摘要：目前，很多工程项目不可避免地要在岩溶地区建设，在岩溶地区进行工程地质勘察，可采用电阻率法与工程地震勘察方法。其中，电阻率法在探测岩溶地区具体位置和走向上具有显著优势，而工程地震勘察方法在岩溶深度的探测上有明显优势，在此基础上通过对钻探技术的应用进行验证，能剔除异常区域，从而达到理想的效果。
关键词：岩溶地区；地质勘察；方法
一、岩溶地基类型
岩溶在发育过程中，表面往往会出现溶沟、石芽等，地下溶洞也会破坏岩体的完整，在流水和其他机械力一起作用下形成岩溶地貌。岩溶地基类型有很多，以下简要概述了覆盖型、裸露型和埋藏型岩溶地基。
1、覆盖型
覆盖型岩溶地基上部的覆盖层往往在十米以上，甚至可以厚达几十米，主要被松散堆积物覆盖。根据其厚度的不同，也可分为浅覆盖型和深覆盖型，前者小于三十米，后者大于三十米。此外，根据岩溶地面塌陷机制，还可以将覆盖型岩溶区分为土洞型、沙漏型以及泥流型等不同的类型。其中，沙漏型塌陷是指在這一过程中由外力因素导致沙颗粒向溶洞和岩溶通道漏失而产生的地面塌陷现象。上覆土层的特性较为松软，一般情况下多为冲洪积砂、红粘土等，因此覆盖型岩溶地基需要格外关注建筑地面塌陷、地基沉降等问题，考虑在复杂地质条件下地基的实际承载能力。
2、埋藏型
碳酸盐岩石表面上被红土等松散土层覆盖，导致了溶岩被渗透水流溶蚀，最终形成了埋藏于松散土层下岩溶。通常情况下覆盖非可溶性岩石的大小、厚度不同，如果非可溶性岩石的强度以及厚度能够承载上部建筑物所需要的足够的承载力，那么其岩层下部的岩溶发育情况可以不在考虑范围内。埋藏型岩溶主要包括了石芽、溶沟、溶斗、溶蚀洼地等不同类型的岩溶，勘察人员则需要借助雷达技术来对岩溶中的流水动态的压力进行直接的监测，并且科学合理地运用智能化的监控来对于埋藏型岩溶进行有效的勘察。
3、裸露型
裸露型岩溶地基的地表往往植被稀少，这一岩溶的形成主要是因为岩石裸露地表，是过长期大气降水，地表水的溶蚀、侵蚀作用最终形成的，如石芽、溶沟、溶斗等。由于石芽表面非常陡峭，有些溶沟的深度甚至可达十米以上，并且能够与溶蚀所造成的溶隙相互连接，导致石芽表面起伏很大，很容易造成地基滑动，甚至会造成地裂缝、地基沉陷等工程问题。实际勘测中，将裸露型地基详细地分为石芽地基和溶洞地基，石芽地基是由于大气降水或者地表水侵蚀裸露碳酸盐裂隙及节理而形成的；而溶洞地基主要关注的是溶洞顶板的稳定性，通常顶板稳定性与顶板厚度、岩石性质以及水文地质条件等有关。石芽地基的基岩面不平整，起伏较大可能会使得地基不稳定产生滑动或沉陷等问题。
二、岩溶地区的地球物理特征与地质调查
1、地球物理特征
对于相同物质，其电阻率和含水的多少有密切联系，潮湿环境中的岩石与干燥环境中的岩石相比，电阻率要低。多数情况下的岩石并非完全致密，存在空隙，在空隙中会存在水分，如果岩石湿度有所增加，则其电阻率将急剧降低。同理，即便湿度相同，岩石岩性不同电阻率也会有差别，如表1所示。
表1石灰岩、砂岩裂隙含水层及碳酸盐岩岩溶发育电阻率
岩层不同深度范围内有不同的岩性，电阻率在深度范围内有很大变化，但岩溶区因其存在裂隙，会使空气大量富集，使电阻率大幅增加。由此将形成电阻率从高到低再陡然降低的岩土地质模型。
从工程地震方法角度讲，对于覆盖型岩溶，其上覆地层以第四系地层、基岩和碳酸盐岩为主，因空气密度很低，能显著吸收地震波，使反射波频率明显降低，和上覆岩层之间形成波阻抗界面，进而得到分层清晰的地质模型。通过对不同岩性存在的波阻抗差的研究发现，得到各岩层反射波及波速度等相关参数，能反演出波阻抗的界面，继而确定岩溶具体位置与深度。
