电测深法结合地质模型在岩溶探测中的应用.pdf

1382023年4 月规划设计与勘察江西建材电测深法结合地质模型在岩溶探测中的应用柳华荣，章李坚1.青岛地铁集团有限公司第一建设分公司，山东青岛266100;2.中建国际建设有限公司，江苏东苏州215004摘要：文中采用电测深法对某地铁DK25+748-DK26+952段剖面上的地质体电性情况进行探测，得到各测点地表以下电阻率变化及分布情况，结合前期调查所得地质资料，建立相应岩溶发育地质模型，以此为平台解释电测深等值线图。分析得到的岩溶病害既满足地质体电阻率变化曲线规律，也满足岩溶发育地质规律，从而可以得到比单纯通过电阻率曲线解译岩溶病害更加准确的结果。关键词：岩溶；电测深；地质模型中图分类号：P631.325文献标识码：B文章编号：10 0 6-2 8 90（2 0 2 3）0 4-0 138-0 2The Application of the Method of the Electrical Sounding withGeological Model in Karst DetectionLiu Huarong,Zhang Lijian1.Qingdao Metro Group Co.Ltd.,First Construction Branch,Qingdao,Shandong 266100;2.CSCEC International Construction Co.Ltd.,Suzhou,Jiangsu 215004Abstract:By detecting the electrical properties,with the method of The Electrical Sounding,of the geologic body of the profile fromconstruction situ DK25+748 to DK26+952,it can be easily gained the variation and distribution of the electrical resistivity of the surveypoints.When the development of the karst hazard is analyzed,preliminary geological investigation data should be integrated to contributeto form the Geological Model of the Development of Karst topography,by which to account for the contour map got by the Method of TheElectrical Sounding,thus making the result of the analysis not only consistent with the resistivity variance,but meet the geology rules of thedevelopment of karst topography.So,we can get more precise results than the explanation of the karst hazard only by resistivity curve.Key words:Karst hazard;The method of the electrical sounding;Geology Model0引言近些年，国内地铁建设蓬勃发展，岩溶作为一种常见的不良地质，逐渐成为地铁线路施工和运营安全的重大潜在隐患 。岩溶探测存在诸多的不确定性，严重影响了地铁的正常运营 2-3。岩溶地质灾害会造成地铁隧道衬砌破坏、突水涌泥(4-5 1、地铁路基陷、中断行车等严重灾害)。因此，岩溶的准确探测至关重要。某地铁DK25+748-DK26+952段在巡检过程中发现有岩溶陷穴，线路两侧也发现溶蚀洼地、落水洞等岩溶现象，对线路的安全运营造成重大威胁。为保障运营安全通畅，需对此段沿线范围内的岩溶病害进行勘测。目前，电测深法在探测地下岩溶情况中应用较为普遍 7-91,但在解译岩溶发育情况过程中一般仅依靠物探的数据，具有很大盲目性且准确率不高。本文结合当地地质资料，包括地层岩性和构造、岩层和节理产状、节理发育程度、地表露头及附近岩体溶蚀情况等方面的调查，推测地下岩层岩溶发育的可能性，建立相应岩溶发育地质模型。采用电测深电阻率等值线和地质模型相结合的方法对岩溶发育情况进行判断，可以显著提高解译的准确率。作者简介：柳华荣（198 7-），男，山东平度人，硕士，工程师，主要研究方向为土木工程。1电测深探测基本原理电测深全称为视电阻率垂向测深法，其在岩溶探测中的应用主要是，在地表某测点通过逐次改变供电电极距，加大勘探深度，由浅人深研究地表以下地质体在垂直方向上电性的变化和分布规律，并以此推断解释溶洞、溶槽溶蚀体的位置、埋深以及规模等问题。该方法一般采用对称四极装置，设计一套极距变化比例，规定AB/2和MN/2的比值，变化间隔最小极距进行逐点探测，具有观测精度高、数据采集量大、地质信息丰富、生产效率高、探测深度灵活等特点，被广泛地应用于地质灾害、水文地质、工程地质勘察工作中。2电测深野外布置DK25+748-DK26+952区段内，选择在铁轨两侧道碴上平行布置两条测线。采用DDC-6型电子自动补偿仪，按对称四极装置，取点距为4 m，根据点距不同依次重复测量，记录每一点所测各极距下的电阻率pS值。