高密度电阻率法在高速公路岩溶区的应用

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 高密度电阻率法在高速公路岩溶区 的应用 摘 要：灰岩分布区岩溶发育易 引发地面塌陷，是诱发公路、桥梁、建 筑物等工程设施地质灾害的主要隐患。 近几年来，灰岩分布区应用高密度电阻 率法对第四系土洞、灰岩岩溶及断裂发 育等进行勘察，取得了较好的效果，高 密度电阻率法由于采集信息量大、分辨 率高等优点，正在广泛用于地质灾害勘 查及工程勘察。 中国论文网 /2/view-12911827.htm 关键词：高密度电阻率法；岩溶 勘察；应用 0 引言 灰岩是一种特殊的岩石，作为可 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 溶性碳酸盐岩的灰岩分布区，通常发育 溶沟、溶槽等溶蚀带和溶洞，甚至引发 上覆第四系内部土洞发育，灰岩地区岩 溶、土洞发育的地段，在地下水动力条 件改变或机械振动等因素诱发下，常常 发生地面塌陷等地质灾害。在灰岩分布 区进行高速公路、桥梁等基础工程施工 时，溶洞、土洞的发育会引发塌陷而影 响工程施工，甚至引发重大安全事故。 因此，在勘察设计阶段，查明工程区域 内岩溶、土洞等不良地质体的发育、分 布情况，并进行相应的处理，是十分重 要的。 1 灰岩区电性基本特征 第四系松散层电阻率值一般为 n100n101 m，砂、卵石成 份较高时可达 n102 m；灰岩的 电阻率值较高，一般达 n103n 104 m，灰岩与第四系的电阻率值 存在明显差异。通常情况下，第四系内 部土洞发育时，要么是空的，要么是填 充很松散的土，形成相对的高阻异常； -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 灰岩内部形成的溶洞由溶蚀带逐渐溶蚀 形成，多充填有水土，从而形成相对的 低阻异常，完整灰岩则呈现高阻异常； 断裂带位置容易形成溶蚀，而使得断裂 带上、下盘围岩通常存在明显的电性差 异。由此可见，在灰岩分布区具备应用 高密度电法了解灰岩埋深、分布情况、 查明土洞、溶洞、断裂发育情况的地球 物理前提。 2 高密度电阻率法简述 高密度电法是近几年来发展起 来的物探方法新技术，具有获取信息量 大、分辨率高、能够直观反映地下电性 异常体形态、工作效率高等优点，广泛 用于灰岩分布区地质灾害勘查及工程勘 察。 2.1 方法特点 高密度电法属直流电阻率法， 原理与传统的电阻率法基本相同,其差别 是高密度电法在观测中设置了较高密度 的测点，现场测量时，只需将全部电极 布置在一定间隔的测点上进行观测。高 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 密度电法测量系统采用先进的自动控制 理论和大规模集成电路，使用的电极数 量多，而此电极之间可自由组合，这样 就可获得覆盖式的地电信息，测量结果 为二维视电阻率断面。所以高密度电法 是一种成本低、效率高、信息丰富、解 释方便、勘探能力显著提高的电法勘探 新方法。 2.2 装置选择及资料解释 在灰岩分布区应用高密度电阻率 法对第四系土洞、灰岩岩溶及断裂发育 等地质灾害进行勘查时，通过反复的工 作试验，对不同装置的测量结果进行比 对，认为温纳施伦贝尔装置和三极装置 测量的地电断面，对地下结构的反映更 为精细、清晰，同时三极装置排列可进 行滚动测量，易于实施长剖面测量。因 此在实际工作中，多采用温纳施伦贝尔 装置和三极装置进行测量，电极间距 5 m10 m，剖面数 N =916，保证每个 电极接地良好和电缆的漏电检查。 高密度电法野外观测数据经通 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 讯进入计算机后，经过 BTRC 程序转换 成可供 Res2dinv 程序应用的数据格式， 利用美国 AGI 公司的 Res2dinv 程序进 行正反演计算，资料解释主要依据 Res2dinv 程序的反演计算结果进行综合 分析对比，剔除因地形或电极周围的局 部不均匀体所引起的干扰异常，去伪存 真，最终形成地质解释图。