高密度电法在岩溶段填方路基的应用研究

安邦超

(贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司，贵阳 550081)

1 测区工程概况

毕节至二龙关高速公路ZK12+450～K12+750段填方路基，段长300 m，线路走向300°，左侧最大填高约20 m。设计标准：双向4车道高速公路，路基宽22.50 m，设计速度80 km/h。

1.1 地形地貌

场区地处云贵高原北部斜坡地带，场地隶属贵州省毕节市水箐镇，有通乡公路从路段区附近通过，交通条件较便利。该路段沿山边布置，跨越一冲沟和两座小山头，地形起伏较大。场区附近海拔1 759.1～1 875 m，相对高差115.9 m；线路轴线通过地段海拔1 768～1 825.4 m，相对高差57.4 m。场区地貌类型属构造溶蚀低中山地貌。

1.2 地质构造

场区属扬子准地台娄山弧形箱形褶皱区威信凹褶区，构造体系以滇东北新华夏系为主，本路段位于马路冲向斜的北西翼。场区未发现有活动断裂通过，岩层呈单斜产出，岩层产状131°∠23°。

场区岩体节理裂隙发育，节理主要有J1：340°～350°∠80°～85°，J2：265°～275°∠70°～80°两组，节理间距300～1 500 mm，单条节理裂隙地表延伸长度约5～25 m。裂隙延伸较长，切深较大，对山体的完整性有明显破坏，形成危岩体。中风化层内节理面较为平滑，多呈闭合状；强风化层中节理裂隙多呈张开状，局部见泥质充填，无胶结，结合差，岩体被节理裂隙切割成块状。

1.3 物探地质条件

参考区域地质调查报告资料，根据地质调绘以及现场钻探揭露，场区上覆第四系人工填土(Qml)、残坡积层(Qel+dl)红黏土、碎石土；下伏基岩为二叠系下统栖霞组(P1q)灰岩。

根据测区野外岩土体电阻率参数测量结果，测区主要岩土层的地球物理参数见表1。

表1 地球物理参数表

1.4 水文地质条件

场区地下水类型为孔隙水、岩溶水。孔隙水赋存于松散覆盖层内，为上层滞水；岩溶水主要赋存于碳酸盐岩裂隙中，富水程度与岩溶发育强度密切相关，其均一性差。场区地下水以大气降水为主要补给源。大气降水大部分以坡面流形式向河流排泄，地表水下渗后沿基岩裂隙、层面及溶蚀孔洞运移，向地下河流排泄。

测区内覆盖层与基岩之间视电阻率存在一定差异，覆盖层视电阻率值较低，基岩视电阻率值较高。这种物性差异，为利用电阻率法勘查测区的覆盖层厚度、强风化层厚度、断层、岩体裂隙发育程度等提供了良好前提。

2 测线布置与注意事项

2.1 测线布置

本次工作使用的WDJD-3多功能数字直流激电仪，仪器工作性能良好，测量数据可靠。高密度电探测量前，清除每根电极处表层松散层及杂草，尽量减少接地电阻，在电缆与每根电极的接口连接处，用绝缘胶带包裹，防止漏电，保证测量质量。根据勘察要求，结合现场地形情况，测线布置为：

分别沿YK12+440右5 m～K12+824右10 m、K12+530左17 m～K12+820左7 m、K12+636左138 m～YK12+487右112 m、K12+590左150 m～K12+590右145 m、K12+6220左150 m～K12+620右145 m、K12+572左137 m～K12+726右114 m分别布置一个排列物探测线，编号分别为：DF1-DF1′，DF2-DF2′，DF3-DF3′，DF4-DF4′，DF5-DF5′，DF6-DF6′。

高密度电法具体测量情况见表2。

表2 高密度电法工作情况表

2.2 注意事项

本次物探工作基本查清了场区内覆盖层、强风化层厚度、岩溶发育等情况。由于场区基岩局部裸露，场地多处正在施工，对物探数据采集有一定干扰，导致物探解释与实际存在一定偏差，异常形态也产生变形，影响了异常的解释。

