某互通AK0+500～AK1+020岩溶路基工程物探勘察分析

秦昌兵

广西壮族自治区三〇七核地质大队 广西贵港市 537100

摘要：工程物探作为一种高效、无损、低成本的勘探方法，在岩溶路基勘察中发挥着重要作用。本文以某互通AK0+500～AK1+020岩溶路基工程物探勘察为例，通过高密度电阻率法测量查明了岩溶的分布范围、埋深和发育情况等，取得了良好的勘探效果。

关键词：岩溶路基工程；物探勘察；方法

1 前言

1.1 项目概况

拟建项目位于广西壮族自治区中部，起点位于宜柳高速公路洛满镇附近，同在建的三柳高速公路顺接，并设洛满枢纽型互通实现高速公路之间的交通流转换，经里高后进入来宾市境内，经过思练、果遂、合山、三里、澄泰、巷贤后进入宾阳县境内，经思陇、昆仑（设二级公路连接线同昆仑镇连接）后进入南宁市境内，经三里、七塘，到达终点南宁五塘镇，与南宁外环高速公路交叉，并设五塘枢纽型互通实现高速公路之间的交通流转换。

1.2勘察目的、范围及物探方法

勘察目的为：1、探查勘察范围地下50m深度范围内岩溶、裂隙破碎及土洞等发育与分布情况、规模、形态、埋深等；2、覆盖层的成因、类型、分布、厚度、土质名称、地层结构；3、基岩的埋深和岩面起伏变化情况；4、评价场地安全与稳定性。

勘察范围：按勘察设计要求，主要是XX互通AK0+500～AK1+020岩溶路基段范围内岩溶物探探测。

物探方法：本工点岩溶路基勘察采用了高密度电阻率法测量。

1.3依据的技术标准

本次工程物探勘察执行现行国家（或行业）适用的标准（规范、规程等），使用国家法定计量单位，使用规范的名词、术语。

（1）国家标准《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（2009年版）；

（2）国家标准《工程测量规范》（GB50026-2007）；

（3）行业标准《公路工程物探规程》(JTG/T C22-2009);

（4）行业标准《公路路基设计规范》(JTGD30-2015)；

（5）行业标准《公路工程地质勘察规范》（TJT C20-2011）。

1.4物探工作完成情况及工作量统计

项目工作人员于X年X月X日进场开展岩溶路基工程物探勘察工作，至X月X日结束。按设计要求共完成3条高密度电阻率法测线（图1），线距为10m，完成的物探工作量见下表1。

图1 勘查区测线布置示意图

表1工程物探工作量统计表

工作方法	剖面长度	附注
剖面测量	1935m	点距20.0m
高密度电法(四极测深)	1935m	点距5.0m

2 测区地形地貌、地质概况

2.1 地形地貌

勘查区属岩溶峰丛谷地地貌，谷地为第四系溶余堆积层覆盖，植被较发育，主要为旱地作物。

2.2地层岩性

勘查区出露地层主要为第四系溶余堆积层（Q^cl）及二叠系下统（P₁m）。

第四系溶余堆积层（Q^cl）：灰褐色含砾砂质黏土，主要由细砂、黏土等组成，含较多灰岩、燧石等碎块，干强度及韧性中等。

二叠系下统（P₁m）：浅灰色灰岩、燧石灰岩，微晶结构，中厚层状构造，局部含燧石结核。

2.3地质构造

调查区内未见活动性断裂构造和构造破碎带存在。

2.4测区水文地质条件

（1）地表水：测区内地表水以溶洞（地下河）溢流为主。

（2）地下水：测区以地貌为溶蚀峰丛谷地为特征，岩溶漏斗发育，测区南西及中段发育有三个落水洞，地下水类型主要为岩层裂隙水和岩溶水，以岩溶水为主。

岩层裂隙水：水量丰富。岩层裂隙水主要是接受大气降雨的渗入补给，岩石裂隙较发育，有利于地表水的渗入，大气降水以面流形式排入低洼处或渗入岩石裂隙，通过裂隙下渗到基岩深处，补给溶洞或溶隙等，因此基岩中赋存的裂隙水量极少。

