工程物探作為道路勘察的輔助手段之一，在巖溶路基檢測中發(fā)揮的優(yōu)勢更為明顯。 本文結(jié)合工程實(shí)例，采用超高密度電法和地震影像法勘探現(xiàn)場，查明測量區(qū)域巖溶發(fā)育情況和分布范圍，結(jié)合鉆探驗(yàn)證，有效地完成了巖溶勘察任務(wù)，為路基設(shè)計(jì)工程提供了科學(xué)依據(jù)。 實(shí)踐表明，結(jié)合現(xiàn)場地形條件，選擇兩種以上合適的磁翻柱液位計(jì)進(jìn)行綜合分析，可以使調(diào)查結(jié)果更加準(zhǔn)確、高效、經(jīng)濟(jì)。

　　隨著經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，高速公路等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)迎來了新的熱潮，特別是在急需脫貧致富的西南部地區(qū)。 這些地區(qū)喀斯特地形分布廣泛，其地形區(qū)容易形成溶洞、溶槽、落水洞、地下道等巖溶形態(tài)。 這些巖溶問題對高速公路路基有很多不良影響，主要表現(xiàn)在[1-2]

　　1巖溶形態(tài)建立基礎(chǔ)

　　巖石面起伏程度大，引起上觀地基的壓縮不均，隨著車載振動等的影響，有可能引起路基不均勻沉降、路面開裂等現(xiàn)象；

　局部隱伏巖溶規(guī)模大，路基未經(jīng)處理時，地基承載力不足，受上部荷載或振動的影響，可能引起巖溶地面塌陷等災(zāi)害。 因此，有效準(zhǔn)確地揭示路基隱伏巖溶發(fā)育狀況，對高速公路設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)營的合理性和安全性具有重要意義。

　　工程物探作為高速公路勘察的輔助手段之一，在巖溶路基勘察中表現(xiàn)出突出的優(yōu)勢。 巖土探測常用的磁翻柱液位計(jì)有高密度電法[3]、淺層地震法[4]、地質(zhì)雷達(dá)法[5]等。 但是，磁翻柱液位計(jì)都具有主觀多解性，只有結(jié)合現(xiàn)場地形條件，選擇兩種以上適合開展工作的方法進(jìn)行綜合解釋分析，才能明確巖溶發(fā)育情況，提高調(diào)查效率，降低經(jīng)濟(jì)成本。 本文針對廣西某高速公路K39 940~K40 480段巖溶路基調(diào)查實(shí)例，根據(jù)現(xiàn)場地形條件，采用超高密度電法和地震影像法兩種方法相結(jié)合的綜合磁反演管柱液位計(jì)，通過兩種解釋結(jié)果和開挖結(jié)果的驗(yàn)證比較，得出路基區(qū)巖溶分布范圍和發(fā)育情況

　　1相關(guān)工程磁翻柱液位計(jì)的原理

　　1.1超高密度電法[6]

　　超高密度電阻率法在原理上仍然屬于電阻率法的范疇，因此視電阻率的計(jì)算原理與常規(guī)電阻率法相同。 但是，與常規(guī)電阻率法相比，該方法比常規(guī)電阻率法測量點(diǎn)密度大得多，因此得到的數(shù)據(jù)量比常規(guī)電阻率法多得多，從而得到的地質(zhì)信息更豐富。 同時，超高密度電阻率法可以按照電極轉(zhuǎn)換器設(shè)定的相關(guān)排列自動跑極化。 常用的維也納序列()和偶極子序列))如圖1所示。 一次序列中同時進(jìn)行了電截面和電測深數(shù)據(jù)的快速采集，并能現(xiàn)場進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時處理，完全改變了傳統(tǒng)的電測法勘探工作方式，減輕了勞動強(qiáng)度，從而大大提高了效率。1.2地震影像法[7]

