综合物探技术在地基探测中的应用——以贵州工程应用技术学院三期房为例

引用文献:

陈豪 黄蝶 黄厚 李加伟 吉学发. 综合物探技术在地基探测中的应用——以贵州工程应用技术学院三期房为例[J]. 城市住宅,2020,50(8)黔西北煤田陷落柱探测方法与防治技术(黔科合LH字〔2015〕7590号);贵州省教育厅自然科学研究项目:贵州省普通高等学校喀斯特工程物探工程研究中心(黔教合KY字〔2015〕340号);大学生创新创业训练计划项目:贵工程三期房地基工程地质条件分析评价——基于高密度和瑞利波综合物探技术(2018521102);.

. [J]. build,2020,50(8)黔西北煤田陷落柱探测方法与防治技术(黔科合LH字〔2015〕7590号);贵州省教育厅自然科学研究项目:贵州省普通高等学校喀斯特工程物探工程研究中心(黔教合KY字〔2015〕340号);大学生创新创业训练计划项目:贵工程三期房地基工程地质条件分析评价——基于高密度和瑞利波综合物探技术(2018521102);.

作者:陈豪 黄蝶 黄厚 李加伟 吉学发
单位:贵州工程应用技术学院矿业工程学院
摘要:川、滇、黔是典型的喀斯特岩溶地区,贵州更是岩溶比较发育的省份,岩溶问题成为工程建设中的突出问题。在查明贵州工程应用技术学院三期房地基地质条件的基础上,利用已在工程勘察中取得广泛应用的高密度电法,对研究区进行实际勘探,并用瑞利波勘探方法对高密度电法圈定出的异常区进一步探测,推测出地下岩溶发育的顶部埋深约4m、底部埋深约20m等结论,为后期三期房的工程施工提供可靠依据。
关键词:地基基础 岩溶地基 高密度电法 瑞利波
作者简介:陈豪,讲师,E-mail:15761435051@163.com;
基金:黔西北煤田陷落柱探测方法与防治技术(黔科合LH字〔2015〕7590号);贵州省教育厅自然科学研究项目:贵州省普通高等学校喀斯特工程物探工程研究中心(黔教合KY字〔2015〕340号);大学生创新创业训练计划项目:贵工程三期房地基工程地质条件分析评价——基于高密度和瑞利波综合物探技术(2018521102);

 

0 引言

目前,物探技术在地质工程中得到越来越广泛的应用,其不仅能够提高工程效率,而且能够有效地保证施工安全,尤其在地质勘探方面,物探技术已经是必不可少的方法和手段,并且取得了很好的效果。将高密度电法和瑞利波勘探法运用到贵州工程应用技术学院三期房建筑地基岩溶勘查中,通过查明测区的岩性组分和地质特征,了解岩溶的赋存环境和分布情况,再与物探资料上显示的异常特征进行比较,基本查明了测区内岩溶、溶蚀带、破碎带的发育及分布情况,同时验证了高密度电法和瑞利波勘探地下岩溶的一致性。通过查明测区的岩性组分和地质特征,对所得到的物探资料对比分析处理,结合研究区地层岩性、地形地貌、地质结构与构造,讨论三期房地下岩溶分布及构造等地质情况。

在岩溶较发育地区,岩溶地基是工程建设中的重要问题,利用科学的物探理论和技术对岩溶地基进行精细的探测,是工程建设勘探中必不可少的环节。通过高密度电法结合瑞利波勘探法能获取地下岩溶、溶蚀带、破碎带等发育分布情况。高层建筑物在施工过程中,地基承担着其建筑过程中的全部负荷力,如果岩溶地基处理不好,就会造成建筑物不均匀沉降、开裂、塌陷、倾覆等破坏,危及人民生命财产安全。故加强岩溶地基探测方法的应用研究,采用合理、经济的探测方法,有着重大的技术价值和经济意义。

1 地质概况

本次勘测地基位于贵州省毕节市七星关区贵州工程应用技术学院三期房。毕节地区位于贵州省西北部,处于川、滇、黔三省交汇处,境内大部属于乌蒙山区,平均海拔1 600m,以喀斯特地形和高山丘陵为主,区域内地层较为完整,地质构造复杂,大断裂带突显,小断裂带繁杂,地壳活动受到川滇断裂构造的影响。由于毕节地区地质构造背景复杂,并且位于我国南北地震带南端的东侧,断层较多。

毕节地区的地层出露比较完整,震旦系-第四系,沉积厚度比较大,特别是古生界的石炭系、二叠系;中生界的三叠系分布广泛,依据地质构造特征和地层的发育特点,分为3个沉积区:(1)北部沉积区包括赫章县的六曲河至七星关区,金沙县城区以北的地区;(2)西部沉积区主要出现在赫章县倮木戛—垭都一线以西地区;(3)黔中沉积区除了北部和西部沉积区以外的其余地区,以海相沉积占主导地位,陆相沉积次之。岩溶地貌形态多样,境内出露的岩石以沉积岩为主,岩浆岩较少,而在沉积岩中以碳酸盐类居多,其次为煤系、砂页岩、紫色砂质页岩和紫红色砂质泥岩,泥质岩最少。

测区内主要发育为砂岩、页岩、灰岩等沉积岩,且均为层状构造,岩层间隙中充填部分软塑黏土、岩石碎块、风化碎屑物等,对测区地质剖面进行实测,不同层状岩性厚度不同,且受风化剥蚀严重。实测岩性剖面如图1所示。

