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试析综合物探在高层建筑基础岩溶勘察中的应用

发表时间：2021/6/29 来源：《基层建设》2021年第6期作者：向颖超陈青龙

[导读] 摘要：岩溶不良的地质构造导致岩溶地基承载力不足，地基容易出现塌陷、沉降以及滑动等问题，从而使整个建筑工程的安全性与稳定性也受到影响。

        云南省设计院集团勘察院有限公司云南昆明 650000
        摘要：岩溶不良的地质构造导致岩溶地基承载力不足，地基容易出现塌陷、沉降以及滑动等问题，从而使整个建筑工程的安全性与稳定性也受到影响。在此情况下，做好岩溶地基勘察与处理就至关重要。当前在建筑基础岩溶勘察作业中，综合物探技术应用的较为广泛。本文运用文献法、调查法等对综合物探技术做简要分析，其次就综合物探在高层建筑基础岩溶勘察中的有效运用展开探究。希望能为相关工作带来些许帮助。
        关键词：综合物探；高层建筑基础工程；岩溶勘察
        岩溶主要是指地下水和地表水对可溶性岩石通过破坏和改造的作用而形成的地貌现象和水文地质现象的总称。岩溶对高层建筑的基础有很大的影响，在存有岩溶的区域，覆土强度一般较低，地基的承载能力也往往不高，建筑地基在建设与使用过程中容易发生地基剪切问题。此外，岩溶地表周围的溶沟和落水洞会造成基础面的起伏不定，若再受到上部荷载作用，地基就会出现不均匀沉降，从而使建筑基础的结构面发生滑动，使建筑整体的安全性、稳定性受到影响。岩溶对高层建筑的影响与破坏还表现在，若建筑基础受力范围内存在有暗河、土洞以及溶洞等，在长期自然作用的影响下，建筑地基基础面就会出现开裂甚至发生严重的塌陷，从而使建筑无法正常安全使用【1】。结合以上认识，下面就综合物探在高层建筑基础岩溶勘察中的应用做具体分析。
        1岩溶地基勘察技术
        目前，适用于岩溶地基勘察的技术方法较多，下面主要对高密度电法、地震映像法以及结合了两种技术的综合物探法进行分析论述。
        高密度电法。高密度电法是集合了电剖面、电测探这两种观测系统对岩溶地质进行探测并采集相关数据。该种勘探方法效率快、成本低且勘测精度高，能比较准确地探测出电性不均匀提的各种情况【2】。
        地震映像法。地震映像法比较先进，在使用这种技术方法对岩溶地基进行勘测时，是在最佳窗口内选出一个最佳的偏移距，有效避开直达波、折射波以及面波等的感染，获得精度较高的探测结果。
        在高层建筑基础岩溶勘察作业中，将高密度电法与地震映像法结合使用，能够获得比较精准且全面的岩溶地质信息，具体包括溶蚀带位置、长度，破碎带分布有机发育情况等。
        2综合物探在高层建筑基础岩溶勘察中的应用
        2.1数据采集
        采用综合物探技术对高层建筑基础岩溶进行勘察的主要目的是：确定溶洞、土洞的具体位置与分布情况；了解破碎带、溶蚀分布与发育情况；掌握岩溶对建筑基础工程的影响等。
        为获得以上信息，在勘测区域内设置5条高密度电法测线，将五条测线分别编号为A1、A2、A3、A4、A5。5条测线相互平行，测线方位角均为36度，测线长度300米。于A1、A2这两条测线上布设地震映像法测线，两条测线的长度是170米与150米。在运用高密度电法采集相应野外数据时，主要使用DUK-2高密度电法测量系统来完成。在测量过程中考虑到测区的地形地势不是十分平坦，而工程对探测结果精度的要求又较高，因此选择运用具有高分辨率的温施装置来进行探测与数据采集。探测时根据测区实际情况将电极距设置为5m，并运用57个电极进行测量，测量时所有高密度电剖法剖面线布设均采用PTK【3】。
        运用地震映像法对测区岩溶进行观察探测时，使用Geode24高分辨地震采集系统（美国GROMETRICS公司生产）。为获得最高精度的勘探结果，在正式勘探前先进行一次试探，利用测区内浅层地震长剖面进行试验，试验时道距、最佳偏移距分别设置为2m、14m，采样间隔与采样时间分别设置为0.20955ms、300ms。探测时锤击震源多次垂直叠加，3个Hz检波器组合接收，测点采用PTK结合测绳布设【4】。
        2.2数据处理与分析
        在采用高密度电法获得与测区岩溶有关的各项数据后，运用RES2DINV软件（瑞典）将各项数据进行处理，处理时先依据一定标准转换数据格式，然后将坏点剔除，对地形矫正，并进行反演，最后在Surfer中生成视电阻率剖面图。

