摘要：近年来，我国的岩溶地面塌陷现象时有发生，地面塌陷经常会造成严重地质灾害事故，影响到人民的安全和我国的经济发展。现阶段对溶岩地面塌陷的区域进行探测的方法中没有一种能全面的解决所有的问题。因此，我们需要应用多种方法进行勘探，全面实施岩溶地面塌陷的地质勘查。本文广西南宁市村落地面塌陷区域为例，采用高密度电法和地质雷达法探测，取得了较好的物探结果，为广大相关人员提供理论指导和经验借鉴。
关键词：高密度电法；地质雷达；岩溶地面塌陷
引言
为了开采地下深部矿床资源，矿山拟在矿区实施竖井施工，为了探明竖井及附近地下岩溶以及破碎带发育情况，为下一步进行深部施工提供地球物理依据，故对矿区拟施工井位区块开展综合物探剖面测量。
1探测方法
1.1高密度电法测试
高密度电法亦名高密度电阻率法，是一种阵列式勘探方法，它具有一次布电极即可完成整条剖面多种装置的数据采集以及通过求取视电阻率值等参数而突出异常信息，它是以地下岩土介质的电性的差异为基础，主要是研究人工建立的稳定电流场作用下在地下传导电流分布规律。在野外进行施工时只需将全部电极(一般是60根或者120根)布设于观测剖面的各测点上，然后通过分布式或者集中式导线与电极连接，利用多路电极转换器和二维高密度电阻率测量系统便可实现数据的快速、自动采集，当将测量结果传输入计算机之后，首先对原始数据进行一定的处理，比如剔除坏点、高程校正等处理，再通过二维反演就可以得到关于地电断面分布的各种成果图件。
1.2电磁波CT的工作原理
电磁波CT的基本原理就是对物体进行逐层剖析成像。这个定理就是层析成像的理论基础———Radon变换。采用对称偶极天线发射电磁波，在其辐射场中采用鞭状天线接收电磁波的幅值场强，这种天线在射线光学近似下，在观测区域进行全方位的无穷多次观测是不现实的，只能在有限的角度范围进行有限次观测，存在反演的不适定性问题，客观上影响了反演问题的唯一性。尽管如此，目前一些非线性反演方法，仍可较好重建岩体的衰减系数图像。与其它方法相比，使用电磁波法探测岩溶发育地区地下溶洞的分布、形态及连通性，具有分辨力强、精度高、空间位置准确的特点，能弥补纵波速度CT对溶洞充填物性质不灵敏的缺陷，因此采用电磁波CT探测岩溶是合适的。
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1.3音频大地电磁测深（EH4）
音频大地电磁测深(EH4)又称电导率成像勘探技术，是我国目前比较先进的一套电磁法探测系统，是以天然场作为主要场源，辅以人工磁偶极子产生的高频电磁场来观测垂直方向上的两个电场分量(Ex，Ey)和两个磁场分量(Hx，Hy)，进而通过公式求得XY(电场)、YX(磁场)两个方向上的视电阻率随深度变化的ρs—H曲线的变化情况。
1.4地质雷达探测
地质雷达（简称GPR）。是利用高频电磁（1MHz~1GHz)，以脉冲形式通过发射天线被定向地送入地下。本次地质雷达探测利用脉冲波来探测地下的地质情况，具有高保真，高分辨率，全程数字控制和数字化采集等特色。
2工程概况
广西南宁市坛洛镇坛洛村发生地面塌陷，发现多起塌陷坑，为了查明塌陷成因及塌陷的影响范围，在塌陷村庄布设了高密度和地质雷达测线，对村庄的交通要道及塌陷坑附近的房屋内进行探测，查明浅部土洞和溶洞的发育情况。
3综合物探方法的意义