图1 三期房地基实测岩性剖面

图1 三期房地基实测岩性剖面

 

2 地球物理解释

高密度电法野外数据采集使用北京华安奥特科技有限公司生产的YDZ-128矿用本安型高密度电法仪。高密度数据采集的流程融合了电测深和电剖面2种观测系统,所采集的数据量较大,观测精度较高,高密度电法勘探具备高效、经济、快速等方面优点,故在解决工程地质难题上具有显著的优越性,对电性不均匀地质体有良好的探测结果。结合工区现场实际情况,本次在三期房工区内共布设了2条高密度电法测线,测线编号为1号线和2号线,其中1号线长160m,2号线长200m,方位角为295°,采用相对分辨率较高的温纳装置,电极距为5m进行探测。

1号测线高密度电法勘探深度约为20m,1号测线反演断面如图2所示,由图2可看出,1号测线异常区域A在测线方向35~45m、深3~10m处有明显低阻异常体;异常区域B在测线方向60~90m、深2~20m处有明显低阻异常体;测线方向117~126m、深2~6m处有小部分低阻异常区域C;测线方向尾部也出现小部分低阻异常区域D。由此推测,图上4个低阻异常区域可能有溶洞或岩溶体的存在,也可能是因为该地下岩层中含有大量水分物质而引起低阻异常,其深部基岩基本完整。

2号测线反演断面如图3所示,该测线方向95~135m、深15~25m处存在较明显的低阻异常区域G,低阻异常区域E、F、H范围较小,其余部分基本为高阻异常,因此低阻异常区域可能存在岩溶或地下岩层含有局部水分或溶洞,其深部基岩也基本完整。

由于岩溶地区岩性复杂多变,高密度电法勘探指示地下岩溶发育情况难免存在误差,故而用瑞利波方法对以上指示较大范围的异常区域A、B、G进行进一步勘探,在每个异常区域分别布设1个探测点。瑞利波野外数据采集使用西安煤科院研发的YTR(D)瑞利波探测仪。瑞利波勘探法的工作过程是在放炮点上产生的瞬态冲击振动作为震源,该震源产生一定频率范围的瑞利波,频率不同的瑞利波叠加在一起,瑞利波沿介质表面以脉冲波动形式传播,在距震源的测线上,采用纵向观测系统,即震源和传感器排列成一条直线,并且垂直于探测方向,确保激发震源方向、传感器方向和探测方向保持一致。其工作示意如图4所示。

采用深层探测模式,采样频率4 000Hz,记录长度1 024,叠加次数5炮。由传感器各点布置的已知距离,利用快速傅里叶变换及频谱分析技术,可求得不同频率瑞利波的相速度,同时由相速度即可得到测点的瑞利波深层频散曲线,如图5所示。

图4 瑞利波工作示意

图4 瑞利波工作示意

 

图5 瑞利波深层频散曲线(单位:m)

图5 瑞利波深层频散曲线(单位:m)

 

再将瑞利波频散曲线经过处理分析,得到如图6所示的共炮点瑞利波分层速度曲线。由图6可见,在高密度电法勘探中指示的异常区域A位置处,测点1在深度为4m处有1个明显的物探异常,在异常区域B位置处,测点2在深度为11m处有1个明显的物探异常,在异常区域G位置处,测点3在深度为20m处有1个明显的物探异常,这些瑞利波异常与高密度电法勘探的结果基本吻合。其他异常反应则是由于岩层内部密度不均匀造成的。

图2 1号测线反演断面(单位:m)

图2 1号测线反演断面(单位:m)

 

图3 2号测线反演断面(单位:m)

图3 2号测线反演断面(单位:m)

 

图6 共炮点瑞利波分层速度曲线(单位:m)

图6 共炮点瑞利波分层速度曲线(单位:m)

 

3 结语

通过对贵州工程应用技术学院工程三期房地基进行高密度电法和瑞利波勘探,对测区地下岩层岩性及岩溶进行概况和解释推测,结合高密度电法勘探中得出的1,2号测线反演图像和瑞利波勘探得出的探测异常曲线,可推测地下岩溶发育的顶部埋深约4m,底部埋深约20m,且在1,2号测线反演图中圈出的岩溶(溶洞、含水层、土洞)发育区域并不是单独存在的,而是成片连接的低阻异常,这些低阻异常是分布于空间上而不是平面上,所以很难精确划分。从整体来看,该测区地下岩层稳定,基岩基本完整,没有严重的破碎带及断面。

瑞利波勘探得出的异常处与高密度电法勘探得出的异常基本一致,说明两种物探方法在工程岩溶勘探中具有重要作用。瑞利波勘探为后期建设项目提供很大的帮助和充分的依据,对提高工程建设质量和降低建设区存在的地质危害有一定的实际意义。

 

 

参考文献[1]付德俊,汤昌旺,贠鹏.综合物探在某房建高层基础岩溶勘察中的应用[J].工程地球物理学报,2019,16(1):111-115.

[2]吴迪,张涛,刘广亮,等.瑞利波勘探原理及应用实例[J].地质装备,2009,10(5):26-29.

[3]王柱.某地区住宅楼的地基工程地质条件分析评价[J].价值工程,2017,36(21):86-88.

[4]罗友辑.高层建筑地质勘探技术的选择与应用[J].科技资讯,2016,14(36):87,89.

[5]吕昆鹏,宋瑞承,涂晓晨,等.毕节地震活动及地质构造分析[J].贵州工程应用技术学院学报,2018,36(3):50-54.
1284 0 0
文字:     A-     A+     默认 取消