地质灾害详细勘查物探勘察报告
地质灾害详细勘查
物探勘察报告
惠州建安勘测设计有限公司
2020年4月
1 绪言
1.1 目的任务
近几年来惠州市博罗县高莞镇丁村上袁屋多次发生岩溶地面塌陷，地面出现多处裂缝，其中一处房屋墙面塌落、多栋房屋墙面出现横向和纵向裂缝；灾害发生后，当地政府主管部门立即赶赴现场进行了应急处理；受惠州市博罗县高莞镇人民政府委托，我公司对高莞镇丁村上袁屋岩溶地面塌陷地质灾害进行物探勘察工作。
本次探测的目的是通过地球物理方法（简称物探）探明高莞镇丁村上袁屋场地范围内的各种岩溶洞隙和土洞等不良地质作用的位置、规模、埋深、发育程度及规律；岩溶堆填物性形状；对居住房屋的影响；并提出治理建议。
本次探测要求：
（1）探明该场地范围内不良地层的分布情况，如软弱地层的形状、大小和埋藏深度等；
（2）探明该场地范围内岩溶（溶土洞）的发育状况、分布位置、形状、大小、埋藏深度、充填状况以及在空间的相互联系状况等。
1.2 勘查依据
本次勘察和室内资料整理工作，均执行如下规范、规程：
（1）《公路工程地质勘察规范》（JTG C20-2011）；
（2）《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001，2009年版）；
（3）《公路桥涵地基和基础设计规范》（JTG D63-2007）；
（4）《公路工程抗震设计规范》（JTG B02-2013）；
（5）《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013）；
（6）《工程岩体分级标准》（GB/T50218-94）；
（7）《公路土工试验规程》（JTG E40-2007）；
（8）《公路工程岩石试验规程》(JTG E41-2005)。
（9）《浅层地震勘查技术规范》(DZ/T 0170-1997)；
（10《电阻率剖面法技术规程》；（DT/T 0073-1993）；
（11）《电阻率测深技术规程》（DT/T 0072-1993）。
1.3勘察方法及完成的工作量
我公司于2018年4月10～21日采用高密度电法、地震反射波法对勘察场地范围进行物探勘察工作。完成实物工作量见表1-1。
完成实物工作量表表1-1
2 场地工程地质情况及地球物理特征
2.1工程地质情况
拟建场地位于广东省连平县高莞镇丁村上袁屋，场地为村庄，房屋较多，地势较平整。
场地经钻探揭示，地基土主要为一套第四系残坡积地层，按其成
因类型和物理力学特征或划分为四大工程地质层，现将各土层的主要特征自上而下描述如下：
（1）耕表土：褐黄色、湿，稍密，主要成分为粉粘粒，夹杂大量植被残余和少量砾石，土质均匀性一般，该层全场分布，层厚1.0~2.5m。
（2）卵石土：土黄色、褐红色，湿～饱和，稍密，卵石含量占50～60%，直径1～12cm，上部分布略少，下部增多，磨圆度较差，多呈亚圆状、次棱角状。其余为粉粘粒和少量砂砾。分选性一般，级配不良。
（3）粉质粘土：土黄色、褐红色、褐黄色，稍湿，硬塑，主要成分为粉粘粒，夹杂10～20的白色风化残余和少量砾石（Φ：1～4cm）。粘性一般，干强度一般。
（4）灰岩：灰白色、青灰色，隐晶质结构，厚层状构造。节理裂隙稍发育，多为闭合裂隙，局部见白色长石矿物充填。岩芯较完整，
呈短柱状、柱状，节长5～25cm。敲击声脆。
2.2地球物理特征
场地土层的电阻率一般为50~200欧姆·米，波速一般为600~800m/s；溶（土）洞（含充填物）与完整围岩存在明显的物性（电阻率、波速）差异，溶（土）洞（含充填物或水）的电阻率一般为20~50欧姆·米、地震波速一般为300~50m/s；而完整灰岩（或基岩）的电阻率一般为500~2000欧姆·米、地震波速一般为2500~4000m/s；溶（土）洞及其充填物与岩土层的物性差异明显。
2.3勘察方法的选择及其原理