岩溶水：水量丰富，并形成地下河，来源于地表水及裂隙水补给，主要赋存于溶洞、地下河、溶蚀裂隙中，水量丰富，受季节影响明显，丰水季节，水位较高，并形成管流，枯水季节水位降低。北东及南西灰岩峰丛山脚有溶洞及落水洞。

3 地球物理前提及工程物探方法原理

3.1地球物理前提

测区内第四系覆盖层与基岩、基岩不同风化层间、岩溶体（充填物或未充填）与其周边岩土体间等均存在明显的电性（如介电常数、电阻率、电导率等电性参数）差异和弹性纵波波速差异，形成明显的电性界面及波速界面，为该区开展物探勘察提供了良好的地球物理前提。

3.2 测量放样

本次物探测线采用1980年西安坐标系，中央子午线为108°50′，1985国家高程基准。使用华测X93及M600型RTK测量系统，依据物探勘察设计线，以20.0m间距放样。

3.3 工程物探方法原理

高密度电阻率法方法原理是：当A、B电极在供电时，M、N电极在测量电位差，经过供电电流、电位差和装置系数的运算，得出每测点的视电阻率值。测量时，AM=MN=NB为一个电极间距，A、B、M、N逐点同时向右移动，得到第一条剖面线；接着AM、NB增大一个电极间距，MN始终为一个电极间距，A、B、M、N逐点同时向右移动，得到另一条剖面线；这样不断扫描测量下去，得到倒梯形断面的视电阻率等值线图（图2）

图2 高密度电法工作示意图

本次勘察使用重庆奔腾数控技术研究所生产的WDJD-3多功能数字直流激电仪，电极极距为5.0m，电极数60-90个，观测21层，最大AB/2=127.5m。

4 资料解释与勘察成果分析

4.1资料解释

将野外数据资料进行相应的处理和分析后,编汇成册，并结合地质测绘资料等进行综合分析，绘制各勘测剖面推断地质断面图（如图3）。

图3 右线高密度电阻率法测量成果图

高密度电法资料解释：覆盖层厚度的确定，利用高密度电法视电阻率等值线剖面图、对称四极电测深解译的深度取其拐点所对应极距(AB/2)的50%～60%，综合地质调绘工作成果进行确定。

岩溶发育区的圈定，根据岩溶发育区（段）高密度电法的视电阻率在垂向及水平上变化规律，结合地面地质调查来综合确定。浅部（岩面）岩溶发育的特征：高密度电法测深曲线上呈“A”型及“H”型；深部岩溶发育的电性异常特征：在高密度电法测深曲线上呈“A”型、 “KH”型尾支小于45°上升，视电阻率等值线剖面上等值线突变、变稀疏，等值线低阻呈闭合圈（带）的相应地段。

4.2勘察成果分析

覆盖层厚度：根据高密度电法资料解释，勘察区段第四系覆盖层解释厚度约在10.0～26.0m之间。

综合现场地质调查、本测区物探资料成果推测：AK0+637～AK0+640、AK0+667～AK0+670、AK0+715～AK0+720、AK0+739～AK0+742、AK0+737～AK0+742、AK0+769～AK0+772、AK0+814～AK0+816、AK0+734～AK0+736、AK0+659～AK0+662、AK0+688～AK0+693、AK0+714～AK0+716、AK0+734～AK0+737、AK0+764～AK0+767、AK0+779～AK0+781、AK0+794～AK0+796岩溶及裂隙破碎带发育。异常特征和推断结果见表2。

表2 异常特征和推断结果

线号	里程 桩号	异常编号	剖面异常中心位置	异常中心 位置（坐标）	异常规模	异常埋深	物探异常特征 及推断
					（高×宽）m	（顶-底）m
右线	AK0+659～ AK0+662	RD5	207.5		5×3	30-35	视电阻率等值线下凹，等值线变稀，呈低阻半闭合圈型态，电测深曲线呈H型。推断异常可能为溶洞发育引起。
	AK0+688～AK0+693	RD6	237.5		5×5	30-35	视电阻率等值线下凹，等值线呈低阻闭合圈型态，电测深曲线呈H型。推断异常可为溶洞发育引起。
	AK0+714～AK0+716	RD7	262.5		5×2	30-35	视电阻率等值线下凹，呈低阻半闭合圈、闭合圈型态，电测深曲线呈H型。推断异常可能为溶洞发育引起。
	AK0+734～AK0+737	PS6	282.5		10×3	20-308	视电阻率等值线下凹，等值线变稀，呈低阻半闭合圈型态，电测深曲线呈H型。推断异常可能为破碎发育引起。
	AK0+764～AK0+767	PS7	312.5		20×3	20-40	视电阻率等值线下凹，等值线变稀，呈低阻半闭合圈型态，电测深曲线呈H型。推断异常可能为破碎发育引起。
	AK0+779～AK0+781	PS8	327.5		10×2	30-40	视电阻率等值线下凹，等值线变稀，呈低阻半闭合圈、闭合圈型态，电测深曲线呈H型。推断异常可能为破碎发育引起。
	AK0+794～AK0+796	PS9	342.5		20×2	20-40	视电阻率等值线下凹，等值线变稀，呈低阻半闭合圈、闭合圈型态，电测深曲线呈H型。推断异常可能为破碎发育引起。

