岩溶地基勘察

❖ 地面物探：高密度电法、浅层地震法。探测岩溶、 土洞的大致位置与分布、地质构造、基岩面起伏；
❖ 单孔物探：管波探测法、孔中雷达。探明桩基持力 层完整性及桩位范围岩溶洞隙、软弱岩层的发育和 分布情况；
❖ 孔间物探：跨孔CT法，探明钻孔之间岩溶洞隙、软 弱岩层的位置、形状、大小及连通性，临空面及桩 基持力层、下卧层中岩溶洞隙的发育和分布情况；

Q apl

含角砾粉质 粘土层
ຫໍສະໝຸດ Baidu
以粉质粘土为主，砾石成分为灰岩为 主，平均厚度 10.87 m。

C1y 破碎灰岩层

裂隙较发育，局部见溶蚀现象，中等 风化，平均厚度为 3.09 m。

C1y 完整灰岩层

微风化，局部见溶蚀现象，岩体较完 整。平均厚度为 7.93 m。

桩底约6m处存在明显溶洞的反射信号。经在桩底进一 步钻探，在钻至5.5m时明显出现了漏浆的现象。
声呐发射 驱动模块 1 号声呐信 号处理模块 2 号声呐信 号处理模块
N 号声呐信 号处理模块

通讯 电缆

三

微 型 计 算 机

维 电 子 罗 盘

声呐发射换能器参数

型号 JL-5-1

发射频率 200 Hz～8 kHz

最大瞬时 功率/KW
10

信号一致性 好

声呐扩 散角/(°)
大于 120

特点
大能量，宽频 带，短余震

遥感图

❖5、静力触探
❖ 静力触探手段在工程地质勘察中主要用来确定软土、 黏性土和砂类土的承载力。把静力触探用于覆盖型 岩溶工程地质勘察，在长（春）大（连）铁路瓦房 店路基塌陷病害整治工程提供了实践经验。在一定 的地层条件下，静力触探手段解决了其他勘探手段 不能解决的问题，取得了良好的效果。

在覆盖型岩溶工程地质勘察中，静力触探手段主要是 查明第四系覆盖屡中有无隐蔽土洞存在，土洞的规模 及埋藏位置、疏松裂隙带的分布及其范围等。对于覆 盖型岩溶工程地质勘察，在钻探、物探手段受到技术 、经济以及场地的限制无法满足要求时，为了探明覆 盖层中潜蚀作用的分布范围和强度，可以采用静力触 探方法。
➢采用两种不同频率的声波探测钻孔周围半径3到6米的岩溶发 育情况，高频（10kHz-50kHz）的声波采用压电陶瓷声源，低 频（1kHz-8kHz）的声波采用超磁致声源。

多频段声波反射信号综合分析、联合反演

➢采用多方向接收传感器配合三维电子罗盘， 实现定向的三维 探测，在探明钻孔周围是否有溶洞的情况下识别溶洞方向。

一通道

方向角190度左右 方向角100度左右

二通道

三通道

四通道

CYZX46-2

CYZX46-2

一通道

方向角200度左右 二通道

三通道

四通道

❖ （7）声呐探测法

现场主机

人机交互设备

声呐探头

经

基

声呐发射

岩

换能器

分

1 号声呐接

界

收换能器

面

反

2 号声呐接

射

收换能器

N 号声呐接 收换能器

存储器
中央处理器

步骤1：保证钻孔里面有水，以耦合声波发射。 步骤2：选下放模式，进行低频探测，速度约为0.2m/s； 步骤3：选上升模式，进行高频探测； 步骤4：将探头旋转一定角度，重复步骤2-3，每孔同一 方向上下往复探测多次后，完成一个孔的声波探测； 步骤5：利用DCSA软件形成声波剖面图进行分析。

➢工程实例
❖ 3、施工勘察阶段应对不同建筑、荷载要求及不同 岩溶地质状况采取针对性手段进行补充勘察：
❖ 4、岩溶勘探点布置，数量和勘探深度应根据勘察 阶段、场地地形条件、岩溶发育程度、构筑物类型 及规模、并结合物探方法，水文地质试验要求等综 合确定。

❖ 一般在可行性阶段可不进行钻探，必要时可布置少 量钻孔；初勘阶段一般在物探判定的岩溶发育带和 物性指标异常的部位应布置钻孔验证，同时查明岩 溶的基本形态和规模、溶洞充填物的性状和地下水 标高等，在桥位等构造物部位，可结合桥跨组合 100m左右布置一个钻孔，岩溶不发育的可适当减少 钻孔，岩溶发育的可适当增加钻孔；