根据我公司多年来对地下不良地质体（断裂破碎构造带、采空区、溶洞、地下水等）探测的经验，认为采用综合物探方法进行探测（以
图 1 高密度电法工作系统示意高密度电法探测为主，以浅层地震法、钻探为辅），是最为有效及合理的物探勘察方法。
高密度电法是目前探测岩溶、采空区最普遍、最有效的探测方法，它具有效果好、精度高、效果明显等特点，可以有效对采空区、溶（土）洞的位置、规模和形态等状况进行探测，其探测深度根据剖面线长度的不同而不同，但由于单一物探方法的局限性，因此有必要同时采用多种物探方法进行综合探测，互相验证、对比，综合解释。
3 方法原理
3.1高密度电法
高密度电法（图1）是一种阵
列勘探方法，也称自动电阻率系统，
是直流电法的发展，其功能相当于
四极测深与电剖面法的结合。通过
电极向地下供电形成人工电场，其
电场的分布与地下岩土介质的电
阻率 ρ的分布密切相关，通过对地表不同部位人工电场的测量，了解地下介质视电阻率ρs 的分布，根据岩土介质视电阻率的分布推断解释地下地质结构。该方法对围岩的含水情况特别敏感，围岩破碎含水，其视电阻率明显降低，完整、坚硬岩土的视电阻率明显高于断层带或破碎带和富水带围岩的视电阻率。这种方法原理清晰，图像直观，是一种分辨率较高的物探方法。近年来随着计算机数据采集技术的改进，
使勘探效率大大提高，增大了剖面的覆盖面积和探测深度，在强干扰的环境下也能取得可靠数据，大大地提高了信噪比，可准确地探测地质体。该方法在工程与水文地质勘探和矿产、水利资源勘查中有着广泛而成功的应用。
高密度电法是许多普通电法排列、测点的集合，是将许多电极（一般为60~250个以上），按一定极距（一般为2~5m）排列，通过电缆、转换开关同测量仪器相连。测量时，测量仪器通过指令控制转换开关以一定的排列顺序将电极转换成供电电极或测量电极。
根据不同的电极排列顺序和测量方式，可分为不同的装置方式。
当岩体完整时，视电阻率灰阶图像成层状分布，透过表层（水）后其视电阻率沿垂直方向应呈升高趋势，并且在冲积层（或覆盖层）和基岩的分界面应有明显的视电阻率差异。当岩体中存在采空区、溶（土）洞、断层、破碎带等时，图像中层状特征遭到破坏，出现条带状或椭圆形低阻色块，使得某些层位被错开、拉伸发生畸变。
3.2地震反射法法
根据波动理论，当人工激发产生的地震波在向地下介质中传播时，由于不同的岩土层具有不同的波阻抗差异，当地震波经过具有不同波阻抗差异的界面时，产生反射现象，应用专门的仪器记录各种波的传播时间和特征，经数据处理后，便可获取岩土层、构造断裂带的反射信息，从而解决相应的工程地质问题。
地震波法是探测覆盖土层厚度、基岩波速变化及断层的分布等工
程地质问题较有效的方法。浅层地震波法是利用人工激发地震波在岩土介质中的传播规律，探测浅部地质构造或测定岩土物理力学参数、进行物性分层、寻找岩溶、构造带的一种较成熟的地球物理勘察方法。地震反射波法是国内外公认的具有较高精度的一种物探方法。
4 仪器设备、野外工作方法及资料处理
4.1 仪器设备
高密度电法数据采集拟使用的仪器为重庆奔腾数控技术研究所生产的WGMD-9超级高密度电法仪和终端选址开关电极及专用电缆设备。
浅层地震反射波法采用美国EG＆G公司生产的R24二十四道地震仪。
4.2野外工作方法
高密度电法野外施工拟采用60~100个电极组合的温纳装置进行测量，点距3~4m（根据施工现场实际情况而定），排列长度180~300m 。野外测量数据传输到计算机进行处理，对异常点及突变点进行重复观测，以确保野外测量数据真实、可靠。
浅层地震反射法使用参数要通过现场试验确定，一般为：采用12～24道，4～6次覆盖，叩板法锤击震源，道间距：1～3m，偏移距：6～20m，炮点距2～6m，记录长度：256～512ms，采样率：125～250us。
为做好资料解释工作，提高解释精度，室内解释人员在进场后，参加了对野外踏勘工作，并在解释过程中听取野外物探施测人员对野
