探讨高密度电法在公路桥梁桩基岩溶勘察中的应用

探讨高密度电法在公路桥梁桩基岩溶勘察中的应用

陈伟

惠州市道路桥梁勘察设计院，广东省惠州市 516001

摘要：伴随着我国大湾区大量公路建设，岩溶区桥梁建设数量的增加，岩溶区公路桥梁地质勘察中面临众多问题，鉴于此，就岩溶区公路桥梁地质勘察中高密度电法的应用展开研究与探讨。

关键词：高密度电法 岩溶勘察

1 前言

惠州北部及东部是个可溶岩分布较广的地区。近年来，随着惠州公路建设的快速发展，岩溶作为一种典型的不良地质现象，一直是工程建设中比较头疼的问题，过去一直采取打钻为主，随着时代的发展，先进的物探设备逐步派上用场，尤其是近年来方便快捷实用经济的高密度电法应用，更是给工程带来了极大的便利。为此，我们来浅谈一下高密度电法在岩溶勘察中的应用。

自2020年我院引进WGMD-4型高密度电法测量系统以来，先后在龙门、惠东多条公路的岩溶发育路段，采用高密度电法开展岩溶勘察工作，取得了较好的地质效果。

2 地质及地球物理特征

根据前期初勘钻孔资料：测区地层自上而下为：填土、粉质粘土、灰岩，这些地层岩性电阻率差异是明显的，这种差异，为利用电阻率法进行岩溶勘察提供了必要的物性前提。

3 方法概述

我院所使用的高密度电法测量系统，其实质为高密度直流电阻率测量，一个排列最多可打60根电极。根据不同的需要，有4种不同的测量装置可供选择。讫今为止，我们试用了温纳阿尔法、贝塔装置，发现温纳装置效果是最好的，其它装置受地表不均匀、旁侧干扰等因素影响较大，效果不甚理想。

温纳装置是不同深度的对称四极剖面装置，点距可根据勘探深度和密度需要自由选取，我们一般选5米。

在工作中，高密度电法具有省时、快速、省事的特点。

采用设备配套数据处理软件处理数据，方便实用。

4 资料成果解释

4.1 定性解释

在电阻率成像剖面图绘制完成后，即可在剖面上圈出异常区和正常区。对此，我们要钻研这些异常区，对其加以分析、鉴别和解释，以便将非岩溶所致的异常加以排除。比如在浅海区勘探，海水含盐量高，浅部岩体电阻率也会降低；再有物探勘察附近有高压电塔的干扰，这些干扰因素必须进行认真的地质调查和研究，在结合钻孔揭露验证，最终确定导致异常区的缘由。进而根据异常，确定溶洞的范围、规模、层位高程等。

4.2 定量解释

高密度电法资料定量解释精确度不高，尤其对于岩溶勘察来说，更是如此。

但是，在确定的岩溶异常位置，再结合钻孔资料及地质调查，对岩溶的埋深及发育规模进行定量～半定量解释是可行的。

4.3 异常验证

对异常区，进行钻孔揭露和验证，为测区提供有力依据，布设电法剖面时，尽可能布设在拟建桥梁桩基断面上，工作站布置在中心。尽可能减小解绎误差。

5 注意事项

1、设备在浅海区使用完，必须清洗干净；以防强腐蚀性岩土水对设备的损害；

2、设备在大量水域施测时，实用电压要降低，以防烧毁保险。

3、在施测过程中，如遇地表电阻很高，宜检查原因，大部分情况为地表土层过干导致，宜适量浇水。

5 应用实例

5.1 龙门县金龙二期公路

2021年1月，在龙门二期公路详勘期间，我部门根据现场实际情况，对需要进行物探勘察的桥梁开展了有针对性的物探工作，现选择一个典型实例给予论述。

图1 龙岩桥电法第一断面

图2 龙岩桥钻孔第一断面

图1截取的是一段电阻率成像剖面。为了准确查清该桥梁段的岩溶发育情况，决定先进行高密度电法工作，分别在每个桥墩处各布设一条测线，最后再对异常地段进行钻孔验证。

本次勘察工作中，出现明显的高阻异常反应（见图1），最高电阻率高达1000Ωm。初步推断该段或者基岩非常完整，或者存在较大规模的空洞。由于测区地处龙门大断裂构造带附近，经过分析，认为基岩非常完整的可能性不大，但也不能完全排除。因此建议以钻孔揭露进行验证。2个钻探的结果，证实该段为岩溶空洞。从本电法剖面结合钻探剖面，大致可推断出：空洞边界，顶底板高程。

本次勘察如采取单纯钻探方案，如遇溶洞，应逐桩钻孔，每个桥墩断面需布置9个孔；如采取钻探结合高密度电法勘探，尽布置2个孔。这样大大节约打钻成本及钻探时间。

经过本次勘察工作，我们得出的经验就是，对于高阻异常区，只要进行少量的钻探验证工作，即可查明岩溶分布情况，即或者有大型或特大型溶洞，或者岩溶不发育。

6 结语

通过上述理论论述及实例分析，我们可以得出以下结论。

1、高密度电法是一种省时、省事、省钱的岩溶勘察手段；

2、高密度电法操作简单，资料解绎方便。

3、研究岩溶异常应以低阻异常为主；在大型岩溶发育区，空洞为高阻异常。

4、在进行高密度电法勘探解绎时，宜排除各种干扰因素，如附近高压铁塔、场地为浅海区。

5、对所发现的异常，应当进行适量的钻孔验证；

6、高密度电法在应用时，宜注意电极铺设宜为直线型，工作站宜摆设在桥梁桥墩对称中心处。对于覆盖层较厚，桥梁桩基设计较深时，宜增设电极来达到预计勘探深度。

参考文献：

1. 邓居智, 刘庆成, 魏祥荣. 高密度电阻率法在溶洞探测上的应用[C].中国地球物理学会第18届年会. 2002.

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