探测桥基下深层岩溶的一种新方法

天涯

    在现代公路和铁路建设的岩土勘察工作中，某些地区会碰到灰岩地质构造，而灰岩中往往会有各种不规则的溶洞，给地质勘察工作带来很大的困难。尤其是桥基下面的深层岩溶的探测，更是工程物探中的一大难题。目前探测桥基下面深层岩溶常用的方法是逐桩钻探，即在每个桥基下面钻孔取岩芯来判断桥基下面是否有溶洞，但是这种钻孔的方法有相当大的局限性。因为钻探时井孔的直径只有10cm，钻探只能借助直径10cm的岩芯来判断是否有溶洞。而井孔周围是否有溶洞就不得而知。在桥基工程中，直径1.5米的桩基必须坐在基岩内约1米深（如图1所示），如果此勘探钻孔刚好错过了8米基岩中（图1中的阴影区）的溶洞时，就会给桩基造成很大的隐患。据我们所知现在还没有什么比钻探更好的办法来解决这一问题。而我们现在使用由澳大利亚ZZ Resistivity Imaging研发中心开发和研制的多通道、全方位直流电法反演成像系统恰恰可以比较有效的探测到基岩中井孔周围半径3－5米及井孔底部3－5米内是否有溶洞。 

电法技术探测溶洞是根据基岩与溶洞电阻率的差异来实现的。只要基岩与溶洞及溶洞中的填充物有电阻率上的差异，我们就可能用电法技术探测到这种电阻率的差异从而间接探测溶洞位置及大小。这与所有的其他地球物理方法一样是间接探测，而不象钻探是直接探测。但电法技术可探测的范围却远远大于钻探方法。 


    对于解决桥基下深层岩探测问题，地面电法一般效果不好，因为电极距溶洞太远。所以我们采用井－地的测量方法（如图2所示），由于数个电极被放入井底，离可能的溶洞很近，因此就比较容易探测到溶洞。在直流电法中，这种井地测量方法国内也有人用过，但由于没有合适的软件，所以解释起来特别难，而且也不直观。因而此法很少被使用，特别是对这种精度要求比较高的桥基溶洞探测问题，更是无法胜任。至今我们还没有发现国内任何单位在使用这种井－地测量技术。而我们开发的具有世界先进水平的反演软件可直接将测得的井地数据转化为真电阻率图。由此图人们可以很直观的观察到桥基下深层岩溶的分布状况。

    在几乎所有的物探方法中，测量点与异常物越近，则越容易被探测到。我们在井中的电极可能与溶洞仅几米远，所以这些溶洞应该较容易的用此法被探测到。另外由于把数个电极放入井中，我们可以很清楚的定位基岩面的深度和起伏状况。