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通过视电阻率剖面图，我们可以清楚直观地看到低阻发育区域，能看到在地表电阻率略高的地区，岩体受到岩溶发育影响而呈破碎状，破碎严重的岩体电阻率较低，但未受到岩溶发育影响，完整度较高的岩体电阻率也相应较高。为给高层建筑工程的施工建设提供更全面的保障，在获得以上探测结果后再对其进行验证。验证时分别在测线A1-A1′、A2-A2′两条测线上取出两小段对各项数据进行检测验证，确保各项数据精确可靠。运用地震映像法测量时，采用Focus地震反射波法资料处理系统将所获各项数据资料进行处理，将各项数据进行筛选，剔除无用数据，炮均衡并带通滤波，使最终的勘察结果能全面反映测区真实情况。
        3综合物探技术应用于岩溶地质探测的注意事项
        3.1结合岩溶分布特点合理选择物探技术
        岩溶是可溶性岩受水的化学物理作用的结果。岩溶发育要满足以下几个基本条件：足够量的、具有流动性与下渗性以及溶蚀能力的地下水；可溶性岩层【5】。岩溶形态比较多样，裂隙、溶沟、溶洞以及钟乳石、石牙、暗河、溶槽等都属于岩溶的一种形态。我国的岩溶地貌分布的较为广泛，向西藏、贵州、广西等多地区均有分布，而岩溶又会给高层建筑基础带来很大影响，因此在建筑施工前期做好岩溶勘察探测具有重要意义。当前可用于岩溶勘探的技术方法较多，如地震法、磁法、重力法以及地热测量法、放射性测量法、电法等都这些勘察方法各有优缺点与适用范围，在实际开展探测作业时必须根据施工区域的实际情况科学选择、有机整合其中几种勘探方法，从而使岩溶勘察作业能够顺利完成。具体如，经研究与实践证明，当待测区域有以下特征特点时运用高密度电法与地震映像法能够获得比较理想的探测效果：测区溶洞、土洞（岩溶发育区）内部多填充软塑状粘土及石灰岩碎块或石灰岩溶蚀分化后的灰岩角砾碎屑残留物，勘查区内地下水位比较浅，土洞以及溶洞内部都含有水，测区土洞、溶洞的电性表现为低阻，周边完整岩石表现为高阻。
        3.2物探人员有丰富的专业知识
        岩溶勘察是一项专业性、系统性较强的工作，技术难度较大且对勘察结果的要求高。因此在开展岩溶勘察时，物探人员必须要拥有丰富的专业知识、优秀的职业素养以及较多的实践经验，能规范操作各项设备与系统，能灵活正确处理勘察过程中的各项问题，能确保勘察结果真实有效。具体如参与岩溶勘察的各人员不仅要全面掌握各物探技术的应用方法，还需要具有一定的基础力学、工程地质学、土木工程学等方面的知识。除了上述能力资质要达标外，在具体的勘察作业中，物探人员也需要高度树立责任意识与质量意识，要能深入待测区域了解熟悉测区的地质情况以及工程概况等，在此基础上做好勘察规划。
        3.3做好勘探工作布置
        岩溶探测是一项难度较大的工作，勘察过程中有可能会受到多种因素影响而导致勘察结果不准确。基于此，就应提前做好勘察布置并在勘察过程中不断优化各项工艺技术，以保证最终的勘察结果精准可靠。具体如在正式勘察之前，勘察人员要能根据测区实际情况确定出测点并布置好测线，做好各项探测装置的检查调试等，使正式的勘察活动能顺利进行。
        4 结语
        综上所述，岩溶属于一种比较特殊的地质构造，在有岩溶存在的区域，地基承载能力往往达不到标准。为此在进行高层建筑施工建设之前应根据当地实际情况合理运用综合物探技术对岩溶发育、分布情况探测清楚，以保证高层建筑工程的施工建设能顺利进行。
        参考文献：
        [1]徐联泽.综合物探方法在复杂岩溶勘察中的应用[J].科技经济导刊，2020，28（33）：51-52.
        [2]黄建权，李明陆，粟超良，李坤鹏.综合物探在岩溶勘察中的应用分析[J].工程地球物理学报，2020，17（05）：610-617.
        [3]陈剑锋.综合物探在高层建筑基础岩溶勘察中的应用[J].工程技术研究，2020，5（01）：28-29.
        [4]郭海峰，王中荣，王晨.综合物探技术在岩溶勘察中的应用[J].河北电力技术，2019，38（03）：26-29.
        [5]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（01）：111-115.