广清花都高速公路改扩建工程试验区岩溶探查

隽永人生

广清花都高速公路改扩建工程试验区岩溶探查（2010-2011）

    广清高速公路改扩建工程的一些段落将遇到岩溶、洞穴。施工时可能引起地面坍陷，由于岩溶水的联系也有可能引起扩建工程两侧文物保护建筑、商铺等地面下沉、房屋开裂。为了避免大的损失，希望在施工前探查这些地段的土洞、溶洞，并设法了解地下水的水力联系。但是，探查单个溶洞是国内外的勘查难题，除示踪法外，探查溶洞间的水力联系尚未有更好的方法。为此选定新华桥靠资政大夫祠一侧总长400m一段作为试验区，采用探查溶洞、土洞较有效的方法探查。通过对探查结果的分析及若干钻孔验证对其作考察，确定今后面积性工作时的测线距、测点距；并试验其他可能有一定效果的方法。广东省高速公路有限公司特委托勘察人(1)山东省新特工程物探勘察院为项目负责方；勘查人(2)北京水工资环新技术开发有限公司为技术负责方共同完成试验区的探查工作，选用地球物理新技术陆地声纳法、微分电测深法、充电法、井-井电阻率CT法作广清高速公路扩建工程试验区的溶洞、土洞探查。  

    测区处于岩溶发育区，根据钻探资料可知，地面以下的第四系由填筑土、粉质粘土、中砂、粗砂等组成，其中粉质粘土和某些砂层，有些呈透镜体状。第四系厚度10m～20m，局部基岩凹槽、沟槽处可厚达30m，有土洞存在。  

    第四系层覆盖在灰岩之上。灰岩为隐晶质结构，中厚层构造，裂隙发育。其中发育了大小溶洞，实际上土洞是由于溶洞而产生的，应当发育在溶洞上方的砂、土中。  
    中小溶洞的探查，特别是分辨出单个的中、小溶洞是国内外岩溶勘查的的难题；而在车流密集的公路旁或公路上作面积性的地面物探也是对物探技术的极大挑战，物探方法在这种环境下遇到了难以克服的困难。弹性波类方法受到了汽车、行人的震动噪声的极大干扰，几乎无法采集到可辨认的信息。采用随机编码的震源多次垂直叠加对付震动噪声可能是一个方案，但目前尚在试验研究中；天然源面波法可以在噪声环境下工作，但他是定点测量法，难以做面积性的探查。在城市中使用电阻率类方法，地电干扰使得难以在地面上采集到有用数据，混凝土的路面也是这类方法布设电极时难以逾越的难点。 

    为了进行本次探查，勘查人选用了陆地声纳法为主要方法，以C-1微测深仪和微分电测深法为辅。这是考虑到陆地声纳的原理和特点使他对溶洞有很好的反映，同时这种弹性波反射类的方法采用高宽的震动频带，可以避开行人、车辆的震动噪声干扰，是在城市闹市区查探溶洞的优秀方法，并经过了包括济南闹市区等多个工程的考验。微分电测深法是探查溶洞的好方法，并可与陆地声纳法一起测量波速，多年来是与陆地声纳法密不可分的配合方法；C-1微测深仪是为了在地电强干扰条件下和电极布置在混凝土表面的条件而专门设计研制的电法仪器。 

    为了通过少量钻孔测量地下水的流动方向并分析溶洞间的地下水联通状态，本次工作还试验了钻孔充电法。 

    以往在探查溶洞时使用过井间弹性波CT法，但一般反映(包括使用单位)效果不理想。本次工作试验了井-井电阻率CT法，希望能找到更好一点的辅助方法，尤其是在探查土洞方面，希望能有好效果。









广清改扩建工程试验区工作照与团队风采



微分电测深曲线图解



A测区探查成果土洞、溶洞平面图