通过高密度电法，首先对场区岩溶分布情况进行了初步摸查，确定了岩溶发育的分布范围，在后期勘探工作量布置时可以给出较好的指导意义。通过电磁波CT法，对场区钻孔间的岩溶分布情况进行了进一步摸查，在后期施工开挖提供了较强的地质依据。通过智能孔内电视成像，成果图像清晰，图像显示的地层岩性主要为灰色中厚层灰岩、角砾状灰岩，局部见白云质灰岩，区内裂隙较发育，以顺层裂隙为主，沿裂面多见溶蚀现象；通过对孔内岩溶分布情况及岩层完整性情况摸查，可以进一步查明岩溶的分布规律及特征。通过井液电阻率与矿化度的对应关系的换算就能计算出各含水层的渗透速度，并与钻孔内水文试验进行对比分析。通过剪切波测试，并根据相关规范对场地类别的划分。
4物探成果分析
（1）高密度主要测线有四条，分别为D-D＇线、F-F＇线、G-G＇线和H-H＇线。现对这几条测线分别分析：D-D＇测线的布设环境主要是在干旱的稻田和旱地中，受环境影响较少，在270m~430m段，深度约为25m以上有一个低阻带，推断为溶槽或溶沟发育造成。F-F＇测线的测量方向为南到北，受环境影响相对较少，在200m~360m段，深度约为60m以上有一个“v“型低阻带，推断此低阻带为一个断层破碎带。G-G＇测线的测量方向为南到北，受环境影响相对较大，在120m~170m段，深度约为15m以上有一个低阻带，推断此低阻带为一个断层破碎带。H-H＇测线的测量方向为南到北，受环境影响相对较大，在140m~170m段，深度约为45m以上有一个低阻带，推断此低阻带为一个断层破碎带。由四条测线可推断出有一断层经过测区，断层破碎带在中学附近最宽，往东西两个方向逐渐变窄，断层走向近似东西向，推断断层的倾向向南倾，倾角较陡，约为70°~85°，经过钻孔揭露与推断结果相互吻合。（2）地质雷达成果分析。本次地质雷达测线较多，在这里选取两条典型数据进行分析：在22m处，约13.6m处有溶洞发育，在28m和38m处深度约2.1m位置有土洞发育。在20m和44m处深度约1.8m位置有土洞发育。这两条测线推断的土洞和溶洞与钻探揭露相一致。
5解译与验证
综合物探所采用的高密度电法、电磁波CT法、智能孔内电视成像、剪切波测试及井液电阻率等物探方法，由于适合测区的地质与地球物理条件，加之有大量可靠钻孔资料作为建模解释有利条件，本次物探成果可以满足工程建设的要求。通过综合物探方法结合钻探、试验，高密度电法从区域性上初步摸查岩溶分布情况，后期钻探过程中基本得到验证；井液电阻率、智能电视成像、电磁波CT相互验证岩溶发育情况、岩层的节理裂隙发育情况；综合物探、钻探、试验成果在施工开挖过程中得到进一步的验证。
结束语
综上所述，通过本次物探工作，发现测区内岩溶土洞较发育，同时在测区内确定了一条不明断层通过，推断的土洞溶洞和断层均与地质钻孔验证中的地勘资料相互吻合。结合本工程实例，得出如下结论：（1）塌陷区引起的地质灾害严重威胁当地经济建设和人民财产的安全，因此开展塌陷区物探工作对地质灾害预测与防治具有重要的意义。（2）物探方法种类繁多，但没有一种方法能全面解决各种问题，所以为了更加准确地检测到塌陷隐患区域，需综合运用多种方法，相互验证，相互参考，相互补充，根据本次塌陷区的探测，结果表明高密度在深部（15m以下）探测岩溶及构造和地质雷达在浅部（15m以上）探测土洞和岩溶的效果极佳，这两种探测方法相互使用在南方的岩溶塌陷勘查中具有很好的借鉴意义。
参考文献
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论文作者:贾明坤
论文发表刊物:《防护工程》2019年8期
论文发表时间:2019/8/2
标签：岩溶论文; 物探论文; 地质论文; 电磁波论文; 断层论文; 方法论文; 电阻率论文; 《防护工程》2019年8期论文;