尾矿库库区勘察物探方法与钻探方法对比分析

彭 湃，黄成利

（长沙有色冶金设计研究院有限公司，湖南 长沙 410019）

广西地区尾矿库建设工作中，尾矿库库区一般位于岩溶发育区，为给将来设计与施工提供工程地质基础资料[1]，首先需要对尾矿库建设区域进行工程地质勘察。而对岩溶场地进行工程地质勘察最常用的两种手段就是物探与钻探，两种手段对于岩溶场地勘察各有优劣性[2]，物探手段一般范围较广，对岩溶主要发育区有明显区别；钻探手段一般只对钻孔内情况进行说明，对单个钻孔内所发现的岩溶发育情况及其规律进行说明。而在实际工程中，两种手段均普遍运用，本次勘察场地分别进行物探与钻探来进行分析对比两种方法所得出结论的差异性[3]。

1 主要地质特征

广西地区多山，尾矿库类型一般为山谷型尾矿库。尾矿库库区内一般四周山体的山势陡峭，并且常出露岩石，这些岩石多呈犬牙状或齿状交互。尾矿库四周悬崖峭壁较多，很多的悬崖峭壁上可见到有大型的未充填溶洞出露。尾矿库库区中间地带多为残坡积土层，黄色至淡黄色的粘土层与粉质粘土层。尾矿库库区内整体地层一般由上至下主要包括上部的耕植土、第四系粘土或粉质粘土、岩层一般有强风化灰岩——中风化灰岩，灰岩岩溶发育带上部多存在孤石或者滚石，灰岩岩溶发育带内一般出现溶沟溶槽或溶洞的溶蚀现象、构造裂隙在整个尾矿库库区内大范围存在，在溶槽与溶洞等溶蚀裂隙中充填物一般为第四系粘土或粉质粘土，也存在部分未充填溶洞与溶槽等溶蚀裂隙。尾矿库库区内岩层的产状较为杂乱，且岩石破碎，在岩石裂隙胶结方解石脉或者角砾岩。

2 场地物探结果

尾矿库库区利用高密度电法进行勘探[4]，高密度电法通过现场作业时在一条剖面上把很多电极按一定的距离进行排列，通过电极转换控制，利用电在各个介质中的传播速度不一致，来对各个地层进行分析，不同的电阻率所代表的颜色不一，通过对电阻率大小的解译结果对库区内所存在的岩溶现象进行说明[5]，如图1所示。

通过高密度电法上、下图所示，整个尾矿库库区测区的覆盖层在厚度的分布上是不均匀的，但整体上有明显的分布规律[6]：岩溶的整体发育多沿沟谷走向两翼厚中间浅，一般来说东南翼深而西北翼浅，并且尾矿库库区的测区是中间深周边浅[7]。

图1 高密度电法物探示意图

从本次尾矿库库区高密度电法勘探结果来看，尾矿库库区的岩溶构造主要顺沟谷内的长轴方向，并且有一个岩溶主构造发育带，位于尾矿库测区的东南翼。该岩溶构造带在第一测区（上图）不明显，在第二测区（下图）有突出展现，预测通过其他观测区则可能分为两支，并且会沿库区的东南翼和西北翼绕行，最后在形成于西北和东南两个角点。因此可推测出岩溶主构造带位于尾矿库测区的东南侧，且其影响平均宽度约为30m，最大影响深度可能达到数十米，从推测岩溶异常分布来看，在该方向上于构造两翼存在中小规模断裂构造，也是岩溶主要发育通道。但在尾矿库库区岩溶构造带之外的区域内，包括溶沟、溶槽、溶洞或发育裂隙带在内的岩溶异常分布没有明显的规律，推测尾矿库库区不会形成较大规模的岩溶通道或构造。