5 路基稳定性评价及建议处治措施

物探推断测区岩溶强烈发育（AK0+637～AK0+640、AK0+667～AK0+670、AK0+715～AK0+720、AK0+739～AK0+742、AK0+737～AK0+742、AK0+769～AK0+772、AK0+814～AK0+816、AK0+734～AK0+736、AK0+659～AK0+662、AK0+688～AK0+693、AK0+714～AK0+716、AK0+734～AK0+737、AK0+764～AK0+767、AK0+779～AK0+781、AK0+794～AK0+796），覆盖层厚度10.0～26.0m，岩溶发育形态主要为基岩中的裂隙破碎及个体溶洞,推断发育区域位于岩溶漏斗及溶蚀洼地区域，强降雨时为地表水的主要排水通道，地表水与地下水变动频繁，对路基稳定性影响较大，属路基不稳定区段。建议在施工过程中，应预留出足够的排水通道，避免因封堵而引起本路段地表发生内涝，并有针对性的进行加固处理。

其它区段为岩溶中等发育或岩溶弱发育，推断浅部岩体溶蚀、节理裂隙较发育，深部岩体较完整。岩溶发育形态主要为下伏基岩浅部发育的溶蚀裂隙及溶沟（槽），对路基稳定性影响较小，路基较稳定。

6 结论与建议

1、地层岩性：测区内地层为第四系溶余堆积层（Q^cl）及二叠系下统（P₁m）；覆盖层为第四系黏土，厚度多为10.0～26.00m之间；下伏基岩层为灰岩，山体基岩出露。

2、地质构造：物探推测测区未发现较大断层构造，区域地质稳定。

3、综合物探及地质资料，推测本测区有两个岩溶强烈发育区段：K75+439～K75+514、K74+934～K75+076。

4、路基稳定性：结合地质和物探资料分析，物探推断测区有岩溶发育区段（AK0+637～AK0+640、AK0+667～AK0+670、AK0+715～AK0+720、AK0+739～K0+742、AK0+737～AK0+742、AK0+769～AK0+772、AK0+814～AK0+816、AK0+734～AK0+736、AK0+659～AK0+662、AK0+688～AK0+693、AK0+714～AK0+716、AK0+734～AK0+737、AK0+764～AK0+767、AK0+779～AK0+781、AK0+794～AK0+796），覆盖层厚度10.0～26.0m，属路基不稳定区段。建议在施工过程中，应预留出足够的排水通道，避免因封堵而引起本路段地表发生内涝，并有针对性的进行加固处理。

5、物探异常验证情况：物探异常RD5验证钻孔ZK2揭露二叠系下统（P₁m）以微风化灰岩为主，在钻孔深度27.00～27.50m、31.60～32.40m为褐黄色、饱和、软塑状黏土充填溶洞,34.60～34.90钻具自重掉钻，为空洞。

6、存在的问题：由于物探勘察工作范围有限及物探异常的多解性，特别是对无充填空洞引起的高阻异常，可能导致有遗漏，因此建议在下一阶段勘察加强地质调查和钻探验证，以便更详细查明路基地质问题。

参考文献：

[1]李亚龙,李成武,张海东,孙东岭.高密度电法结合超前钻探在某岩溶地基勘察中的应用[J].勘察科学技术.2020(05).

[2]黄斌.高密度电法在某公路岩溶路基勘察中的应用[J].中国新技术新产品.2021(09).