　　地震影像法是基于最佳偏移距離技術(shù)的反射波法發(fā)展起來的常用淺層地震勘探方法。 該方法通常在最佳窗口內(nèi)選擇合適的偏移距離，多次以相同的點(diǎn)距同步移動激發(fā)點(diǎn)和接收點(diǎn)，記錄有效地震波的波形，可以得到地震影像的時間剖面，根據(jù)剖面波形特征判斷地質(zhì)體的水平和垂直方向的變化信息。 其工作原理見圖2，其中反射波、衍射波、面波、折射波都可以作為地震影像法中的有效波形。 由于激勵和接收的條件一定，如果地質(zhì)介質(zhì)條件一定，在地震影像的時間剖面上，由有效波得到的同相軸應(yīng)該是直線。 地質(zhì)介質(zhì)條件變化時，如果遇到溶洞等，其同相軸會出現(xiàn)線段偏移、弧形等特征。 無論如何，在合適的偏移距離接收到的有效波都具有良好的信噪比和分辨率，所得地震影像的時間剖面所呈現(xiàn)的波形簡單直觀，易于判別分析。

　　2工程實(shí)例分析

　　2.1工程概況

　　廣西擬建設(shè)高速公路K39 940~K40 480區(qū)間，但整體地形起伏較大，呈現(xiàn)u字型特征。 測量了兩側(cè)為峰、中間為山谷、巖質(zhì)山峰隆起、基巖外露、石芽突出、坡度10~50，谷地沉積少量蓋層，主要為第四系粘土層，坡度<10的巖溶發(fā)育，根據(jù)地質(zhì)測繪顯示因此，有必要進(jìn)一步明確該道路區(qū)間隱伏巖溶發(fā)育狀況和分布范圍，為路基設(shè)計(jì)提供可靠的地質(zhì)依據(jù)。

　　2.2調(diào)查巖溶發(fā)育和物性特征

　　探測區(qū)間朝向南北方向，測量區(qū)內(nèi)北部有人工池，調(diào)查期間水深約0.5~1.5m，很淺。 在K40 040~K40 080左側(cè)發(fā)現(xiàn)4處地下水排出口，主要形態(tài)為巖溶裂縫，調(diào)查期間為枯水期，只有1處水流出，前往前述北部的魚池。 另外，K40 160的右側(cè)10m有滴水孔，孔的直徑約1.5m，深度不明，具有去水作用。 測量區(qū)內(nèi)巖溶多為構(gòu)造裂隙型和管型，巖溶發(fā)育較強(qiáng)，局部存在規(guī)模較大的巖溶形態(tài)。 測量區(qū)內(nèi)第四系蓋層與基巖、巖溶體(填充物或未充填、含水率高低)及其周邊巖土體之間存在明顯的電差異和彈性波速度差異，可形成明顯的電特征界面和波速特征界面，為開展該地區(qū)超高密度電法調(diào)查和地震影像調(diào)查提供了良好的測量區(qū)的典型物性參數(shù)如表1所示。2.3現(xiàn)場探測方案

　　此次超高密度電法勘探采用了WGMD-9超高密度電法測量系統(tǒng)。 該儀器由重慶奔騰研究所生產(chǎn)，分別沿沿線中心線、路基兩側(cè)線平行布置3條測量線，間隔約13m，每排電極數(shù)60個，點(diǎn)距3m，最大測量層數(shù)19層，最大AB/2=94.5m。 此次的地震影像法探測器采用了德國DMT公司制造的Summitplus型地震計(jì)。 根據(jù)現(xiàn)場地形條件，沿線中心線配置1條縱向測量線，參考現(xiàn)場試驗(yàn)，采用單次激勵、單通道接受方式，測量時點(diǎn)距1m、偏移距離10m、70kg落錘激勵。