将野外测量得到的不同测点、不同极距下的电阻率值pS通过SURFER软件处理，首先，对畸变点进行处理，采用三点平均值法对畸变点进行圆滑处理，编制视电阻率参数剖面图，对异常规律进行分析和统计，将其作相应目的层的顺层切片图，最后，结合剖面图及顺层切片图的物性与地质情况进行综合分析，相应调整曲线，剔除无效数据点，并根据曲线疏密程度和电阻率值大小等调节pS的密度、大小以及颜色等，生成方便用来139：2023年4 月江西建材规划设计与勘察解释的电阻率pS等值线图 10 3岩溶发育地质模型建立3.1地质资料经现场踏勘，某地铁DK25+748-DK26+952段岩性为厚层块状灰岩，产状为90 乙4 0，为倾斜岩层；发育有两组节理，J1的产状为310 乙7 0 J2的产状为4 0 Z88，节理发育；灰岩表层受侵蚀现象严重，在线路右侧4 3m处发现一直径5 m左右的落水洞，洞深约5 m，洞底部还有一直径1m左右的落水洞通向地表深处，有流水声音；线路左侧3m处也有两处竖向落水洞平行线路，间隔2 0 m左右，这两处落水洞是联通的，可判定地表下有暗河。在线路两侧都发现了溶蚀洼地、溶沟等其他岩溶现象。3.2地质模型建立岩溶发育模型可用于划分复杂岩溶水流动系统的结构和层级，协助地质工作者判断区域主要的岩溶发育强度、规模、形态和部位，分析深部岩溶水资源空间分布状况，开展高精度地质勘察工作 根据野外地质资料调查可知，此处岩层呈现岩层倾斜、节理发育特征，此类地层溶蚀作用的溶蚀方向与水力梯度方向一致，地表水顺着倾斜层面和节理面呈“之”字形向地表深处流动，在节理发育处，最容易发育各种溶蚀现象，沿水流方向一般较容易发育“之”字形溶隙、溶槽。溶洞一般发育在岩石破碎区，落水洞则一般与层面呈竖向斜交，溶洞与溶洞之间由较发育的溶隙连接。加之此处降水较丰富，且灰岩质纯层厚，岩溶发育比较强烈。由此分析，可以建立岩层倾斜、节理发育地质模型。4岩溶病害分布解释4.1电阻率等值线图解释原则通过pS等值线判断各种类型溶蚀现象，一般遵循如下原则。（1）石芽：电测深法对应A型曲线中段或G型首支，曲线上升角度小，一般小于2 0，多呈锯齿状或平缓波状变化，当石芽带厚度不大时，通常表现出拖拉现象。（2）岩溶竖井或漏斗：电测深曲线对应段有H型或小H型特点，此时，充填物一般为黏性物质，其上多有冲洪积物的粗颗粒成分堆积，曲线首段往往有K型变化。（3）岩溶洞穴：电测深曲线尾支在正常上升的同时，个别极距或几个极距出现突跳，突跳分三种情况：充填型，曲线呈现下跳式突变；空洞，表现为上跳突变；半充填型，是二者异常的组合，为剧烈的上跳下跌式变化。若pS等值线出现明显的梯度变化和圈闭现象，说明地下一般有溶洞或溶槽存在。（4）密集岩溶裂隙体：电测深曲线对应段上升不好，畸变比较大，上升角平均为2 0 30。（5）局部岩溶裂隙：电测深曲线仅在个别极距或者某几个极距上出现弱变异常，总体上升比较好，趋势角多在30 4 0。（6）完整基岩：电测深曲线表现为近4 5 上升的高阻标准型。基岩表部石芽发育，曲线为A型；反之，则呈G型。4.2岩溶病害解释结合电阻率等值线解释岩溶发育的一般原则和倾斜岩层、节理发育岩溶发育地质模型，可对DK25+748DK25+948段1线地层溶蚀现象分布做出较为合理的解释：（1)DK25+803左侧定为溶蚀破碎带；（2）DK25+766地表处规模较小的洞为干洞，其余溶洞和落水洞均为充填或半充填；（3）溶洞和溶洞、溶洞和溶槽之间都有多条溶隙相连，构成水流通道；（4）DK25+803右侧电阻率比较高，溶蚀现象发育地带电阻率较低，且依据pS等值线所解释出的溶蚀现象不能满足岩溶发育一般规律，我们将其解释为基岩稳定区。在后期钻探注浆治理过程中，DK25+766和DK25+754处分别发生掉钻现象，DK25+772处第2 个溶洞也得到揭露，可见，通过电测深法一般岩溶解释原则与岩溶发育地质模型相结合的方法判译岩溶分布，可明显提高探测的准确率。5结语对某地铁DK25+748-26+952段进行岩溶探测时，采用对称四极电测深法测得不同勘探深度地质体电阻率，应用SURFER绘制电阻率等值线图，掌握地表以下地质体电阻率变化及分布规律。根据本区段内可溶岩产状、层理节理发育密度等地质资料，结合岩溶发育基本规律可建立岩层倾斜、节理发育这一地质背景下的岩溶发育模型，以所建立的岩溶发育模型为基础，对电阻率等值线图进行解译，可得到岩溶病害的位置及埋深。其他地质背景下的可溶岩，都可以按照该理论建立相应岩溶发育地质模型，提高电测深法进行岩溶区域病害探测的准确率。参考文献【1唐雨生，苏培东，喻洪平，等.中国岩溶区地铁工程主要地质问题研究J】.地下空间与工程学报，2 0 2 2，18（S1）：2 96-30 4.2王乾龙，何明峰，邓瑞，等，电测深法在高地铁基岩溶注浆效果检测中的应用J】.铁道勘察，2 0 2 2，4 8（6）：8 9-95.3邹小新.宜万地铁运营期地质灾害风险管理体系研究D.北京：北京交通大学，2 0 14.4李金峰.地铁运营条件下隧道隐伏高压岩溶裂隙水处理.施工技术，2 0 17，4 6（1）：8 0-8 4.5张鹏.运营地铁岩溶隧道突涌水灾害原因分析与处治技术J】：国防交通工程与技术，2 0 2 2，2 0（6）：4 6-5 1.【6 肖旺.京广地铁路基覆盖型岩溶塌陷整治关键技术J.路基工程，2 0 2 1（6）:2 10-2 14.7刘强。基于电测深技术的叙大地铁震东车站岩溶勘察研究【D成都：西南交通大学，2 0 18.【8】唐毅电测深法在南广地铁岩溶注浆效果检测中的应用分析D.成都：西南交通大学，2 0 11.91任新红，谢强，郑立宁，等，电测深法岩溶路基注浆质量检测模型试验研究J水文地质工程地质，2 0 11，38（5）：4 9-5 3，57.【10】姜杰.直流电测深法在山西某煤矿第四系松散含水层精细探测中的应用J.中国煤炭地质，2 0 2 0，32（9）：7 4-7 8.【11】龚星.基于溶解潜力的岩溶发育数值模型及其应用研究【D.武汉：中国地质大学，2 0 16.