物探方法在工程地质勘查中的应用

摘 要：本文结合工程实例，详细介绍了联合剖面法和视电阻率测深法等综合探测方法在工程地质勘查中结合应用，并在勘查结果资料整理的基础上，对地质异常特征推断分析进行了详细论述，对地质勘查结果进行了评价。
    关键词：联合剖面法；视电阻率；工程地质勘查；推断分析
   
    1 拟建场址地质概况
   
    1.1 勘查目的任务
    湖南一新建大型工业厂房工程，占地约40hm2。第四纪浮土覆盖，野生植被不发育；地形由西向东逐渐抬高，标高在200m～225m之间。本次勘查的目的任务是：初步查明场地覆盖层厚度，洞穴分布及断裂分布特征，为场地建筑的适宜性作出评价。
   
    1.2 地质地球物理特征
    1.2.1 场区地质特征
    场区均被第四系(Q4)冲积层覆盖，总厚约6～18m。上部主为粉质粘土(含耕植土)，下为5～10m的砂层和砂卵石土层，砂卵石层中含有砂金，场地内留下了显露和隐覆的古采金空洞，大多垮塌或半充填，分布无规律，给工程勘察和设计带来了困难。
    下覆基岩为白垩系下统(K1)红色粉砂岩和砾岩。
    1.2.2 地球物理特征
    场区地质断面模型为：粉质粘土——砂卵石土(采金空洞)——粉砂岩——砂砾岩，经物性调查，该地质模型的视电阻率特征如表1：
    从表1中可见：
    ①第四第全新统与下覆自垩系地层存在一个数量级的视阻率差异，二者存在较明显的电性界面，利用视电阻率探测法，可圈出第四系厚度及基岩起伏面。
    ②残留采金空洞表现为高电阻特性，其与砂卵石土与下覆红色粉砂岩有明显的电性界面、电剖面中的高阻异常为采金空洞的表征。
    ③充水裂隙为低电阻特征，其与完整围岩(砂砾岩)存在显著的电性差异。
   
    2 勘查方法技术
   
    根据勘查目的任务及场区地球物理特征，本次勘查采用电阻率探测法中的联合剖面法和测深法。
   
    2.1 联合剖面法
    主要探查采金洞和基岩中的断层裂隙带。根据探测目标的大小和形态及现场试验，测量装置为AO(BO)极距120m，MN=20m，点距10m，无穷远极。C＞5AO。
    测线方向基本垂直预测目标的走向，即111°～291°(线距20m)。除此设计了4条21°～201°方向的测线。
    数据处理和图件绘制均在计算机上实现，最终编制联合剖面曲线平面图(见图1、图2)。
   
    2.2电测深法
    目的主要探查第四系覆盖层厚度及基岩起伏形态。从地球物理特征中可知，第四系各岩性土层与下覆自垩系砂砾岩电性差异较大，采用电测深可以解决覆盖层厚度问题。
    场地较平坦，且覆盖层厚度小于20m，为此选用四极对称电测深装置，最大供电极距(AB)220m，测线方向为111°～291°，测点距40m。
    数据处理与成图：各测点数据提取——各测深点高程提取和格式化一同剖面测深点数据转换成RES2DINV格式——反演——结果输出——在 AutoCAD2000中制作视电阻率测深断面图和基岩等深线图(见图3)。
   
    3 勘查成果
   
    3.1 根据联合剖面和电测深资料，场区内存在两个砂金古采空区。
    一区位于5、4、3线间，长约60m，宽约30m，走向NE22°左右，埋深3～10m。(见图1)。
    二区位于场区东南角，长大于100m，宽度大于40m(东南超出场地，未见边界。走向NE30度，埋深3～8m)。
    推断分析依据：
    ①联合剖面pAs～pBs出现同步高阻的特点，其阻值多在150～300Ω·m间，两侧为相对的低阻区块。见图1。
    ②电测深成果反映了第四系厚度加厚区，其厚度10～18m，为砂卵石层加厚区，有利于砂金矿的富集，是砂金的目标区。
    ③地面调查两处均有古老的人工堆积土，据访问，上世纪三十年代有采金活动。
   
    3.2 根据联合剖面资料分析，场区内存在一条断层裂隙带。
    该断裂带异常特征是，在2、3、4、5及9、10线上，有明显的低阻正交点，见图1及图4。在图4中，pAs与pBs出现低阻正交点，根据物性特征，在基岩中出现的线性低阻应是断裂裂隙所致，根据pAs与pBs的不对称性及pBs曲线斜度特征，断层面倾向北西西，倾角45～50度的张性正断层。断层走向NE20度左右，断续延长约750m左右，规模较小。
   
    3.3 基本查明了第四系土层厚度和基岩起伏面特征
    根据电测深曲线类型并经定量解释，构制了场区第四系等厚度图(见图3)。
    场区内电测深曲线类型有两种，即G型和HK型(见图5、图6)。
    G型曲线为两层地质断面，曲线的前支为低阻，阻值为35～50Ω·m，其视电阻率相当第四系粉质粘土和砂卵石土(含水)，故推断为第四系冲积层。尾支为高阻层，曲线呈30～40度角度上升，经定量解释，视电阻率1000Ω·m以上，应为下覆白垩系砂砾岩(见图5)。因此G型曲线反映了第四系与基岩接触的地电断面特征。
    KH型曲线反映了四层地电断面特征，曲线的前支为低阻层，应为第四系粉质粘土和砂卵石土；第二支曲线呈35度以上的角度上升，定量解释其阻值大于2000Ω·m的高阻，且厚度小于10m，推断为采金空洞或塌落洞，第三支曲线为下降曲线，定量解释阻值多在80～120Ω·m间，且厚度多小于5m，推断为第四系砂卵石土(含水)；曲线末支呈35°左右的上升曲线，阻大干1000Ω·m，且厚度大，应为下覆白垩系砂砾岩(见图6)。因此，该类型曲线的前三层为第四系冲积层，H特征点为第四系与下覆基岩的分界点。
    据此对电测深曲线进行了正、反演计算，计算出各测点第四系厚度值，最终构制了场地基岩面等深线平面图(图3)。从图3中可见，场区内存在两个基岩凹陷段，其他地段，基岩面较平整。
   
    4 结语
   
    4.1 运用联合剖面和对称四极电测深法，基本查明了场地覆盖层厚度和基岩起伏面特征，圈出了两个砂金采空洞穴区和一条断裂带，为拟建工程规划和详勘提供了依据。
   
    4.2 两个釆金空洞区，虽埋深较小，但稳定性差，宜作为建筑物避让区。断裂规模小，且稳定，对建筑物影响小。
   
    4.3 采用物探综合方法，较快速(工作周期22d)和经济有效的查明了场地工程地质条件，在地形条件较好，物性差异明显的其他场地，可大胆采用物探方法进行工程地质勘查。 来源: 《www.jianzhu518.com》.