岩溶区地下溶洞综合物探探测试验研究——以福建省永安大湖盆地为例

基于隐伏岩溶区地下溶洞的发育特征对城市开发建设的影响,利用综合物探方法开展灰岩区地下溶洞探测试验研究,获得地下溶洞探测物探方法的有效性具有重要的理论意义和应用价值.通过对包括福建永安大湖盆地内两处岩溶国家地下水监测井钻孔旁在内的三条综合物探剖面选用电测深法、高密度电法和微动探测法进行试验,并与钻孔资料进行对比分析、总结各种方法的岩溶物性特征,为探测地下溶洞提供物理依据.试验结果表明:区内地下溶洞在电测深和高密度电法勘探结果上主要表现为低阻异常,在微动探测成果上表现为S波速度低速异常;视S波速度为300～850 m/s及视电阻率小于100Ω·m的半圈闭低阻异常,可作为研究区判断地下溶洞的地球物理依据.上述三种地面物探方法探测地下溶洞的有效性依次是:电测深法高密度电法微动探测法.对隐伏岩溶大范围进行地面探测时应结合测区的实际条件(如地质构造、地下水、溶洞充填物等情况)选用综合物探方法,并进行对比映证,从而揭示研究区的隐伏溶洞的分布发育规律,以此来指导岩溶区工程勘察,为钻探孔布置提供地球物理依据,减少钻探工程量和缩短探测周期.     

地质雷达探测岩溶洞穴物理模拟研究

岩溶分布十分广泛,地下岩溶洞穴严重威胁着工程建设和人民的生命安全.了解岩溶地区的地质构造和岩溶发育规律,准确勘查地下岩溶洞穴,为各部门的工程设计与施工处理提供可靠的依据显得十分重要.地质雷达是采用高频电磁波、宽频带短脉冲和高速采样技术的一种新型的物探方法.由于该方法具有工作效率高、分辨率高和异常图象直观等突出优点,因此,该方法广泛应用于工程勘察中.多年来,在中国的铁路、公路、电站和机场等工程建设中,我们应用地质雷达方法作了大量的试验研究和生产工作,采集到了一些具有代表性的地下溶洞、溶缝和岩溶破碎的雷达图象,也积累了地质雷达探测地下岩溶洞穴的一些重要经验.本文从地质雷达探测地下岩溶洞穴的基本原理出发,从理论上对溶洞、溶缝和破碎带等的雷达图象进行模拟计算,提出了常见的地下岩溶异常的基本雷达图象特征,再结合典型的地质雷达图象实例,阐述了地下溶洞的埋深、规模、空间分布形态等判识方法.     

探地雷达在基坑岩溶勘查中的应用

在山东省的中部地区,城市建筑物大都经过岩溶十分发育的灰岩区。因此,建筑物施工中会遇到很多的溶洞、溶蚀带等各种不良地质现象,为保证施工安全,减少地质灾害损失,必须在工程施工前开展岩溶灾害等探测工作。探地雷达具有分辨率高、定位准确、快速经济、灵活方便、剖面直观、实时图像显示、无损探测等优点,已在岩土工程勘察等方面取得了较好的效果【1-3】,笔者结合济南市章丘项目实例,探讨探地雷达在灰岩岩溶、溶洞中的相关应用。     

综合地球物理在灵渠工程地质调查中的应用

应用高密度电法、地质雷达及面波测试等综合地球物理方法,解决广西兴安灵渠渗水治理工程中地质调查的实际问题.采用高密度电法探测场区地层情况及秦堤渗水病害情况;地质雷达方法探测探明了场区表层土体密实度及空洞情况;面波测试进行了场区覆盖层速度分层及不良地质现象判定.最后,综合分析三种物探方法的探测结果并将其与后期钻探成果进行了对比验证.结果表明:综合物探探测成果与后期钻探验证结果一致.工程实践表明,采用多种物探方法相互印证,对比解译分析在工程地质调查中是必要的也是十分有意义的.     

