综合物探方法在岩溶勘探中的应用研究

摘要：在岩溶发育地区勘察中，恰当选取物探方法至关重要。本文应用高密度电法结合跨孔CT的综合物探方法对某场地岩溶进行勘察，充分发挥其快速无损，可以取得较大信息量等优点，取得了理想的应用效果。准确地圈定出溶洞的大小、位置、顶底埋深，所获得的工作经验，对类似情况的工程勘察具有较强的借鉴意义。

关键词：综合物探方法；高密度电法；跨孔CT；岩溶勘察

1 引言

广东省有大部分地区是岩溶发育的地方，如深圳龙岗、广州花都、肇庆、连州、清远等地方都存在着溶、土洞发育的不良地质体。随着房地产在广东全省遍地开花，在岩溶发育地区兴建的高层建筑、桥梁等，通常采用大直径钻、挖、冲孔灌注桩基础，由于建筑物对基础要求高，桩端一般选择具有一定厚度的完整基岩（通常为3倍桩径）作持力层，若仅以常规工程地质钻探和地面工程物探勘察资料作为设计、施工依据，很可能使桩端支承在溶洞上或存在半边嵌岩的现象，从而给建筑工程安全带来隐患【1】。

高密度电法作为常规电阻率法基础上发展起来的一种物探方法，具备采集数据量大，信息丰富，对地电构造分辨率高的特点，在岩溶勘探过程中可以作为普查的手段。跨孔CT具备勘探精度高，不受勘探深度影响的特点。采用高密度电法结合跨孔CT的综合物探技术探查工区范围内的岩溶发育及分布情况，取得良好的应用效果。 2 工程概况

某楼盘位于花都市区，据前期地勘资料，地貌形态属冲积平原，场区内已填土，地形较平坦，现地面标高11.62～15.81m，相对高差4.19m。根据前期勘察资料，场地地层可划分人工填土（Qml）、冲积层（Qal）、残积层（Qel）、石炭系基岩（C），本场地的基岩面起伏大，岩溶土洞发育，由于前期勘察资料显示部分区域存在超大溶土洞，钻孔进尺过程中存在掉钻等情况，需要通过物探的手段查明重要桩基础位置的溶土洞发育情况。 3方法研究

3.1 地球物理前提

（1）正常地层、完整基岩的视电阻率等值线呈层状分布，当内部存在溶、土洞或者够走啊裂隙等不良地质体发育时，视电阻率等值线变化剧烈，表现为明显的低视电阻率特征。这样，岩溶发育的位置与正常岩土体存在明显的地球物理差异，具备开展高密度电法的前提条件。

（2）完基于完整灰岩与岩溶（包括充填物）、溶蚀裂隙及上覆土层之间存在明显的弹性纵波波速差异因此，利用弹性波CT的方法建立速度模型，进行反演，可以划分波速分布，进而对岩溶进行判断、解释。故场地存在弹性波CT调查溶洞的地球物理前提。 3.2 方法原理 3.2.1高密度电法

高密度电法与常规直流电法原理类似，当人工向地下加载直流电流时，在地表利用相应仪器观测其电场分布，通过研究这种人工施加电场的分布规律来达到要解决地质问题的目的[2]。高密度电法集中了常规电剖面法和电测深法两者的特

点，不仅可以观测地下横向电性变化情况，同时还可以观测一定深度范围内垂向电性的变化。 3.2.2 跨孔CT

跨孔弹性波CT成像是孔间物探勘查的最有效方法之一。该方法是在两个钻孔分别发射和接收（图1），根据不同位置上接收的波速差异，来确定地下不同介质分布的一种地球物理勘查方法。 成像步骤：

（1）网格划分，建立初始波速模型Ｖ；

（2）计算理论走时与实际观测值的残差Δt； （3）建立并求解大型稀疏超定或亚定方程： AΔV=Δt ……………………………….（3-1） 式中：A：为N×M阶Jacobi矩阵；

ΔV：为Ｍ维曼度（速度的倒数）修正列向量； Δt：为N维走时观测值与理论计算值之差。

（4）计算出ΔV后，对初始波速模型修正，重新迭代上述（2）-（4）步，直到实测走时与理论走时之差小于预先给定的一个正数，即可成像输出最终结果。从而可直观地了解孔间介质的波速分布，以解决地质问题。 4 成果分析 4.1 岩溶勘察

前期在工区范围内布设20条高密度电法测线，图2为W15测线高密度电法视电阻率断面图，在160-170段存在一条深切低阻带，推断该位置为溶洞发育位置，钻孔资料显示该位置附近存在一个顶底跨距12m的大溶洞，根据设计要求需查明该异常位置的溶洞位置、大小、定位位置情况，由于高密度电法属于点电元勘探，其精度达不到设计要求，需要开展跨孔CT进行详查工作。

图3为在物探测线WT15测线155-175m位置布设的跨孔CT测试剖面，其对应位置该测试剖面的0-20m位置。在该图上可以看出10-16m，深度在35-55m位置，存在明显的低速异常带，其速度在500-1500m/s，判断该位置为溶洞发育位置，且深度在42-54m位置段，速度在500-1000m/s，判断该位置溶洞没有填充物填充。

5 结论

1）高密度电法作为前期普查资料，根据其成果，可以初步判定岩溶发育的位置、范围，从而确定场地内的岩溶发育范围，发育程度，为进一步的详查工作圈定范围。

2）跨孔CT由于其精度高，不受深度范围限制，在高密度电法前期普查的基础上，有针对性的布设测试剖面，可以解决岩溶地区其基础设计问题。

3）综合物探方法（高密度电法和跨孔CT）在岩溶地区可以有效的查明岩溶裂隙和土洞的平面位置、规模、埋深，以及土洞或溶洞里面的内部填充物，可以在类似工程勘察项目中广泛推广。 参考文献：

[1]邱庆程，李伟和. 跨孔地震CT层析成像在岩溶勘察中的应用。物探与化探，2001（3）：237-240

[2]徐兴松，高文龙. 高密度电法工程地质勘察应用实例探析. 勘测设计，2012（1）：15-18.