图2 尾矿库地质剖面图

3 场地钻探结果

通过尾矿库库区钻探揭露情况，库区内不良地质作用表现主要为各种岩溶形态。按地质条件复杂程度综合评定尾矿库的地形地貌条件为复杂。由于尾矿库库区分布的基岩为可溶性碳酸盐岩-灰质白云岩及白云质灰岩，因此场地内多处发育的岩溶形态有：石芽、溶沟、溶蚀裂隙、溶洞、落水洞等，通过钻探揭露其各自特征分述如下：

3.1 石芽、溶沟、溶蚀裂隙

为地表水和地下水沿结构面溶蚀、侵蚀形成的产物，是场地普遍发育的岩溶形态，规模不一，主要集中在场地的东南翼。

3.2 溶洞

为地表水或地下水沿结构面以水平方向为主的溶蚀作用产物，是场地发育的主要岩溶形态之一，其空间形态复杂。场地地表溶洞较为发育，多呈腰洞出现，在场地内零星分布；溶洞在空间上表现多为圆塔式；溶洞口形态复杂多变，规模大小不一，一般水平的长度1m～3.5m，最长约15.50m，洞体高度一般为0.80m～4.5m，局部高度可达9.80m左右；地表溶洞内石钟乳、石笋、石柱、石幔等岩溶堆积物较发育，洞底部分多被粘性土混碎石、块石堆填，偶见崩塌堆积块石；地下溶洞部分全充填可塑状粘土，偶为半充填；地表溶洞多为干洞洞内未见地下水，且溶洞壁未见滴水现象，岩溶堆积物正处于发育阶段。本次综合工程地质测绘见溶洞8个，钻探揭露到该类岩溶形态35个，总计43个，约28个集中在场地东南翼。

3.3 落水洞

地表水的集中消水点。通过钻探揭露其主要特征为：落水洞的平面形态以椭圆形为主，少量呈网络状、蜂窝状；一般长轴 1.50m～2.50m，短轴0.50m～1.80 m，带状落水洞形态次之，一般长度1.10m～2.80m，宽0.50m～2.5m；在空间上，落水洞形态以竖井状为主，其次为裂隙状；大部分在垂直方向上呈上大下小，并渐变成溶蚀裂隙；落水洞底多被粘性土混碎石、块石充填或半充填；落水洞常成群出现，洞间相互连通。本次综合工程地质测绘查明落水洞35个，第四系范围内圈定6个隐伏型落水洞，多集中在尾矿库库区东南翼。

从本次尾矿库库区钻探结果来看，尾矿库库区的岩溶构造主要集中在库内的东南翼，并且发育的岩溶形态较为复杂，有石芽、溶沟、溶蚀裂隙、溶洞、落水洞等，但未见到大规模的岩溶通道。

4 物探、钻探对比分析结论

通过对本次同一个尾矿库库区所运用物探方法和钻探方法所获得的结果进行对比分析可知，首先两种勘察方法，均得出尾矿库库区岩溶最为发育的位置为尾矿库库区的东南翼，物探与钻探的结论是一致的。但相对而言，物探方法通过对电阻率大小的解译结果区别出库区内所存在的岩溶现象，优点是时间上较为迅速，所利用的工具也较为便捷；缺点是无法对岩溶现象的种类与发育情况进行一一区分出来。钻探方法通过现场钻机取芯以后，可以通过钻孔钻心较为直观的观察出所存在的地层岩性以及岩溶地质现象，优点是能够对钻探范围内所存在的石芽、溶沟、溶蚀裂隙、溶洞、落水洞等不同岩溶形态特征进行详细描述；缺点是通过钻机设备进场进行钻探取芯编录描述所花费的时间较为长久，对整个工程的进度会有一定的影响。

因此对比物探与钻探这两种勘察方法，均适合在工程建设中长期运用，在岩溶型尾矿库库区勘察时最适宜两种勘察方法联合运用，通过物探方法对整个尾矿库库区进行整体排查，确定出岩溶强烈发育区，再通过钻探钻孔来进行验证与对各种地层岩性及岩溶发育形态来进行详细描述。两种方法的联合运用，既能从整体上排查，又能对各个勘探点进行详细区分，所获得的勘察基础资料将更有利于后续尾矿库的设计与建设工作。