根据地电影 像法在横向和纵向上的电性变化，划分 不同的电性层，结合地质调查结果及以 往的电性资料综合分析，将电性层转化 为地质层位，进而达到确定岩溶的发育 程度、松散堆积层的厚度及断层的位置。 3 结果分析 近几年来，我们应用高密度电法 在云南大保（大理保山） 、曲胜（曲 靖胜境关） 、保腾（保山腾冲）等 高速公路岩溶区域路段进行地质勘察工 作，取得了较好的资料和经验，下面简 单介绍几个实测剖面。 3.1 某高速公路实测剖面 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 (K284+880) 云南某高速公路 K284K286 路 段为挖方路段，挖方高度为 38m，该 路段路基部分开挖至路基设计标高时， 显露出直径大小不一的多个孔洞多个， 人工插入钢钎发现孔洞深浅不一，伴有 涌水现象，洞口有扩大趋势。为了查清 地下孔洞的分布范围，在 K284+880- K285+200 路段，沿路线方向布置了五 条高密度电法勘探剖面，图 1 是 3 剖面 实测高密度电法三极装置的反演结果。 从勘测结果看出，此断面上有 3 块电阻 率低值区，推断为溶蚀裂隙的反映，第 一处是 K284+890- +904 处段，其上顶 相对埋深约 15.9m；第二处是 K284+940- +950 段，其上顶相对埋深约 7.9m；第三处是 K284+967- +972 段， 其上顶相对埋深约 10.5m；上部第四系 松散层中无明显的土洞存在。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 3.2 某高速公路实测剖面 DF2(K53+500) 某高速公路的 K53+500 处设计为 高架桥，桥墩高于地表近 100 m，因此， 对大桥基础地质条件要求很高，布置 DF2 电法剖面就是为查明该桥基础岩溶 发育情况。从图 2 可看出，其顶部断续 相连的层状高阻体为地表冲积、残积碎 屑物，由于高程位于地下水位以上而电 阻率高。下部电性均一的高阻体是岩溶 不发育的完整灰岩。中部低阻体为岩溶 发育带，因含水而呈低阻体。从反演图 可看出，该处谷地 40m 以上岩溶发育， 从低阻体呈圆形形态这一特征来看，岩 溶以溶洞为主。故大桥持力层应设计在 40m 以下完整的灰岩上。DF2 剖面地质 解释图见图 2 3.3 某高速公路实测剖面 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 DF3(K53+500) 某高速公路 K53+500 处区域地貌 类型为残丘坡地，测线布设在其中较为 平坦的坡中，岩性为灰岩，上覆 1 m3 m 残积红土。目的是探测该类地貌单元 岩溶发育程度。从图 3 可看出，整个剖 面基本由高阻构成，应该为完整的灰岩 层，岩溶不发育。浅部较薄的低阻体， 也很均一，说明浅部基岩中溶隙发育， 含水而呈低阻。野外从河谷两侧可看见 浅部残积层下灰岩岩溶主要以石芽、溶 隙为主。对应的高密度电阻率地质解释 图见图 4 4 结语 通过以上的实例说明在断层破碎 带的电性特征主要以条带状低阻带或电 性结构界面为主。岩溶发育带在电性剖 面上的电性特征与其岩溶形态、地下水 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 位有关。处于地下水位以下的岩溶带充 水，而呈低阻；处于包气带中的岩溶发 育带呈中阻特征。岩溶以溶洞为主时， 电性结构不均匀，若以溶隙为主时，电 性结构均一。由此可见，在公路灰岩分 布地区进行土洞、岩溶及断裂等地质灾 害勘察中，高密度电法选择合适的装置 和解释方法，以地质