岩溶地区地质勘察综述
2016-10-17
1、引言
岩溶地区在我国分布十分广泛,以广西、四川、云南、贵州最为发育, 其余如湖南、广东、浙江、江苏、山东、山西等地均存在规模大小不同的岩溶地区。由于地表水和地下水的溶蚀作用, 发育着各种类型的岩溶地貌和岩溶形态, 产生沟槽、裂隙和空洞。岩溶勘察的目的在于查明对建筑物场地和地基有影响的岩溶的发育规律, 岩溶形态的分布、形状、规模, 岩溶水情况对土层的工程性质等, 并对建筑场地的适宜性和地基的稳定性作出评价。
不同地质时代的可溶性岩层,由于岩溶在时间和空间上发育的不均一性,造成岩溶地区的地质情况非常复杂, 因此在进行岩溶勘察时,仅靠传统的地质方法难以得到满意结果，因而采用合理的勘察方案和勘察方法就显得尤为重要。本文在多年来在岩溶地区工程勘察的经验的基础上，收集相关工程资料和他人的研究成果并加以综合整理、分析和研究, 总结出适用于岩溶地区工程地质勘察的方法。
2、岩溶工程地质勘察的地质方法
2.1 钻探
钻探是工程地质勘察最直接的勘探手段。主要受地形条件影响较大，特别是对于铁路工程勘察，交通和机具搬运、安置等都很困难，因此物探对于铁路岩溶地区工程地质勘察显得尤为重要。对于交通方便的地区，几乎任何条件下均可使用钻探方法。钻探工作是了解一定深度范围内的岩溶发育情况, 尤其当地表无岩溶现象或有覆盖层时, 结合地质调查和物探资料, 根据工程具体情况布置钻孔。工程地质勘察中使用的钻探方法较多, 因而要根据具体情况选用适宜的钻探方法和机具, 此外,为了利用钻孔更好地了解地下地质情况,配合钻探, 往往要进行钻孔压水试验或抽水试验等水文地质工作。
2.2 静力触探
静力触探手段在工程地质勘察中主要是用来确定软土、粘性土和砂类土的承载力。静力触探用于覆盖型岩溶工程地质勘察，主要是查明第四系覆盖层中有无隐蔽土洞存在、土洞的规模及埋藏位置、 疏松裂隙带的分布及其范围等。其方法是: 在依据钻探、物探资料进行了初步稳定性分区的基础上有针对性的布置静力触探孔， 结合具体情况,解释静力触探PS-h是否出现异常值来推测有无土洞或裂隙带。
在覆盖型岩溶工程地质勘察采用静力触探方法，解决了钻探、物探手段受到技术和经济上的限制或场地的限制时，为探明覆盖层中潜蚀作用的分布范围和强度提供了简便的方法。在综合勘探中合理使用静力触探手段可以提高勘测质量、缩短勘测周期。另通过静力触探与其它物探方法相结合可以用来探明土层中隐伏土洞与扰动土层。
3、岩溶工程地质勘察的物探方法
3.1 遥感技术
遥感技术是根据电磁辐射的理论, 应用现代技术中的各种探测器, 对远距离目标辐射来的电磁波信息进行接受, 传送到地面接收站加工处理成遥感资料( 图象或数据)用来探测识别目标物的整个过程。它是建立在现代物理学、数学、电子计算机技术和地学规律基础之上的。具有调查面积大,重复性好等特点,遥感图像能宏观而真实地反映地表特征和各种地质现象的空间关系，遥感影像视域广阔、信息量大, 在识别岩溶地貌形态、岩溶层组划分及地质构造特征等方面, 具有其它勘测方法所不及的优点, 尤其更适用于我国南方裸露型岩溶地区。地球资源卫星遥感、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, 被广泛应用于岩溶地区工程地质勘察。遥感在新建铁路选线、水利水电工程区域稳定性评价、岩溶水库渗漏分析等方面都发挥了重要作用。
3.2 地球物理勘探
采用地球物理方法对岩溶进行探测是岩溶地质调查的重要手段。岩溶洞穴与其围岩之间一般存在较明显的密度、速度和电性等物理性质的差异, 目前, 适用于岩溶勘察的物探方法主要有电阻率法、微重力法、钻孔电磁波透视法、五极纵轴电测深法、地震层析成像技术、瞬变电磁法、地质雷达等。物探方法的综合应用能有效查明了岩溶的分布范围、埋藏深度和发育情况。本文在总结资料的基础上, 对各种方法的优缺点、勘察效果和适用条件进行介绍。