施工时注意：路基下方存在溶蚀裂隙发育，建议加强工程地质勘察，施工时加强防护；路基右侧覆盖层厚度较大，且由于路基填方，覆盖层高出原地表较多，建议加强排水，勿使水淤积于路基外洼地内引起路基失稳。

3 成果分析

3.1 解释方法

对采集得到的数据，先使用Surfer软件和二维电阻率反演成像软件的数据处理功能进行预处理，同时输入测线地面高程数据，作地形校正，再据经验在软件中合理设置解释所必须的参数。这些准备工作完成后，运行软件进行反演解释，在解释过程中随时调整参数，以便使结果真实合理，计算结果用ρs等值线图和电阻率色度图表现，两者结合，综合解释。

3.2 成果分析及地质解释

根据理论计算及实践经验，本次高密度电法勘探反映的深度在50 m左右。

根据高密度电阻率数据反演软件反演结果，并结合地质调绘资料，解释如下：

DF1-DF1′：测线范围内局部基岩出露，覆盖层厚度在0～32 m之间，测线范围内表层覆盖层厚度变化较大；强风化层厚度在1～9 m之间;K12+543右10 m至K12+559右侧10 m深度29～46 m范围内有溶蚀裂隙发育；K12+495右10 m至K12+524右10 m深度3～31 m深度范围内存在溶蚀裂隙发育。

DF2-DF2′：表层低阻为覆盖层，厚度在8～27 m之间，测线范围内表层覆盖层厚度变化较大；强风化层厚度在1～4 m之间。

DF3-DF3′：表层低阻为覆盖层，厚度在6～21 m之间，覆盖层厚度变化较大;强风化层厚度在1～10 m之间，K12+566左侧21 m至K12+530右35.2 m深度28～55 m范围内有溶蚀裂隙发育。

DF4-DF4′：层低阻为覆盖层，厚度在2～20 m之间，覆盖层厚度变化较大；强风化层厚度在1～3 m之间;K12+590左13.6 m至K12+590右9.28 m深32～49 m溶蚀裂隙发育。

DF5-DF5′：表层低阻为覆盖层，厚度在1～32 m之间；强风化层厚度在1～7 m之间，K12+620左10 m至K12+620右2.5 m深度39～49 m存在溶蚀裂隙发育。

DF6-DF6′：表层低阻为覆盖层，厚度在1～30 m之间，测线范围内表层覆盖层厚度变化较大；强风化层厚度在1～9 m之间，K12+651左5.3 m至K12+657右3.2 m深度37～47 m范围内溶蚀裂隙发育。

4 工程地质评价

拟建场地不良地质作用主要为软塑状黏土、岩溶，路基范围为岩溶洼地，地表及地下溶洞、溶沟、溶槽发育。由于排水通道未打通，原有消水洞被堵塞，降雨等造成地表水积聚，厚度较厚的黏土被水浸泡成软塑状黏土，对路基稳定性影响很大；场区地表及地下岩溶发育，地下溶沟、溶槽、岩溶漏斗、溶洞等对局部路基的稳定性有影响。场地经过工程处理后，适宜工程建设。

5 结 论

测区内表层覆盖层厚度在0～32 m之间，覆盖层厚度变化较大，强风化层厚度在1～10 m之间，下伏基岩节理裂隙发育，岩体较破碎。

1) 覆盖层：YK120+440右5 m至K12+525右侧5 m段山体处于开挖阶段，基岩出露，碎石较多，视电阻率较高；K12+549至K12+750段左侧10 m至右侧50 m范围内由于路面填方，覆盖层厚度较厚，覆盖层平均厚度在20 m左右，K12+620右侧10 m覆盖层达32 m。

2) 溶蚀裂隙发育区：ZK12+495右侧10 m至K12+524右侧10 m存在低阻带，视电阻率在20～60Ω·m之间，推测为溶蚀裂隙发育；K12+554至K12+662轴线左侧10 m至轴线右侧10 m范围内深度在30～50 m深度范围内存在低阻带，视电阻率在200～400Ω·m之间，推测为溶蚀裂隙发育。

3) 通过对场区的物探探测显示，该场区场地需经过工程处理才能满足工程建设需要。