CN116430473A - 基于物探剖面岩溶率计算的岩溶发育程度的判定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于物探剖面岩溶率计算的岩溶发育程度的判定方法，根据布置的高密度电阻率法物探剖面，进行探测，通过系统进行数据的快速采集和计算机处理，获得地下50米范围内水平方向及纵向岩土体的电性变化情况，最终形成物探剖面电阻率图像；利用物探剖面上岩溶异常段与周围岩体的电性差异，划分物探剖面上岩溶水平向和纵向岩溶发育范围、溶洞顶板埋深、溶洞底板埋深，最终计算得到岩溶发育的物探线岩溶率、物探面岩溶率、物探体岩溶率，从而用于判别岩溶场地的岩溶的发育程度。本发明在线岩溶率、面岩溶率、体岩溶率概念的基础上，明确了基于物探剖面实现物探线岩溶率、物探面岩溶率、物探体岩溶率的计算方法，同时提出了确定场地岩溶发育程度的定量指标。
Description
技术领域
本发明涉及工程地质勘察技术领域，具体涉及一种基于物探剖面岩溶率计算的岩溶发育程度的判定方法。
背景技术
岩溶地貌是地下水或地表水对可溶性岩石溶蚀等所形成的地表和地下形态的总称。我国的可溶性碳酸盐岩分布面积达3.44×106km2，占国土面积的1/3以上，其中碳酸盐岩出露面积约91万km2，分布广、面积大，主要分布在广西、贵州、云南和广东。随着越来越多的工程兴建在岩溶地区，岩溶不良地质引起的岩溶灾害，尤其以岩溶引起的岩溶渗漏、岩溶塌陷等现象，成为工程建设中的突出问题，岩溶的发育对地基稳定性有较大影响。其中《建筑地基基础设计规范》规定甲级、乙级的建筑物主体宜避开岩溶强发育地段。场地岩溶发育程度的判断，对建筑物场地的选址、道路选线等具有重要的指导意义。因此，完善工程区岩溶发育的定量评价，能够有效地指导工程区岩溶灾害的治理，对岩溶地区的水利建设、交通建设、城市建设有着重大的技术价值和经济意义。
由于溶洞的发育具有隐蔽性，选址或可研阶段钻孔的布置数量有限，获取信息量少，耗时较长、费用高，根据钻孔计算得到的线岩溶率代表性不强，不能够准确全面的反应场址区的岩溶发育程度。
物探测试方法在探测岩溶方面具有无损伤、速度快、效率高、精度可靠、代表性强、成本低等优点，在工程勘察和质量检测中得到了广泛应用，并取得了良好的探测效果和经济效益。目前的文献和研究主要集中在对物探成果的解译，未见有基于物探剖面岩溶率的计算和岩溶场地发育程度的判断标准研究。
《建筑地基基础设计规范》（GB5007-2011）将钻孔见洞率、线岩溶率作为衡量一个场地岩溶发育的强弱的定量指标。除了上述两个判断岩溶场地发育程度的指标外，在生产工作中还提到使用面岩溶率、体岩溶率的概念。实际生产中，对于一个勘探场地钻孔布置数量有限，加上钻孔是“一孔之见”，往往无法获取钻孔所揭露的溶洞平面上或三维空间上的尺寸信息，根据钻孔资料计算出面岩溶率或体岩溶率相当困难。
因此，目前对面岩溶率和体岩溶率的表述在只停留在概念的层面，相应的规范和规程并未给出具体的面岩溶率和体岩溶率的具体计算方法。而面岩溶率和体岩溶率是平面上和三维空间上确定场地的岩溶发育程度的指标，更能真实的反应一个场地岩溶发育的强弱。
发明内容
本发明的目的在于完善工程区岩溶灾害的定量预测与评价方法，提出基于物探剖面岩溶率计算的岩溶发育程度的判定方法，能够有效地指导工程区岩溶灾害的治理。
本发明的技术方案：基于物探剖面岩溶率计算的岩溶发育程度的判定方法，包括以下步骤：
步骤一：根据工程勘探钻孔的信息，找出存在岩溶现象的钻孔，标记为探查孔；
步骤二：以探查孔为中心，规划物探勘查区域，并在勘察区域内开展工程地质和岩溶水文地质测绘，获取场址区内综合地质信息，选择露头较好的，无岩溶发育地段，采用物探的方法获取场址区内各岩土体的一般视电阻率变化范围，用以辅助物探解译；
步骤三：根据步骤一的钻孔初步揭露的岩溶信息，综合考虑岩层的走向、倾向地质信息，布置高密度电阻率法剖面，借助高密度电阻率法测试，获取地下50米范围内各剖面地下介质的视电阻率分布，最终形成物探剖面电阻率图像；
步骤四：由于在物探剖面上，溶洞、溶蚀裂隙表现出与周围岩体有明显的电性差异，根据电性差异，利用步骤一获取的钻孔信息和步骤二获取的正常岩土体的一般视电阻率，对步骤三的物探剖面进行解译，获取物探剖面上岩溶水平及纵向上岩溶发育范围、溶洞顶板埋深、溶洞底板埋深的基本信息，用于物探线岩溶率、物探面岩溶率、物探体岩溶率的计算；