　　2.4.1超高密度電法

　　此次的超高密度電法數(shù)據(jù)利用RES2DINV高密度電法反演軟件進(jìn)行處理。 首先刪除壞點(diǎn)，保證數(shù)據(jù)質(zhì)量，然后導(dǎo)入地形數(shù)據(jù)，進(jìn)行地形修正； 然后，選擇格式變換及適當(dāng)?shù)姆崔D(zhuǎn)參數(shù)和反轉(zhuǎn)方法進(jìn)行反轉(zhuǎn)計(jì)算等步驟； 最終形成電阻率等值線圖。 典型的截面如圖3所示。 通常，巖溶發(fā)育形態(tài)如溶洞充填、溶蝕裂隙帶在電阻率等值線圖上對周邊巖土體表現(xiàn)出低阻力異常，電阻率突變(變小)，且呈VU、o形等低阻力形態(tài)。

　　由圖2可知，L2檢測線84~94m出現(xiàn)電阻率低的電阻異常，呈u字型特征，推測為巖溶發(fā)育區(qū)，主要發(fā)育溶解裂隙、溶洞等。 現(xiàn)場調(diào)查表明，孔頂高程約為344m，孔底高程約為341m，有可能是巖溶通道的一部分。 2檢測線136~148m出現(xiàn)縱向低電阻異常，推測為大規(guī)模溶解裂隙帶或斷層帶。

　　2.4.2地震影像法

　　此次地震影像法的數(shù)據(jù)處理采用地理空間位相顯微鏡專業(yè)的地震勘探軟件進(jìn)行了靜校正、道路均衡、一維濾波、二維濾波、反褶積、去噪等處理步驟，最終得到了地震影像的時間剖面圖。 必須注意的是，在數(shù)據(jù)處理中不需要進(jìn)行手動校正的步驟，節(jié)約了數(shù)據(jù)處理的時間，減少了數(shù)據(jù)處理中產(chǎn)生的人工誤差。 本工程典型地質(zhì)影像的時間剖面如圖4所示。 一般巖溶在地震影像的時間剖面圖中主要表現(xiàn)為同相軸錯亂、衍射波發(fā)生、頻率下降等形態(tài)。

　　 現(xiàn)場勘查表明，這幾個異常區(qū)和地表發(fā)育的4處地下水出口構(gòu)成巖溶通道，埋深約2.5m。根據(jù)上述數(shù)據(jù)處理方法和解釋標(biāo)準(zhǔn)，對超高密度電法和地震影像法得到的結(jié)果進(jìn)行了疊加綜合分析，以兩者重疊的區(qū)為重點(diǎn)異常區(qū)，圍住了勘探區(qū)的隱伏巖溶異常區(qū)。 根據(jù)勘探推算結(jié)果，測量區(qū)配置了3個驗(yàn)證鉆探孔，鉆探資料顯示，鉆探孔ZK3在勘探包圍的異常深度遇到溶洞； 鉆探孔ZK1、ZK2位于勘探圈異常區(qū)域，巖芯和節(jié)理裂隙發(fā)育，部分有溶解現(xiàn)象，與綜合勘探估算結(jié)果基本一致。

　　(1)此次綜合磁反柱液位計(jì)從不同物性角度為勘探成果做出了貢獻(xiàn))超高密度電法根據(jù)巖石層電阻率的不同識別巖溶形態(tài)； 地震影像勘探根據(jù)不連續(xù)波群的反射現(xiàn)象判定巖溶發(fā)育的特征。 兩者優(yōu)勢互補(bǔ)、相互見證，揭示了測量區(qū)域巖溶發(fā)育狀況和分布范圍等，有效完成了巖溶勘察任務(wù)，為路基設(shè)計(jì)工程提供了科學(xué)依據(jù)，展現(xiàn)了成本低、效率高的特點(diǎn)。

　　(2)地球物理勘探方法具有多解性，且對于不同的地形地質(zhì)條件、不同的磁翻柱液位計(jì)有各自的優(yōu)勢和局限性，勘探的深度和精度也出現(xiàn)了明顯的差異。 實(shí)踐證明，結(jié)合現(xiàn)場條件，選擇兩種以上合適的勘探手段的綜合勘探方法，可以使調(diào)查結(jié)果更加準(zhǔn)確、高效、經(jīng)濟(jì)。