红层区岩溶塌陷调查地球物理勘探技术应用研究

探讨了高密度电法、高精度重力法、地震反射法和主动源面波法在浅覆盖红层碎屑可溶岩塌陷地区对土洞和浅部溶洞的探测效果.通过各方法与动力触探、钻探资料的对比发现:地震反射法能评价潜在土洞的大小和埋深,在地震反射时间剖面上呈现同相轴错断、缺失的特征.不同极距的高密度联剖曲线正交点点位能评价溶洞的发育方向;反演的横波低波速段和电阻率剖面低阻圈闭区、"V"型区与溶洞的顶底板埋深吻合;在同等探测深度情况下,小点距的高密度电法具有更高的分辨率.高精度重力布格曲线上的"V"型低值区能定性评价潜在土洞和溶洞的发育.在红层塌陷区进行地球物理调查时,对土洞的探测推荐使用地震反射法和高精度重力法组合,对浅部溶洞的探测推荐使用高密度电法、主动源面波和高精度重力法组合.     

宁波轨道交通暗浜勘察物探方法研究

河流被填埋后形成的暗浜是城市基础工程建设的重要安全隐患.因填埋物成分复杂,结构松散,未探明的暗浜在地铁盾构施工、地下车站深基坑开挖中可能引发坍塌等安全事故.本文以宁波轨道交通暗浜勘查为例,研究二维微动剖面探测法、瞬态瑞雷波法、高密度电法三种物探方法探测暗浜的有效性.结果表明:这三种物探方法都暗浜具有较好的探测效果,显示暗浜填埋区异常形态总体一致,与钻探揭示的暗浜底界深度,误差分别小于4%、7%、7%,能满足工程精度要求.二维微动剖面探测和瞬态瑞雷波法抗干扰能力优于高密度电法,更适用于城市工程勘察,而采用天然场源(微动)的微动探测法则在闹市区强干扰环境下的轨道交通勘察中更具技术优势.以上述三种物探方法为主、配合地质调查及少量钻探,是实现暗浜"无损"、高效探测的主要途径.     

综合物探法在矿区岩溶地面塌陷勘查中的应用

以某矿业公司岩溶地面塌陷勘查工程为例,利用高密度电法和地震映像结合的综合物探法对复杂岩溶地面塌陷地质灾害进行物探勘查,得出重点区域岩溶发育区探测结果;推测次重点区域测线剖面有相对明显的高低阻异常带的原因;对次重点区域各测线剖面的各反射波(组)进行原因分析.结果表明:地震映像法解释的岩溶发育区可看作是岩溶发育重点区;次重点区域测线剖面高低阻异常带明显的原因多样;次重点区域波组的起伏变化异常可能与岩溶空洞异常有直接关系,与地层变化有间接关系;证明综合物探法进行岩溶地质勘查的有效性,为塌陷区的圈定提供理论依据.     

高密度电法在黑方台地下水探测中的应用

由于农业灌溉,黑方台台塬边共发生了120余次黄土滑坡,严重威胁当地居民的生命财产安全.研究表明,该地区滑坡的主要诱因是黄土层中不断抬升的地下水,故对研究区滑坡的诱发形成机理展开分析探讨,就不能脱离对该地区黄土层中地下水分布规律的研究.基于此,本文运用高密度电法,对黑方台台塬内部及塬边滑坡区的黄土层中地下水分布规律进行探测研究.据三条物探剖面探测结果可知:1)研究区地下水中矿化度高,可断定其来源为农业灌溉;2)台塬内部黄土层中的地下水水位较为平缓,汇向台塬东北侧一带;3)而塬边水位骤降,趋势与滑坡地形基本一致,且滑坡坡顶处有局部水位抬升现象.物探结果与钻孔数据结果基本吻合,证明运用高密度电法对研究区地下水位进行探测是一种可靠的方法.     