➢某商业工程实例

某商业工程项目，在钻入灰岩的79个勘探孔中，有4个勘探孔揭穿4个埋置

深度和洞体规模不一的溶洞，遇洞率5.33%，灰岩总进尺622.6 m，洞高总

累计5.30 m，线性岩溶率为0.85%，岩溶发育规律性不强，属于岩溶弱发

育场地。

成因 年代

土层名称

剖面图

土层性质

Qm4 l

素填层

以黏性土为主，含有少量碎石，局部 为大块石，平均厚度为 5.37 m。

钻孔现场布置图

钻孔岩心图

钻孔探测结果

高频 探测 四个 方向 剖面
深度

时间

时间

时间

时间

低频 探测 四个 方向 剖面

时间

时间

时间

时间

土-岩 分界面

高频 探测 四个 方向 剖面
深度

时间

时间

时间

时间

土-岩 分界面

高频可以对孔周岩 体完整性进行准确
评价
土-岩分界 局部面破碎
局部裂隙

低频 探测 四个 方向 剖面

1.0 MPa

弱酸弱碱环境 下可以使用

声呐监测

步骤1：人工挖孔桩桩底没有泥浆时需灌入10～20cm 水。 步骤2：利用探头中的三维罗盘，调平探头。
步骤3：当声呐探测探头放置好后，现场主机控制发射 发射声呐应力波，并接收测试信号。 步骤4：将声呐发射旋转一定的角度，重复步骤2、3。
步骤5：生成探测声呐应力波剖面图，利用时频分析 识别溶洞反射。

❖ （2）地质雷达法
❖ 该方法为电磁法的一种，是近年来新发展起来的， 在岩溶勘察中取得了一定的效果。该方法的优点是： 比较准确地确定出地下空洞的埋藏深度、轮廓大小、 而且具有很高的分辨能力，可直接探测到较小的空 洞。成果图比较直观，异常部位明显，解释容易， 施工方便，费用一般10000元/km，适用条件要求一 般为：不受地形影响，适用于高阻地质体（溶洞充 水），探测深度一般在60m以内，精度范围5%，一 般10m以内效果较好。

❖4、遥感
❖ 遥感技术是根据电磁辐射的理论，应用现代技术中 的各种探测器，对远距离目标辐射来的电磁波信息 进行接受，传送到地面接收站加工处理成遥感资料 （图像或数据），用来探测识别目标物的整个过程。

❖ 遥感技术是建立在现代物理学、数学、电子计算机 技术和地学规律基础上的，具有调查面积大、重复 性好等特点，遥感图像能宏观且真实地反映地表 特 征和各种地质现象的空间关系，遥感影像视域广阔、 信息量大，在识别岩溶地貌形态岩溶层组划分及地 质构造特征等方面，具有其他勘测方法所不及的优 点，尤其适用于我国南方裸露型岩溶地区。
深度

时间

时间

时间

时间
时间 土-岩 直达波消除 深度 分界面

低频 探测 四个 方向 剖面

时间

深度

时间

时间

时间

时间

时间 土-岩 直达波消除 深度 反射波提取 深度 分界面

孔 旁 界 面 反 射

时间 深度

深度

1号钻孔揭露溶洞

3号钻孔揭露溶洞

2号钻孔揭露溶洞

L匝道新建桥

CYZX47-1

CYZX47-1

❖3、钻探
❖ 钻探一直是最常用的勘察方法，但所花费的时间较 多，费用较高。该种方法不仅可以明确所钻位置及 附近的地层情况（岩土性质，厚度、地下水位等） ，还可以进行钻孔的原位测试和利用钻取的岩土芯 做室内测试，以便获取更多，更准确的岩土信息。 除地形条件对机具安置有影响外，几乎任何条件下 均可使用钻探方法。

❖3.2.2 勘察要求
❖ 拟建工程场地或其附近存在对工程安全有影响的岩 溶地质情况时，应进行岩溶地质勘察。岩溶地质勘 察宜采用工程地质测绘和调查、物探、钻探等多种 手段结合的方法进行。岩溶地质勘察一般可分为可 行性研究勘察、初步勘察、详细勘察、施工勘察四 个阶段，各阶段勘察应符合下列要求：

❖ 可行性研究勘察应查明岩溶、洞隙的发育条件，并 对其危害程度和发展趋势作出判断，对场地的稳定 性和工程建设的适宜性做出初步评价

❖3.2.3 勘察控制原则
❖ 岩溶地区勘察除要满足《岩土工程勘察规范》GB 50021及各相关规程规范的要求外， 还应做到：
❖ 1、可行性研究或选址勘察非常重要，在整个勘察 程序上必须坚持以工程地质测绘与调查为先导原则 。

❖ 2、勘察程序应遵循从面到点、先地表后地下、先 定性后定量、先控制后一般以及先疏后密的原则。

❖ 实测时间剖面见图1。在里程K137+175~K137+200 之间存在“强烈亮色双曲反射弧”异常，在异常中 心布置验证孔ZKLD32；同样，里程 K137+200~K137+225之间布置验证孔ZKLD33。
❖ 从图2中可见，依据地质雷达异常布置的验证孔没 有揭露岩溶发育情况。地质雷达探测岩溶在广东地 区深浅和干扰因素多的缺点。