3.2.1直流电法
直流电法是以岩层电学性质的不同为基础，通过观测电场变化规律来解决地质问题的一种勘探方法。不同岩性由于成分和结构不同而具导电性的差异。直流电法的原理就是根据导电性差异来了解岩层分布和地质构造形态的方法。直流电法常用的电测深法和电剖面法两种，电测深是探测沿垂向深度变化的地质信息；电剖面是了解沿横向电性变化情况。另外直流电法还有高密度电法、三维电法、自然电场法、充电法、激发极化法应用时应根据工作条件和探测要求选用相应的观测方法和观测装置。
3.2.2瞬变电磁法
瞬变电磁法是利用不接地回线源向地下发送脉冲电磁场（一次场），在一次脉冲电磁场的间断期间，利用线圈观测二次涡流场的方法。瞬变电磁法应用广泛，在接地条件差和高阻围岩中区分低阻目标物，利用多测道剖面曲线识别覆盖层下是否赋存低阻异常体。适用于探测隐伏断层破碎带、覆盖层、地下古河道、岩溶、洞穴等、堤防和防渗帷幕隐患探测、地下水和地热源探测等，也可进行分层探测。
3.2.3地震波法
地震勘探是研究由人工激发的地震弹性波在岩土介质中的传播规律，以探测地层和构造的分布形态。地震勘探正是利用地下介质传播条件变化特征来查明地质问题。根据所采集的地震波在介质中的传播速度与振幅、波形特征等来划分介质的物性、岩性及结构等。
（1）反射波法。反射波法是利用反射波沿测线的反射时距曲线来确定反射界面深度与构造形态。反射波法可探测基岩面上覆盖层厚度。反射波法适用于划分地层界线、查找地质构造、探测不良地质体的厚度和范围、隧道施工超前预报。
（2）面波法。面波（瑞利波）法是一种新兴的岩土原位测试勘探方法，利用面波的频散特性和传播速度与岩土物理力学性质的相关关系，来解决工程地质问题。适用于探测浅部地层中的岩溶洞穴等不均匀体、评价路基基床质量和地基整治加固效果。
3.2.4电磁波法
电磁波（CT）探测方法是在两个钻孔之间进行，一个孔发射电磁波，另一个孔接收电磁波，通过探测孔间地层对发射电磁波的吸收程度，来推断解释两孔间的地质及构造情况。电磁波层析成像适用于在钻孔中探测钻孔间或钻孔周围的岩溶洞穴、破碎带等。
3.2.5地质雷达
地质雷达是基于地下介质的电导率、介电常数等电性参数的差异, 利用高频电磁脉冲波的反射探测地下介质分布的一种物探手段。高频电磁波在介质中传播时, 其路径、电磁场强度和波形, 将随所通过介质的电性特征及几何形态而变化, 故通过对时域波形的采集、处理和分析, 可确定地下界面或目标体的空间位置及结构。适宜于探测浅埋藏的岩溶、洞穴、构造破碎带、层间构造带、岩性分界面，也可用于浅部分层和土层内部浅埋藏洞穴的探测。
4、结束语
物探的每一种方法的应用都有其应用的前提， 只有在满足前提条件下的勘察效果才会是好的。因此, 在确定使用何种物探方法之前，正确地分析判断场地的地质情况是非常重要的，采用综合物探,可以取得更好的效果。将物探应用到工程地质勘察中，能降低勘察成本，缩短勘察工期，提高勘察工作质量，但不能忽略钻探作为最基本的工程地质勘察的勘探手段所发挥的重要作用。每种方法都有各自的优缺点及适用条件， 应取长补短，互为补充。大量的工程实践表明，物探定性配合钻探定量，能更好地了解工程地质情况，为设计提供准确的依据。
参考文献:
[1] 岩土工程勘察规范(GB50021-2001)[S]. 中国建筑工业出版社,2001.
[2] 贵州省交通规划勘察设计研究院.岩溶地区公路工程地质勘察技术指南[M].2007.
[3] 高金川. 岩土工程勘察与评价[M].武汉:中国地质大学出版社.
[4] 赵卫楚等. 综合物探在厦成高速岩溶地质调查中的应用[J].勘探地球物理进展，2008，31(2):154～157.
[5] 石东虹，段辉云. 深度探讨岩溶地区工程地质勘察的合理方法[J]. 科技资讯，2010，(4):32～33.