外情况的介绍，对有疑问的地方，再次前往实地进行观察，使解释结果更真实、可靠。
4.3资料处理
高密度电法资料处理首先将数据回放到计算机中，高密度电法资料处理是将仪器测量结果通过传输软件传输到电脑中，进行坏点删除、地形校正、格式转换，然后应用高密度电法反演软件（RES2DINV）对原始资料进行计算、分析、处理，最后进行地质解释。
浅层地震反射法资料处理在彩显计算机上完成，软件为美国随机配有的《Eaves dropper》处理系统。地震反射波法解释遵循如下原则：
a、同一连续完整的岩层的地震波形相似，周期相同，同相轴光滑，连续性强，总体上反映岩层的起伏变化。
b、在构造破碎带或岩溶发育部位，由于地震波受到散射、绕射作用的影响，波形零乱、畸变、不连续。
根据以上原则，首先在地震勘探时间剖面上进行层位判读，选定层位，读取各拐点时间，然后根据下式计算各层及目标地质体埋深：Hj=V1·T1/2+V2·(T2-T1)/2+……+Vj·(Tj+Tj-1)/2
Hj为第j层底面埋深；Vj 为波在j层内的传播速度；Tj 为波在j 层内的传播时间。
5 物探测线布置
根据委托方提供的场地资料和探测要求，拟探测场地为广东省连平县高莞镇丁村上袁屋场地范围，物探测线布置拟在场地范围内布置成“井”字型高密度电法测线，即北东向和北西向；其中编号为D1～D7的测线是由东至西向，共7条测线，测线长270米、编号为为D12～D13的测线是由西至东向，共2条测线，测线长500米、编号为D8～D11的测线是由北至南向，共4条测线，测线长270米；后经物探初步解释并与甲方协商又加密了5条物探测线，编号为AD1～AD5，测线长180米；另外布设了7条地震反射波测线，与高密度电法测线位置相同；物探测线布置见附图1：《物探测线布置平面成果图》。
6 资料处理及勘察成果综合解释
6.1 高密度电法资料处理
高密度电法资料处理是将仪器测量结果通过传输软件传输到电脑中，进行坏点删除、地形校正、格式转换，然后将数据导入Surfer软件，做视电阻率等值线图。在等值线图上根据视电阻率的变化特征结合已有地质资料作地质解释，并绘制出物探成果解释图。
6.2 地震反射波法资料处理
浅层地震反射法资料处理在彩显计算机上完成，软件为美国随机配有的《Eaves dropper》处理系统。地震反射波法解释遵循如下原则：
a、同一连续完整的岩层的地震波形相似，周期相同，同相轴光滑，
连续性强，总体上反映岩层的起伏变化。
b、在构造破碎带或岩溶发育部位，由于地震波受到散射、绕射作用的影响，波形零乱、畸变、不连续。
6.3 物探成果解释
经过对高密度电法、地震反射波法数据及波形分析、计算，编制出各剖面高密度电法成果解释图及地震反射波法成果解释图，结合现场实地情况和各种技术规范要求，再根据钻探成果进行综合分析，物探解释成果详见“物探测线布置平面成果图”及各测线“物探成果解释图”。
各测线的物探解释如下：
D1～D1’号测线：约在60～64m、123m、150～154m、176m处视电阻率值为低阻异常，物探推测为土洞，埋深（以地面高程为0米计）约在21.4m、28.3m、14.6m和14.2m；洞高约分别为7.3m、2.8m、4.5m 和0.7m，多有粘性土充填。
D13～D13’号测线：约在198～264m、281～290m、367m处视电阻率值为低阻异常，物探推测为土洞，埋深（以地面高程为0米计）约在10.0～20.6m、12.3m、和17.0m，洞高约分别为1.2～4.6m、2.1m 和1.4m，多有粘性土充填；其中198～290m处物探推测为溶沟或溶槽。
AD1～AD1’号测线：约在48～116m处视电阻率值为低阻异常，物探推测为溶沟、溶槽或土洞，埋深（以地面高程为0米计）约在7.4～
30.1m，洞高约分别为1.6～12.6m，多有粘性土充填。