❖ （3）面波法
❖ 该方法为地震法的一种，优点是：比较准确地确定 出地下空洞的埋藏深度、轮廓大小、而且具有很高 的分辨能力，可直接探测到较小（20-30cm）的空 洞。成果图清晰直观，解释容易，施工方便，但价 格较高，费用一般1800-5760元/点，适用条件要求 一般为：不受地形影响，探测深度一般在40-50m以 内，精度范围5%，一般10-40m以内效果较好。

一般认为，面波波速影像图上，面波速度（约 110～350m/s）等值线向下弯曲表现为凹槽状影像可 能是溶洞引起的波速异常区。
面波速度影像剖面图见左图，相应的地质剖面见右 图。两图对比：①地质剖面图上呈现的岩土分界面较 平缓，起伏不大，而面波波速影像图“吊面条”居多 ，测点之间波速差异大；②面波波速影像图等值线向 下弯曲的凹槽状的异常特征与溶洞发育的实际情况出 入较大，难以精细刻画溶洞的准确顶底板深度。

工作温度/℃ -40-+80

工作方式 压力/MPa 工作电压/V

单次、连续 1.0

12

声呐接收换能器参数

型号

谐振频率

使用频率

电容量

灵敏度

JL-5-2 30 kHz±2 kHz 100 Hz～10 kHz 1 600 pF±20％ －190 dB

最小阻抗 工作温度

压力

外壳材质

用途

400Ω±20％ -40-+80℃
❖ 初步勘察应查明岩溶洞穴及其伴生土洞、塌陷的分 布、发育程度和发育规律，并援场地的稳定性和适 宜性进行分区；

❖ 详细勘察应查明拟建工程范围及有影响地段的各种 岩溶洞隙和土洞的位置、规模、埋深，岩溶堆填物 性状相地下水特征，对地基基础的设计和岩溶的治 理提出建议
❖ 施工勘察应针对某一地段或尚待查明的专门问题进 行补充勘察。当采用大直径嵌岩桩时，尚应进行专 门的桩基勘察。

地质调绘 钻探 物探 遥感 静力触探

❖ 地表调绘：基本要求是在查清各种有关地质要素的 基础上，查明场地岩溶现象分布于地下水的分布及 运动情况。
❖ 洞穴调查：一是查明洞穴的形态特征和地质构造的 关系，特别是顶板高度及结构面产状的测量；二是 查清地下水的情况。

落水洞

❖2、物探
❖ 地球物理勘探是利用物体的不同物理特性来辨别物 体的，根据不同的物体特性有不同的物探方法，如 电阻率法、电位法、频率测深法、电磁法、声波探 测、放射性测井等。对于岩溶病害探测常常采用高 密度电阻率法、跨孔CT法，管波探测法、孔中雷达 等。

❖ （4）跨孔CT法
❖ 该方法为地震法的一种，精度较高，比较准确地确 定出地下空洞的埋藏深度、轮廓大小、而且具有很 高的分辨能力，可直接探测到较小（20-30cm）的 空洞。成果图清晰直观，解释容易，施工方便，但 需钻探配合，费用一般2000-3000元/剖面。

某补勘现场及岩芯

❖ （5）管波法
❖ 该方法为地震法的一种，精度较高，比较准确地确 定出地下空洞的埋藏深度、轮廓大小。管波探测是 利用一个勘察钻孔，探测半径可达1.2-3.0m、而且 具有很高的分辨能力，可直接探测到大于30cm的空 洞。成果图费用一般2000-3000元/孔。清晰直观， 解释容易，施工方便，但需钻探配合，

❖ （6）多频声波法

❖ （1）高密度电法
❖ 该方法为电法的一种，是目前较为常用的岩溶勘察 物探方法之一，其原理是根据当地下存在岩溶空洞 时，所测电位差与正常曲线发生偏离，从而判断空 洞的存在。该方法的优点是：成果图比较直观，异 常部位明显，施工方便，费用一般1000元/台班， 适用条件要求一般为：地形平坦，岩层倾角较小， 岩性层差异大，探测深度一般在100-150m以内，精 度范围10-20%，一般40-100m效果较好。
主要内容
1 岩溶概述
2 岩溶勘察
3 岩溶地基基础设计 4 桩基施工

3.2 岩溶勘察
❖ 3.2.1 常见勘察方法
❖ 岩溶地区勘察方法一般有地质调绘、物探、钻探、 遥感和静力触探五种，广东省除静力触探外，其他 四种比较常用。下面做简单说明：
❖ 1、地质调绘 ❖ 包括地表调绘和洞穴调查两部分。

常见勘 察方法