浅谈井地电法在桩底溶洞探测的运用

　　1 引言

　　全球岩溶地区的面积约占陆地面积的12%，大部分分布在资源丰富、人口稠密的地区。在中国，若按碳酸盐岩的分布面积，可达到346万平方公里，而按碳酸盐岩出露面积计，有90万平方公里;其中，西南部云、贵、桂的主体，加上川、鄂、湘部分地区的岩溶高原占50万平方公里，北方山西及邻近省区占40万平方公里。

　　“开发西部，公路先行”，公路建设在西部开发中占有举足轻重的地位。我国西部地区地形地质情况复杂，溶洞等地质病害众多，在灰岩等可溶岩地区，地下溶洞通常较为发育。在此地区修建桥梁，其桩底是否存在溶洞、溶洞规模、洞内充填情况、以及桩基与溶洞所处位置关系等，均严重影响桥梁桩基的安全性能，也是公路建设者极为关心的问题。因此，为消除工程的安全隐患，需要在成桩前对桩底溶洞的发育情况进行探测，而目前对此类问题尚缺乏行之有效的解决方法。虽然一些科技工程者在此方面进行了一些探索，提出了地质雷达、高密度电法仪及瞬变电磁仪等探测方法，也在不同的工程中进行了实际应用，但效果均不理想。因此，有必要在此方面开展深入的研究工作。

　　如何解决岩溶对公路工程的影响及公路工程诱发的地质灾害问题、如何有效防治自然灾害、如何避免不良环境效应，是西部公路建设中遇到的最挑战性问题之一。它对于西部地区国民经济的发展具有十分重要的意义。

　　2 方法原理

　　2. 1 基本原理。井地电法勘探是将一些电极放在地表，一些电极放到钻好的井中，由于溶洞充填物与围岩电阻率差异特征，溶洞充填物以软塑黏性土或淤泥质土为主，电阻率较低(<100,0,·m)，溶洞充填潜水电阻率低(<1001%·m)，裂隙发育灰岩由于裂隙水充填电阻率高(<50OQ·m)，微风化或未风化灰岩电阻率极高(>2000gl·m)E23，有较大的电阻率差异，根据地下各种物质电阻率的不同而造成地面的电场和电势的变化来探测地下地质构造。通过对这些数据的计算来反应出地下的地质构造。由于数个电极被放入井底，离可能的溶洞很近，因此就比较容易探测到溶洞。我们在井中的电极可能与溶洞仅几米远，所以这些溶洞应该较容易的用此法被探测到。另外由于把数个电极放入井中，我们可以很清楚的定位基岩面的深度和起伏状况。

　　2.2 数据处理。正演和反演已成为地球物理数据处理一种必不可少的技术。已知电阻率空间分布求电场分布的过程称正演，反之已知电场分布求地下电阻率分布的过程则称为反演;反演技术在地球物理勘探中，发挥着越来越重要的作用，其结果可以直接反映地下介质问物理特性(电阻率)差异。一般情况下，在实际运用中我们收集到了电势和电场的数据，我们就可以大致通过括数据检查、数据预处理、网格剖分、正演、反演、反演结果成图和地质成果解译。

　　2.3 井地电法的优缺点。电法技术探测溶洞是根据基岩与溶洞电阻率的差异来实现的。只要基岩与溶洞及溶洞中的填充物有电阻率上的差异，我们就可能用电法技术探测到这种电阻率的差异从而间接探测溶洞位置及大小。这与所有的其他地球物理方法一样是间接探测，而不象钻探是直接探测。但电法技术可探测的范围却远远大于钻探方法。

　　井地电法勘探的优势在于它能很好的反映出井周围的地质状况，这是地面电法勘探无法完成的。对于解决桩下深层岩探测问题，地面电法一般效果不好，因为电极距溶洞太远。所以我们采用井地的测量方法，由于数个电极被放入井底，离可能的溶洞很近，因此就比较容易探测到溶洞。此方法的另一个优点，桩基中有地下水，或者施工采用的冲孔桩而有水时，这样能更好导电，从而使电极的导电性更好，采集的数据质量会更好。所以反而会使得结果更为准确。 此方法相比于其他电法效率更高，采集的数据更多大大提高了反演的精度。从而使得施工成本更低，施工效率更高。

　　相比其他方法此方法也有明显的缺点，主要是因为数据处理的复杂性导致后期处理效率较低。目前我国还没有成熟的软件来来处理所以此方法在我国还没有取得广泛的运用。

　　3 结束语

　　随着工程建设和物探技术的不断发展，我国作为一个公路桥梁的建设大国，应在发展其他地球物探技术的同时，研究其他的适用于岩溶地区桩底溶洞(包括其它地质病害)勘察的综合地球物理方法,使我国公路修筑工程中的岩溶探测与处理技术达到国际先进水平，推动我国在这一领域的整体水平的提高。

　　参考文献：

　　[1]袁道先等，中国岩溶学[M]，北京:地质出版社，1994

　　[2]陈清香，岩溶地区桩基施工[J]，福建建材，2009年6期，pp: 79-80

　　[3]杨峰，岩溶地区路基病害勘察技术及处理方法研究[D]，硕士学位论文，中南大学，2004

　　[4]崔霖沛.国外物探方法技术的一些进展.物探化探译丛，1992

　　[5]陈绍求.微电测深法用于公路工程质量检测.地质与勘探，1993.5，29(5)

　　[6]寇绳武等.高密度电阻率法探测洞穴、采空区效果分析.工程勘查，1994.6

　　[7]张炯 李雪松 .井～地充电法地表电位分布正演数值模拟研究

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文章名称： 浅谈井地电法在桩底溶洞探测的运用

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