、经济的浅表岩溶构造勘察手段，这种方法能够有效地发现我们所关注的深度范围的岩溶构造，较为准确地确定岩溶存在的位置及大小，然而高密度电阻率法有一个明显的缺点，就是对场地的要求较高，要求工作区地形相对较平坦，所以一般来说高密度电法在平地或地势平缓的地方应用效果会比较好。

2．2．3地质雷达

地质雷达与常规的钻探工作相比，地质雷达在探测岩溶方面有其他物探148方法无法比拟的优点，它是一种高效、直观、连续无破坏性、分辨率高的物探方法，提供的资料图件为连续的平面和剖面形态，对溶洞的分布范围、埋深、大小及连通情况一目了然，尤其是对微小目标的探测。地质雷达定性预测溶洞或采空洞的存在较准确，但对溶洞或采空洞大小的预测比实际尺寸偏大，且存在线性相关关系，由于岩溶本身的空间形态发育非常复杂，大量溶蚀溶沟形态发育时，反射波电信号相互干扰、重叠、造成探测结果扩大化：当溶洞发育呈层状分布，对于E下层溶洞之间的岩石溶蚀发育或破碎，地质雷达的雷达图象难以区分，探测结果易判为一个大溶洞；如岩石存在破碎带，由于岩性的差异显著，地质雷达探测结果也会显示存在空洞。此外，地质雷达在岩溶地区的探测还受到上覆土层厚度和地下水的影响，而且探测深度较小，地形要求相对平坦，操作人员的经验和技术水平及仪器参数选择的是否得当也都是取得良好探测效果的关键因素。

2．2．4浅层地震法

地震勘探是指通过研究人工震源激发所产生的地震波在地下介质中的传播规律来解决地质问题的一种物探方法。在浅层地震勘探技术中，常被用来勘察岩溶地质的勘察方法包括：地震波cT层析成像技术、井间超声波层析成像技术、瑞雷波面法等。浅层地震法在岩溶勘察中，具有使用仪器占地小、应用范围广、精细程度高，可靠性强、成图直观，受外界干扰小的特点，能够较准确反映和区分溶洞大小、溶蚀发育等，它比此前介绍的几种物探方法的勘测深度大，能够勘测到地下60m#b的深度。但是资料采集和计算工作量大，对勘察人员的技术要求比较高。

3岩溶地区岩土工程综合勘察方法

3．1岩溶场地的岩土工程勘察与分区

目前，大多数的物探方法在岩溶勘察工程中的应用，是采用一种或几种具体的物探方法在某一有限区域内使用，而没有针对具体的岩溶工程地质条件提出如何应用多种物探方法进行综合的勘察。岩溶场地的工程地质分区是以场地的稳定条件作为分区基本原则，其中“无岩溶区”和“岩溶不发育区”比较容易划分，“岩溶发育场地稳定区”与“岩溶发育场地不稳定区”划分比较困难。目前对岩溶场地的评价还处于经验多于理论、定性多于定量阶段。岩溶地质勘察包括工程地质调查与测绘、各种勘探方法(物探、钻探和坑探等)和测试工作。在岩溶地区，由于岩溶在空间上发育不均一性和岩溶水文地质条件的复杂性以及地形的多样性，一些常规地质方法在一定程度上受到限制，如钻探方法由于成本高、勘探周期长，不可能以极密的网度来查明复杂的岩溶分布特征。因此，需要合理地结合综合物探方法才能对岩溶进行立体勘探，解决一些普通方法无法解决的问题，从而为岩溶发育场地稳定性的科学划分提供基础条件。

3．2岩溶场地的地质超前预报

对于一些大型的工程项目，由于岩溶地区的工程地质十分复杂，为了工程的安全、质量和进度，有必要进行地质超前预报工作。岩溶地区的地质超前预报，可以避免和减少由于地质状况不明而给施工带来的严重影响，甚至重大事故，解决施工中全过程工程地质调查的配套工艺和相应设施，是保证施工质量，提高施工企业经济效益的必由之路。目前的超前预报方法在实践中积累了很多成功的经验，也暴露出不少问题，最主要的问题是不良地质条件的判读缺乏明确的指标，更多的依赖于经验，其次是不良地质对象的定位精良不高；第三是对于预报岩体工程类别的变化方面还缺乏可靠的依据。这些问题和缺点主要是由于观测条件的限制、观测方式过于简单和分析处理方法比较简单造成的，还有待更进一步的发展与提高。

3．3岩溶场地的综合地质勘察方法

通过大量的文献资料查阅，注意到现有的研究都局限于某个或者某几个物探勘察方法的研究，对于岩溶地区综合地质勘察方法很少涉及到，还应注意到的是，物探方法只是间接的地质勘察方法，最终地下的岩溶地质情况还需要通过钻孔勘察来验证。张运标在文献中利用钻探与跨孔cT电磁波透视法，有效地查明了埋藏型、覆盖型岩溶场地的溶洞空间分布规律。由于岩溶地区的复杂性，必须采取各种勘察手段相结合的方式，才能取得与实际相符的资料，根据勘察性质、地质条件、技术经济等综合因素，合理制定勘探方案是岩溶地质勘探的关键，若只采取钻探的方法，不仅花费大，而且不…定能满足勘察的要求。采取在岩溶地区运用遥感技术、地质测绘、综合物探及地质钻探等综合勘察手段，能够较为准确地查明可溶岩的分布、岩溶发育形态及岩溶水的储存规律，取得良好的效果。

4结束语

综合利用各种探测方法全面准确的反映岩溶场地的地质情况，从而使设计、施工建立在一个坚实可靠的基础上，确保工程设计、施工和使用达到经济合理，以避免由于单一的勘察手段所提供的不确切的甚至错误的勘察结果给设计和施工所带来的不良后果。发挥物探技术的先进性、全面性及钻探的直观性，并使其能相互渗透、互为补充，使各种勘探手段有序的进行，不断在工作过程中调整方案、发现问题和解决问题，提高地质的勘探水平。