2、地质调查
岩溶地区的地表大多缺水，但却有丰富的地下水。基于此，地质勘察过程中需要获得详细的地层划分与水文地质资料，采用钻探的方法确定基岩类型，以此对岩溶发育情况与分布范围进行综合评价。
在岩溶地区中，碳酸盐岩是最主要的岩石种类，由白云石和方解石组成。另外还有非碳酸盐成分，如磷酸盐矿物、石膏等，粒屑结构以泥屑、微屑、砂屑等为主。
三、物探方法
1、电阻率法
该方法将不同岩土介质有不同的导电性作为基础，采用分析与观测方法确定电流场实际分布情况与规律，以此解决不同的地质问题。
以某地下岩溶水勘测工程为例，其主要采用电阻率法：瞬变电磁布置80m（线距）×40m（点距）的网格，岩溶地质体上加密到20m×20m网格。测深网格160m（点距）×200m（线距），并与瞬变电磁测深点相重合，这样能进行良好的反演解释。
通过对瞬变电磁法的合理应用，能实现以下目的：二次场归一化感应电压因信号相对较小，容易受到人文电磁干扰，因此去除非地层电性产生的感应电压是进行瞬变电磁处理的首要目标。常采用了畸变数据剔除与非线性滤波两种方法，图1为畸变数据剔除和滤波前后瞬变电磁感应电压多测道曲线，图中横坐标表示测点，纵坐标表示感应电压的对数。
图1滤波处理前后结果
经数据处理可知，对含水地质体而言，其瞬变电磁的二次感应电压主要有以下异常表现：先高、后低、再高，对电阻率数据进行处理会产生高阻异常。但地质体的富水性和电阻率值并非完全的正相关，还和电阻率在空间上的变化率密切相关。因此，对瞬变电磁数据进行处理时，还对电阻率进行了富水性的分析及处理，钻孔结果和测量结果基本一致。
2、工程地震勘察
根据波动方程，利用地震波不断向下传播时，在遇到波阻抗界面时将形成反射波的原理分析振动特性，以此明确反射深度及界面形状，同时结合波速与振幅，对介质岩性及物理性质进行综合分析。经过资料处理以后，形成于不同分界面产生的同相轴，对同相轴进行追踪确定岩溶边界。
工程地震勘察过程中，需要以确定的点距为依据实施观测，获取反射波详细资料，因岩溶地区勘察较浅，接收到反射波后会产生面波干扰，面波类型有地滚波、瑞雷面波及声波。在波的频率上，因岩溶区上覆存在沉积层，能大量吸收激发波，降低波的频率，干扰信噪比。进行资料处理时，需要做好动、静校正，根据实际情况确定频率的带宽。采用恢复振幅与滤波的手段来增大信噪比。资料处理过程中，因岩溶实际存在形式十分复杂且具有随机性，很多情况中并非规则形状，所以要结合工作量实施偏移处理，确保同相轴可以尽可能归到实际位置。工程地震勘察工作中，分析切片资料，划定波阻抗分界面，正确划定岩溶区顶部位置。
结束语
相关勘测人员应当根据当地岩溶地貌的实际情况，了解岩溶发育全貌，如溶隙、溶洞、溶蚀带、水文地质条件等，制定适宜的质量保证系统措施、落实人员责任，通过多种方法对该地区进行勘察，提升勘察结果的准确性，进而提高岩溶地区的工程地质勘察的整体水平。
参考文献：
[1]陈影.岩溶地区工程地质合理的勘察方法及探测技术[J].城市建设理论研究（电子版），2012（21）：36-37.
[2]杨军.岩溶地区工程地质勘察的合理方法剖析[J].工程技术（引文版），2016（5）：00238-00238.
论文作者:廖维清
论文发表刊物:《建筑模拟》2018年第12期
论文发表时间:2018/8/14
标签：岩溶论文; 电阻率论文; 地基论文; 岩石论文; 方法论文; 碳酸盐论文; 地区论文; 《建筑模拟》2018年第12期论文;