高密度电法在新桥隧道岩溶勘察中的应用

[摘要]灰岩地区岩溶一般都比较发育，所产生的溶蚀带、溶洞等不良地质现象会严重导致工程的质量。高密度电法是一种阵列式电阻率测量方法，在灰岩分布区应用高密度电法勘察灰岩岩溶、断裂发育等，能取得较好的效果。

[关键词]灰岩 高密度电法 岩溶勘察

[中图分类号] TN382 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-7-48-1

0前言

灰岩作为可溶性碳酸盐岩，碳酸岩类矿物含量极高，通常发育溶沟、溶槽等溶蚀带以及溶洞。在灰岩地区修建隧道时，溶蚀带、溶洞等不良地质现象可能会引起隧道的渗水、坍塌等安全事故，严重影响工程施工安全及进度，甚至造成设备损失或人员伤亡。

在勘察设计阶段往往要首先进行区域性地质灾害调查，查明岩溶塌陷的分布规律与塌陷的诱发因素，然后布设钻孔进行钻探勘查。但是两者都查不到测区内的岩溶等地质体纵、横向发育情况，难以达到理想的效果。

为了使岩溶地区勘察工作更加快速、有效、经济，许多物探方法尤其是高密度电法在实际勘察中得到了广泛的应用。高密度电法不仅能够查明灰岩分布区岩溶等不良地质体的纵、横向发育及展布的情况，而且还具有测深的功能，是进行岩溶勘察的最有效的物探方法之一。

1高密度电法的工作原理

高密度电法是以岩土体的电性差异为基础的一种电探方法，通过电极向地下供电形成人工电场，其电场的分布与地下岩土介质的电阻率ρ的分布密切相关，根据在施加电场作用下地层传导电流的分布规律，推断地下地下具有不同电阻率的地质体的赋存情况。它通过A、B电极向地下供电流I，然后在M、N极间测量电位差ΔV，从而求得该记录点（M、N之间）的视电阻率值ρs= K*U/I，根据实测的视电阻率剖面进行计算、分析，便可获得地层中的电阻率分布情况，从而可以划分地层，确定异常地层等。

2工程概况及地球物理条件

2.1工程概况

新桥隧道为贵州省拟修建的贵黔高速公路的其中一个隧道，该区属灰岩地区，工点属山地丘陵地貌，地形起伏较大，覆盖层主要为残、坡积的粉质黏土、黏土等组成；下伏基岩为中～微风化灰岩。本次高密度电法测线从里程K64+950至K65+400，全长450米，实测物理点792个。

2.2地球物理条件

对于高密度电法，残坡积土层随含水量的不同，电阻率变化范围较大，本区表层残坡积粘土含水量低，一般表现为地表相对低阻，局部地表高阻；中风化基岩表现为相对高阻；岩溶、裂隙发育带和构造、破碎带在地下水在以下地段，表现为低阻，上段为高阻。这为查明覆盖层厚度和基岩起伏，以及构造、破碎带、岩溶发育等不良地质体的规模和空间展布方向提供了很好的物探条件。

3野外工作方法

本次探测采用高精度GPS定点，保证测线准确布设在设计要求的位置上。采用温纳装置，60道电极测量，测线电极点距为5m，供电电压300V，供电时间0.5s，测量前进行接地电阻检测，本次电法勘探接地电阻均小于2KΩ·m。

为使采集的数据更加精确，采取如下措施排除干扰：

①根据地形条件每隔20～40米放桩，并记录地形的突变的情况，以用作地形校正。②数据采集过程中加强数据监控，一旦发现数据出现非正常变化现象，立即停止观测，直到排除故障，再重新开始观测。

4资料处理及成果解释

将仪器内的测量数据通过传输软件传输到计算机中，运用RES2DINV高密度电法反演软件进行反演计算，然后绘制成视电阻率等值线图（详见图1）。在等值线图上根据视视电阻率值的变化特征，结合钻探、地质调查资料作出地质解释，最后绘制出物探成果解释图（详见图2）。

通过对本次物探资料的处理、解释，结合地质资料，将勘察区地层分为覆盖层（含强风化层）和中风化层，划出二个地层的分界面，对构造、破碎带等不良地质体划出其分布位置。松散覆盖层主要由残、坡积土，全（强）风化灰岩层等组成，土体松散，视电阻率变化范围为一般分布厚度4～13.0m；中风化层为中风化灰岩层，节理裂隙发育，根据剖面图，中风化层视电阻率值相对较高。在高密度电法视电阻率等值线图中，K65+140～150、K65+341～345和K65+365～372处视电阻率相对较低，物探推断上述位置岩体相对较破碎，其中K65+140～150范围内为破碎带，在K65+145处布置了钻孔，经钻探验证，在该处打出的岩芯极其破碎。

5结论

高密度电法进行二维地电断面测量，兼具剖面法与测深法的功能，有点距小、采样密度高的特点，近年来得到了广泛的应用。本次工程通过钻探验证，证明了高密度电法在岩溶地区进行勘察的有效性和可行性。物探结果具有多解性，因此在处理物探资料时，要结合区域性地质灾害调查资料和钻探资料进行综合分析，尽量减小偏差。

参考文献

[1]刘兵，李曙光.高密度电法在云南某高速公路岩溶勘探中的应用.工程地球物理学报.2008.10.

[2]董浩斌，王传霄.高密度点法的发展和应用.地学前缘，2003，10（1）：171～176.

[3]刘晓东.高密度电法在宜春市岩溶地质调查中的应用.中国地质灾害与防治学报，2002.

[4]郑传泰.高密度电法在军都山隧道勘探中的应用.物探与化探，1989.