钻探结合物探法探查某市城区堤防隐患工程实例分析

张勇

（安徽省水利水电勘测设计研究总院有限公司 安徽蚌埠 233000）

1 工程背景

某市城区路段位于河流堤身上，为防止汛期到来给该路段造成安全隐患需对该段堤身工程性质薄弱部位分布情况进行探查。由于探查区域车流量较大，大范围进行地质钻探或者精力触探试验不具备可行性，考虑到这一情况后采用了直流电法勘探中的高密度电阻率法这一物探手段先对该区域进行集中探查再结合物探结果对该区域布置地质钻孔勘探的方法[1]。堤身探查区域里土层相对较为复杂，主要由人工填土、粉土、粉砂、粉质黏土以及黏土为主，局部含淤泥质粉质黏土层。探查区域表层土体为人工填土，含有较多大小不一的碎石块，如图1所示。

图1 探查区域表层土体

2 仪器选择与参数设置

现场数据采集过程中，使用的是重庆地质仪器厂研制的DUK-2A高密度电阻率法测量系统，该系统由DZD-6A多功能直流电法仪和MIS-60多路电极转换器以及铜电极和电缆等附件组成，基于常规电阻率法勘探原理并利用多路转换器的供电、测量电极的自动转换，配合常规电阻率的测量方法及电阻率成像等高新技术进行高分辨、高效率电法勘探。根据探测要求及现场情况，本次作业中全部采用高密度电法中的温纳剖面法，供电电压96V，最大通道60道（受现场条件限制，部分测线通道数少于60），最大隔离系数10层，点距2m，最大勘查深度20m，每条测线最多采集数据点435个（部分测线通道数少于60，相应数据点数少于435）。后期数据处理过程中，使用的是骄佳6.0版本数据处理与解释专业软件。

3 测线布置与探测结果

由于受现场水泥道路和围挡的影响，不得不分段测量，现场共布置了13条测线，将其拼接成4个连续断面，其中断面1由5条测线的探测数据拼接而成，断面2和断面3均由2条测线的探测数据拼接而成，断面4由4条测线探测的数据拼接而成，整个探查区域里断面分布情况如图2所示。由于后面物探结果中断面3和断面4的探测过程中未发现明显异常区，故在本文不再逐一分析这两个断面探测结果。

图2 断面分布

成果图中除了绘制出断面区域视电阻率拟断面图之外，还选取了取靠近中间的第5层（AB/2=15m，MN/2=5m，由于表层不均匀土体对浅层测量数据影响较大，且深层土体中由于距离地表深度相对较远供电电流相对较低，造成深层土体中信噪比相对较低，故而选此层数据）视电阻率测量数据做出折线图，对绘制的拟断面图进行辅助分析。在探测范围里断面1和断面2中视电阻率拟断面图中，由于表层土体较为松散且含有较多大小不一碎石块，造成表层土体分布不均匀，水平方向上视电阻率等值线存在不同程度的波动。且由于这些表层土体中大小不一碎石块的影响，土体较为松散，个别电极与土体接触不紧密，以及布置的测线范围里存在的的水泥路面都对探测过程中的测量数据产生了不同程度的影响。