综合物探方法在城市地铁岩溶勘察中的应用

城市地铁工程中经常遇到岩溶等不良地质现象,勘察阶段需要查明其发育的位置及规模。然而,地下岩溶分布的隐蔽性、城市环境的复杂性使得岩溶勘察具有相当大的难度。本文采用综合物探方法对南京某地铁工程的岩溶发育情况进行了探查,分析以等值反磁通瞬变电磁法、弹性波CT法为主的综合物探方法在岩溶探测中的应用效果。      

综合物探方法在石膏矿采空区探测中的应用研究

为探讨综合物探方法在石膏矿采空区探测应用的适宜性和局限性,本文以荆门市石膏矿采空区为研究对象,选用高密度电法、激电中梯法以及地震映射法等综合物探方法开展石膏矿采空区探测工作,辅以钻探工作加以验证,对以上三种物探方法在石膏矿采空区探测的适用性和优缺点进行了对比分析.分析结果表明:高密度电法高效便捷,但其精度有限,可以用于圈定采空区的大致分布和范围;激电中梯法能简单直观地查明采空区充水现状,其勘查结果对石膏矿采空区稳定性分析及发展趋势预测十分重要;地震映射法精度高,探测效果好,可用于石膏矿采空区治理靶区的详细勘查,但其工作效率低,且无法查清采空区的充水特征.综上可知,在石膏矿采空区勘查实际应用中,应根据不同的地质条件以及勘查目的,合理选用物探方法组合及试验参数,对各方法的成果要相互验证,取长补短,才能有效提高勘查成果准确性和可靠性.     

水域电法在江、湖穿越工程中应用

水域电法在水底隧道物探中得到广泛应用,对比瞬变电磁(TEM)等其它物探方法,其中高密度电法(DC)采用不同排列布置可达到不同勘探效果和深度.以中缅输油管道工程澜沧江8号断面水域电法勘探为例,采用单极-单极排列由48电极的水下电缆,96米排列长度达到了近90米勘探深度.对电阻率剖面给出地质解释,通过与水中地质钻孔柱状结果对比,说明这种方法在水域物探中适用性和有效性.     

地球物理方法对城市活断层的探测与研究

采用综合地球物理方法对长春市活断层进行探测,实践证明,利用联合剖面法、高密度电法、地质雷达、瞬变电磁法、高分辨率地震和重磁方法等,在研究活断层的位置、产状与形态上均具有很好的作用,针对城区干扰因素多环境复杂等不利因素,通过采用新的数据处理方法技术,取得了理想的探测效果,为今后开展活断层的探测与研究提供了借鉴.     

物探方法在水库坝基渗漏勘探中的应用

近年来物探方法在坝基勘探、活断层探测、溶洞探测和基础检测等工程中得到广泛应用,并取得了令人瞩目的成绩。本文介绍了在某水库坝基渗漏勘探开展物探工作的情况,取得了满意的结果,表明应用多种物探方法对解决工程问题具有较好的效果。     

综合地球物理勘探快速获取城市待建区浅部三维地质特征:以成都市天府新区独角兽岛为例

尽管在城市中使用地球物理方法进行探测会受到复杂人文干扰、施工场地有限的挑战,但是相比于昂贵且具有破坏性的钻孔勘探,在城市采用无损的地球物理勘探带来的好处还是远远超出了其限制.本文以成都市天府新区独角兽岛为试验区,在提前了解其地质背景和研究区工况现状的前提下,采用地质雷达、高密度电阻率法组合地球物理方法,对试验区1 km2的面积开展了综合地球物理勘探,地质雷达主要用于30 m以浅的地质结构精细分层,高密度电阻率法重点对30～100 m深的地层进行约束分层.为了提高分层精度,测点及地表起伏形态通过RTK测量控制,最终通过综合地球物理信息、RTK测量信息和钻孔信息,快速获取了试验区100 m以浅的三维地质特征,为正在开展的独角兽岛地下空间规划及施工建设提供了重要的基础资料.     

综合物探技术在大坝渗漏探测中的试验研究

随着我国水库大坝建设的快速发展,水库大坝病害检测与治理问题需要得到重视.但是,由于水库大坝现场环境的不同,以及大坝渗漏的程度不同,目前常用的各种大坝渗漏物探技术都有其多解性与局限性,不能单独实现对大坝渗漏路径的较快速、较精确的探测.本文对大坝渗漏综合物探技术体系开展了相关研究,提出了大坝渗漏综合物探技术体系应遵循"先整体后局部、先粗略后精细,各种物探技术互相结合、互相验证、相互补充、相互约束"的探测原则,并结合工程地质、水文地质等多学科进行综合分析.同时,本文提出了一种先采用大地电磁法和高密度电法进行整体探测,再采用高密度电法和微动法进行局部探测的大坝渗漏综合物探技术体系方案,并在试验中取得了较好的探测效果.     

