工程物探在岩溶地区工程地质勘察中的运用

  着经济的发展,重大工程建设项目也在逐渐增多,对于其前期基础性工作工程地质勘察要求也越来越高,用传统的勘察方法、手段已满足不了设计要求。本文以临沂市某特大桥工程地质勘察为例,说明工程物探在岩溶地区桥址详勘阶段的重要作用。

 

  1 工程概况

 

  拟建特大桥位于临沂市北 河之上既有桥上游,全长1325m,主桥长900m,桥面宽9m,为多墩多孔平桥,桥中心线与老桥中心线平行,中心间距17m。工程由铁道部第三勘测设计院设计,临沂鲁班建筑集团承建。 地形地貌为 河河床及河漫滩,属河谷地貌,地形略有起伏,河床高程在6114～7010m之间。

 

  地质构造位于鲁中南隆起东边缘,处在沂沭断裂带与北西向构造的结合部位,断裂构造发育。主要构造形式为临沂弧形构造与北东向、北西向2组区域性断裂。 本次勘察为详细工程地质勘察阶段,由于场区处在岩溶地区,工程地质条件较为复杂,勘察方案拟在工程物探基础上再采用工程地质钻探、原位测试、室内试验等勘察测试方法。

 

  2 工程物探应用

 

  工程物探主要采用地质雷达、浅层地震、电法勘探等手段,查明场区第四系覆盖层厚度,确定出断层、溶洞的分布及发育情况。

 

  地质雷达探测:使用瑞典产的RAMAC/GPR型仪器,发射频率50MHz,天线长210m,发射开线与接收天线间距110m,观测点距110m,记录时窗长 800ns,同步位移。资料处理用美国Micron公司生 产的便携式计算机。共完成观测剖面6条,沿轴线 方向上共完成观测点1800个。资料处理得时间剖面6条(段)。

 

  电阻率垂向测探法:采用不等距对称四极装置。使用DDC-2B型电子自补仪进行观测,供电电源为45V乙电池串并联。保证供电电流≮500mA(大极距时),商量电位差≮10mV,观测质量可靠。共完成最大AB/2为150m的测深点108个。绘制横向比例尺1∶2000的视电阻率(Pa)断面图5张。远排列密点距变观地震反射波法:由于该地区沿设计剖面有数米的松散杂填土层,对地震波造成严重的散射和吸收,浅炮坑小药量无法得到有效波。采用深钻孔(5～8m),大药量(3～5kg),密检波点距、大偏移距、变观技术进行施工,以控制水面覆盖地段地下基岩地质构造情况。共完成道间距5m,接收段115m,偏移距从110～270m的变观系统。孔深从415～715m,药量310～510kg的远距离爆炸和接收的工作14炮,接收点336个。资料处理得时间剖面1条。

 

  3 工程物探成果

 

  采用上述物探方法以后,通过对资料进行解释,查清了场区第四系覆盖层厚度,确定出断层性质、规模及岩溶的分布及发育规律。 3.1 地层岩性

 

  通过工程钻探验证,场区地层为第四系全新统冲洪积层,侵入岩,石炭系(C)泥岩、页岩、灰岩,奥陶系(O)灰岩。

 

  3.2 地质构造

 

  结合工程钻探及区域地质资料,确定场区内有 4条断裂见图2。断裂情况如下: F1:走向NNE,倾向NWW,倾角>80°,走向与桥轴线夹角约216°,为正断层。为桥址区主要断裂。F2、F3、F4:走向均为NW,倾向SW,倾角>80°,近于直立,为正断层,规模小,断层带宽度均<5m。F1、F2、F3、F4断裂为沂沭断裂带以西,北东向、 北西向断裂束的次级构造,第四系沉积未受影响,属 非全新活动断裂。

 

  3.3 岩溶分布及发育规律

 

  岩溶为本桥址区内最主要的不良地质现象。根 据地质雷达探测、远排列密点距变观地震反射波法测试资料,通过工程钻探验证,场区中部石炭系灰岩地层中岩溶较为发育,尤其是F1与F3交汇部位岩溶发育强烈,溶洞大小不一,垂向长度在110～913m之间。岩溶类型为隐蔽型岩溶,溶洞为全充填、半充填或无充填,充填物为可塑～软塑且多为软塑粘土、细砂、夹杂有小灰岩砾块,洞体稳定性较好,与地下水连通。

 

  4 结语

 

  拟建场区位于 河河床与河漫滩,砂层厚度大, 基岩岩性变化大,且受沂沭断裂影响,断层及岩溶发育,属复杂场地。根据工程物探资料,结合工程地质钻探、原位测试、室内试验等成果,详细查明桥址区工程地质条件,尤其是断层分布及岩溶发育情况,为大桥基础设计提供了准确地质资料。在岩溶地区重 大工程建设项目工程地质勘察采用工程物探方法,对下一步进行工程地质钻探、原位测试等具有较强的指导意义,避免了工作的盲目性。