3.1 断面一探测结果

图3为断面1范围及成果图，是将5条测线探测数据拼接后做出的，拼接后测线总长度340m。

图3 断面1范围及成果

从图3中可以看出：①探测深度范围内，横坐标98～106m、158～164m以及272～278m这三个区域的视电阻率等值线存在不同程度的变形，是由于在现场采集数据的过程中，这三处位置相邻两个电极之间存在水泥路面，且相邻两个电极所接触的土体高于水泥路面，对数据采集过程中供电电流传导造成了较大影响造成的。横坐标80～90m、110～130m、142～152m、284～294m 以及314～320m，纵坐标-12～-20m 所在区域的视电阻率值均小于17.80Ω·m，为相对低阻异常区域，推测这些区域里土体渗透性相对较高，较为湿润，赋水性较强。②第5层视电阻率数据折线图中，横坐标0～310m范围里土体分布不均匀再加上地表部分区域地面水泥路影响，曲线波动较为剧烈。横坐标0～70m范围里，曲线相对较为平缓，视电阻率值大多分布在30Ω·m附近处，推测此段土体相对较为干燥；横坐标70～100范围里，曲线呈下降趋势（横坐标80～90m范围，因受地表水泥路面影响，曲线发生变形），视电阻率值大多分布在20Ω·m附近处，推测此段土体相对较为湿润；横坐标100～130m范围里，曲线呈平稳上升趋势，视电阻率值大多分布在25Ω·m附近处，推测此段土体相对较为干燥；横坐标130～160m范围里，曲线呈上升趋势（横坐标140～150m范围，因受地表水泥路面影响，曲线发生变形），视电阻率值大多分布在20Ω·m附近处，推测此段土体相对较为湿润；横坐标160～190m范围里，曲线呈急剧上升再平缓下降的趋势，视电阻率值大多分布在30Ω·m附近处，推测此段土体相对较为干燥；横坐标190～230m范围里，曲线呈短暂上升再波动的趋势，视电阻率值大多分布在35Ω·m附近处，推测此段土体相对较为干燥；横坐标230～310m范围里，曲线呈短锯齿状波动起伏的趋势，视电阻率值大多分布在20Ω·m附近处，推测此段土体相对较为湿润。

3.2 断面一探测结果

图4为断面2范围及成果图，是将2条测线探测数据拼接后做出的，拼接后测线总长度178m。

图4 断面2范围及成果

从图4中可以看出：①探测深度范围内，横坐标68～74m区域的视电阻率曲线存在较大变形，是因为在现场采集数据的过程中，此处位置相邻两个电极之间存在水泥路面，且相邻两个电极所接触的土体高于水泥路面，对数据采集过程中供电电流传导造成了较大影响造成的。由于随着花坛开始改变方向，沿着花坛布置的测线在横坐标92m处发生弯曲，部分探测区域位于花坛外侧。造成纵坐标-2～-6m，横坐标90～172m比5～90m所在区域的视电阻率等值线数值低。横坐标18～85m，纵坐标-12～-20m所在区域的视电阻率值均小于17.4Ω·m，为相对低阻异常区域，推测该区域里土体渗透性相对较高，较为湿润，赋水性较强。②第5层视电阻率数据折线图中，整体相对平缓，横坐标0～80m范围里曲线相对较为平缓，且视电阻率值大多分布在20Ω·m附近处，推测此段土体分布相对较为均匀，且较为湿润；横坐标80～148m范围里曲线呈逐渐升高趋势，且视电阻率值均大于20Ω·m，推测此段土体相对较为干燥。

4 结论

根据图3和图4中这2个高密度直流电法探测视电阻率拟断面图及对应的第5层视电阻率测量曲线来看，断面1和断面2探测范围里低阻异常区分布范围都较大，在这些低阻异常区里局部赋水性较强。断面1探测范围里，横坐标 80～90m、110～130m、142～152m、284～294m 以及 314～320m，纵坐标-12～-20m所在区域的视电阻率值均小于17.8Ω·m，为相对低阻异常区域，推测这些区域里土体渗透性相对较高，较为湿润，赋水性较强。断面2探测范围里，横坐标18～85m，纵坐标-12～-20m所在区域的视电阻率值均小于17.4Ω·m，为相对低阻异常区域，推测该区域里土体渗透性相对较高，较为湿润，赋水性较强。由于现场围挡和水泥路面条件限制，虽然断面1和断面2探测范围之间不连续，但是在断面1的右侧以及相邻的断面2的左侧大部分已探测区域里都分布有视电阻率低阻异常区，推测在断面1的右侧以及相邻的断面2的左侧未探测到的区域里对应位置处的土体中局部赋水性也较强。且后期钻孔资料表明，处于不连续的断面1和断面2之间未被探测到且距离断面2左侧较近位置处的钻孔，该孔钻进工程中发现漏浆严重，孔中渗透有大量清水。推测由于该区域土体渗透性较大，再加上距离河水岸较近，河水已经渗透到了此区域。

物探与钻探相结合的方法在地质勘察中不仅提高了勘察效率，而且提升了勘察质量。本次探查结果显示，在不利于大规模进行现场钻探的工区内进行勘察时，引入物探方法能较好圈定地质异常体的发育位置，有利于对工程性质薄弱部位的探查。