井间电磁波CT在昆明地铁岩溶区地质勘察中的应用

井间电磁波CT技术是利用地层间介质的物性差异,不同性质的物质对电磁波的反射和吸收能力是不同的。井间电磁波CT技术在探测岩溶裂缝等方面有较好效果,本文利用井间电磁波CT技术,对昆明地铁四号线苏家塘站岩溶专项线路工程地下岩溶发育地段进行测试,通过对工区岩石电磁波吸收系数差异的研究,依据吸收系数特征,探测到地铁线路工程地下岩溶及裂缝发育,划分出4个层次的岩溶区,经与钻孔岩心资料对比,证实探测结果的正确性。且对工程设计和施工提供了必要的基础资料。      

芒硝矿地下溶蚀区综合地球物理勘查效果比较

由于芒硝矿区中被溶蚀的部分矿体与其顶、底板地层的地球物理响应存在物性异性,采用高密度电法、地质雷达和地震法等方法进行探测在理论上虽具有一定的可行性,但仍需根据实际情况,通过试验选择有效的地球物理方法.在实际工作中,发现目标体与围岩之间的电性差异小,采用常规的高密度电法无法进行精细探测;又由于受到矿山人文干扰严重,采用地质雷达电磁波反射法亦无法开展有效工作.采用地震折射波法对芒硝矿区内的溶蚀、塌陷区进行勘查,发现折射波层析成像的解释结果能够对测区内地层有较好的的分层,对芒硝矿中溶蚀、塌陷范围的划定具有极佳的效果.证明了在芒硝矿区地下溶蚀区探测中,地震折射波层析成像技术的有效性.     

探地雷达在地铁盾构施工滞后沉降监测中的应用研究

在成都地铁2号线盾构施工过程中,由于成都地层特有的砂卵石层地质结构,产生地表滞后沉降问题.论文首先对此问题,建立了以空隙率为表征的地下介质扰动随时间发展的四个阶段的数值模型,应用有限差分数值模拟方法论研究和分析了源于滞后沉降的地下扰动不同发展时期的探地雷达反射波特征.然后结合成都地铁2号线盾构施工滞后沉降监测的对应的四个阶段探地雷达数据,分析了实际的滞后沉降地下扰动不同发展时期的雷达特征和灌浆治理效果的评价.论文通过数值模拟与实际雷达资料的对比研究结果,可为类似的城市地铁地表滞后沉降的探测和检测方法提供理论和技术的支持.     

人工挖孔桩桩底探测方法与应用

在石灰岩地区的建筑基础设计为挖孔桩时,需进行桩底岩溶探测。本文介绍了3种可行的桩底探测方法,主要对地质雷达法与地震反射波法两种物探方法的基本原理及具体探测技术进行了介绍,通过对物探方法与传统钻探法进行有效组合可以提高人工挖孔桩桩底探测的效率和准确性。     

综合物探方法在山北地区花岗岩型铀矿勘查中的应用研究

广德县山北地区位于下扬子地块皖南褶断带绩溪穹褶断束北缘,属于典型的花岗岩型铀矿(化)分布区.为研究该地区的铀矿(化)分布特征,寻找隐伏铀矿体,本文通过开展地面伽玛能谱、可控源音频大地电磁测深(CSAMT)、土壤氡气等综合物探方法,有效地发现与成矿有关的地球物理异常,结合地质资料,推断了与矿化体有关的岩体接触带和构造发育情况,圈定找矿靶区,并于后期开展的钻探验证工程中辅以伽玛测井定量确定异常铀矿化分布情况.研究结果表明,地面伽玛能谱测量能有效圈定与铀成矿有关的异常靶区;可控源音频大地电磁测深垂向分辨力高,能较准确探测花岗岩体厚度,推断断裂构造发育情况;土壤氡气测量能准确指示深部铀矿化信息.因此合理选用多种物探方法有助于提高地质找矿效果.