AD2～AD2’号测线：约在40～82m、108～111m处视电阻率值为低阻异常，物探推测为溶沟、溶槽或土洞，埋深（以地面高程为0米计）约在10.9m、19.5m，洞高约分别为2.2～5.7m、4.9m，多有粘性土充填。
AD5～AD5’号测线：约在32～38m、60～75m、90～95m处视电阻率值为低阻异常，物探推测为土洞，埋深（以地面高程为0米计）约在20.0～28.0m、5.0～10.6m和5.2～12.9m，洞高约为0.5～1.2m左右，多有粘性土充填。
T1～T1’号测线：约在10～13m、34～38m、47～48m处地震波形零乱、畸变、不连续，波速较低，物探推测为土洞，埋深（以地面高程为0米计）约在20.6m、28.3m和25.6m，洞高约为1.6～3.8m不等，多有粘性土充填。
T7～T7’号测线：约在4～8m、24～26m、36～45m、54～57m、84～90m处地震波形零乱、畸变、不连续，波速较低，物探推测为土洞，埋深（以地面高程为0米计）约在24.2m、29.4m、13.1～20.2m、14.6m和16.3m，洞高约为3.4～5.6m不等，多有粘性土充填。
6.4 物探异常解释推断
经物探（高密度电法、地震反射波法）的资料解释，结合钻孔资料，对各测线进行了物探解释推断，推断成果详见“物探测线成果解
释图”。
综合各测线的异常解释，该场地范围内主要圈定了Ⅰ～Ⅵ号低阻异常区域，为重点危险区域；详叙如下：
Ⅰ号低阻异常：主要有物探测线D3、D4、D9、AD4、AD5、T1、T2、T3测线控制，并设有钻孔ZK1、ZK2、ZK4、ZK6、ZK7、ZK27；区域面积约为876.4m2 ,异常埋深约在30～44米。
Ⅱ号低阻异常：主要有物探测线D4、D5、D10、AD1、AD2、AD3、T4测线控制，并设有钻孔ZK8、ZK9、ZK11、ZK12、ZK17、ZK18、ZK20、ZK21、ZK22、ZK28；区域面积约为1693.4m2 ,异常埋深约在30～44米。
Ⅲ号低阻异常：主要有物探测线D6、D10、AD2、AD3、T7测线控制，并设有钻孔ZK24；区域面积约为121.3m2 ,异常埋深约在27～40米。
Ⅳ号低阻异常：主要有物探测线D5、D6、AD1、AD4、T4测线控制，并设有钻孔ZK16、ZK23；区域面积约为372.5m2 ,异常埋深约在32～56米。
Ⅴ号低阻异常：主要有物探测线D5、D9、AD1、T4测线控制，并设有钻孔ZK13、ZK15；区域面积约为122.8m2 ,异常埋深约在35～47米。
Ⅵ号低阻异常：主要有物探测线D7测线控制，并设有钻孔ZK26；
区域面积约为106.6m2 ,异常埋深约在18～33米。
6.5 勘察效果评述
由于高密度电法是一种体积探测方法，即每个探测点所测得的视电阻率值反映的是以测点为中心一定范围土岩层随深度变化的加权平均效应，对应本次解释到的土洞的物探异常位置，其实际位置可能会有所偏差，即物探解释的低阻异常往往要比实际的溶洞规模要大。对比钻探资料，结果表明本次岩溶工程物探勘察效果较好，基本查明了场地范围内的岩溶（土洞）发育情况，达到了预期目的。
7 结论与建议
7.1结论
1、通过本次物探勘察，结合钻探结果表明：本场地土洞极为发育。尤其是在场地的中部即北东向有可能存在溶沟或溶槽，该带状区域土洞最为发育，土洞规模大，竖向发育，多呈串珠状分布。
2、场地内基岩为灰岩，基岩面较深、起伏较大。
3、经物探综合解释，结合钻孔资料，该场地范围内主要圈定了Ⅰ～Ⅵ号低阻异常区域，为重点危险区域。
7.2建议
（1）该处房屋地面塌陷的最主要原因是残积土层中存在在量的土
洞，有的规模较大，因地下水的采用，加上房屋前的水塘一直往外排水，引起地下水位下降，其原有的应力稳定受到破坏，地面承载力不均匀导致局部房屋渗裂、地面塌陷。
（2）建议对此次划分的六大危险区域进行灌注水泥浆，保持其承载力稳定，最主要是停止开采地下水，保持地下水位的稳定，达到平衡状态。