塞内加尔高速公路地下空洞物探研究

2022-05-07陈长缨

工程与建设 2022年2期

邱鑫，陈长缨

(中国水利水电第十四工程局有限公司，云南昆明 650041)

1 工程概况

在塞内加尔机场高速公路路基施工过程中，在实施Somone-Mbour路段的土方工程时，在PK25+900—PK26+030高速公路占地范围内发现了直径和深度各异的多处空洞。这些自然空洞影响了数米厚的红土块，可能对高速公路的稳定性构成威胁。通过与业主充分沟通后，项目部决定邀请当地知名实验单位SENELABO进行物探研究，以寻求经济合理的最佳处理方案。

2 使用方法

优先通过电磁法获取了电阻率地图，确定有异常的区域，以便更好地选择高密度电阻率成像(ERT)和探地雷达(GPR)的剖面位置。

在现场可疑地点处实施了5个长100 m的ERT剖面和4个GPR剖面。除了P5指向西南-东北外，其余所有剖面(ERT和GPR)均指向东南-西北，以能探测到的电阻率地图上观察到的异常方式来设置剖面(电阻率最强和最弱的区域)。

最开始的2个剖面ERT P1和P2探测到了现场肉眼可见的大空洞的顶部，一方面可以验证其几何特性，另一方面可以用作参考，以更好地确定此区域其他可能出现的空洞的特性。测量使用的装置为Schlumberger，探测深度达20 m。

3 取得的结果及分析过程

3.1 肉眼可见空洞的特性

通过现场观察，可识别红土层中各不同类型的空洞。某些空洞的大小相对较小，而其他一些空洞尺寸达数米。此外，雨水通过破碎的红土层地下渗透至麦斯特里希特阶的浅表含水层，成为破碎和变质区域内空洞形成的主要动力。此渗透将导致破碎区域内大块红土被侵蚀及快速变质，带走细微物质，向下溶解沉积，直至潜水层，增加破碎范围，形成地下空洞。细微物质被水流带走，在端口中流动；最厚重、流动性低的物质(假豆石)构成基坑侧面肉眼可见封闭空洞的底部。

3.2 电磁勘探的结果和分析

经探测，出现电阻率异常情况坐标见表1。

表1 出现电阻率异常情况坐标

由表1可知，在此区域浅表红土层中的空洞，由于土层的高渗透性，空洞里充满空气。这些空隙在石块中存在，相对石头本身实际的电阻率而言，大大增加了电阻率。因此，在电阻率地图上，可以观察到，在地图的西南部位，电阻率最强，可能对应的就是较大空洞。

已开挖的中央部位(高速公路线路区域)相比未开挖的部位，电阻率要稍微低一些，且似乎没有空洞。但是，需要注意的是，红土下导电土壤的存在可能掩盖了空洞出现在电阻率地图上的可能性[1-3]。

同时，还需注意的是，表面已打开的空洞在电磁地图上是不可见的，因为微波被减弱了。为了更好地确定这些异常的实际几何特点，将ERT剖面和雷达剖面进行了重叠放置并进行分析验证。

3.3 ERT剖面的结果和分析

电子断层摄影术的结果如图1所示。

图1 ERT剖面图

在红土结构中，电阻率一般根据红土化程度在500～2 000 Ωm变化。若在这些红土结构中，出现电阻率大于2 000 Ωm的情况，则极有可能存在与空洞相似的空隙。空隙在石头中越大，电阻率越高。

由图1可知，剖面P1显示存在3处空洞，分别为：

(1)与现场肉眼可见的空洞相符，达5 m深，位于X坐标12 m和22 m之间。一个更大的空洞(达8 m深)从第一个空洞边界的西北方约3 m处开始，大约至X坐标50 m处。位于剖面X坐标68 m处的一个空洞的深度在2.5～5 m。剖面P2显示存在3个空洞，位置和深度与P1接近。剖面P3显示存在2个空洞，深度达5 m。

(2)位于X坐标38 m和52 m之间。

(3)位于X坐标53 m和61 m之间。