步骤五：在步骤四的基础上，依据物探线岩溶率、物探面岩溶率和物探体岩溶率确定场地岩溶的发育程度，场地岩溶的发育程度分为强发育、中等发育和微发育，当物探线岩溶率、物探面岩溶率和物探体岩溶率中的任意一项满足相应发育程度的判断标准时，即可判定该场地岩溶的为相应的发育程度，其中强发育的判断标准为：物探线岩溶率>20%、物探面岩溶率>4%或物探体岩溶率>0.8%；中等发育的判断标准为：物探线岩溶率为5%～20%、物探面岩溶率为0.25%～4%或物探体岩溶率为0.0125%～0.8%；微发育的判断标准为：物探线岩溶率<5%、物探面岩溶率<0.25%或物探体岩溶率<0.0125%。
前述的基于物探剖面岩溶率计算的岩溶发育程度的判定方法中，所述步骤二中，综合地质信息包括地表岩溶发育地层及产状、地下水位、推出的岩溶发育主方向及场址区内各岩土体的一般视电阻率变化范围。
前述的基于物探剖面岩溶率计算的岩溶发育程度的判定方法中，所述步骤三中，高密度电阻率法剖面的布置方式为：首先沿岩溶发育主方向布设若干测线，岩溶发育主方向上，测线间距以实际工程区域大小，按照精度要求与工程的经济性等距布设测线；其次垂直于岩溶发育主方向上，测线的布置依据物探剖面解译后岩溶发育主方向上电阻率异常区域进行加密布设；也可与岩溶发育主方向测线布置相同，采取等间距一次性布置。
前述的基于物探剖面岩溶率计算的岩溶发育程度的判定方法中，所述步骤五中的物探线岩溶率、物探面岩溶率、物探体岩溶率的确定方法如下：其中物探线岩溶率是通过测量物探剖面竖直方向岩溶异常段的长度之和与竖直方向物探总长之比得到；物探面岩溶率是通过计算物探剖面岩溶异常段的面积之和与物探剖面总面积之比得到；物探体岩溶率是通过计算物探剖面岩溶异常段体积之和与物探剖面可溶岩体积之比得到；
上述物探剖面岩溶异常段体积的确定，其方法为：通过对多个物探剖面进行解译，分别计算每个物探剖面中岩溶低阻异常段的面积，并获取岩溶边界特征点高程，然后结合多个物探剖面岩溶边界特征点，连面成体，通过空间插值计算连续的低阻异常段岩溶体积；
上述物探剖面可溶岩体积的确定，其方法为：利用两个物探剖面间的面积平均值乘以物探剖面间距，可获取两个物探剖面间的可溶岩体积，用同样的方法，获取其他剖面与剖面之间可溶岩的体积，通过累加，即可获得物探剖面可溶岩的体积。
本发明的有益效果：与现有技术相比，虽然《建筑地基基础设计规范》（GB5007-2011）中明确给出了钻孔与洞率的计算公式：即：钻孔见洞隙率=（见洞隙钻孔数量/钻孔总数）×100%，线岩溶率=（见洞隙的钻探进尺之和/钻探总进尺）×100%，但面岩溶率和体岩溶率仅仅只停留在概念层面，即面岩溶率：单位面积上岩溶空间形态面积的百分比，体岩溶率:孔洞体积占所测量可溶岩体积之.百分比；对于如何得到面岩溶率和体岩溶率并未给出明确的确定方法。因此，根本无法将面岩溶率和体岩溶率应用在一个场址区的岩溶发育程度的判断上。
本发明的在面岩溶率和体岩溶率概念的基础上，提出了基于物探剖面实现了面岩溶率、体岩溶率的计算方法，即物探面岩溶率=（物探解译岩溶异常段的面积之和/物探剖面面积）×100%；物探体岩溶率=（物探解译岩溶异常段的体积之和/可溶岩体积）×100%，并在此基础上，提出了依据物探剖面的线岩溶率和面岩溶率、体岩溶率确定场地岩溶发育程度的定量判据，同钻孔计算的岩溶率相比，该方法更能真实的反应一个场地岩溶发育程度的强弱，提高了判断岩溶场地发育程度的可信度。
附图说明
图1为本发明的工作流程图；
图2为物探剖面线布置图；
图3为物探剖面图；
图4为物探剖面立体示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
本发明的实施例：基于物探剖面岩溶率计算的岩溶发育程度的判定方法，如图1所示，包括下列步骤：
步骤一：根据工程勘探钻孔点信息，找出存在岩溶现象的钻孔，标记为探查孔。
步骤二：以探查孔为中心，规划物探勘查区域，并在勘察区域内开展工程地质和岩溶水文地质测绘，获取场址区内综合地质信息例如岩性、岩层倾向、倾角、构造等综合地质信息：选择露头较好的，无岩溶发育地段，采用物探的方法获取，场址区内各岩土体的一般视电阻率变化范围，用以辅助物探解译。
步骤三：根据步骤一的钻孔初步揭露的岩溶信息，综合考虑岩层的走向、倾向的等地质信息，布置高密度电阻率法物探剖面（图2），借助高密度电阻率法测试，获得地下50米范围内各剖面地下介质的视电阻率分布，最终形成物探剖面电阻率图像（图3）。
步骤四：由于在物探剖面上，溶洞、溶蚀裂隙表现出与周围岩体有明显的电性差异，根据电性差异，利用步骤一获取的钻孔信息和步骤二获取的正常岩土体的一般视电阻率，对步骤三的物探剖面进行解译，获取物探剖面上岩溶水平及纵向上岩溶发育范围、溶洞顶板埋深、溶洞底板埋深等基本信息，用于物探线岩溶率、物探面岩溶率、物探体岩溶率的计算。
步骤五：在步骤四的基础上，依据物探线岩溶率、物探面岩溶率和物探体岩溶率确定场地岩溶的发育程度，其判断方法如下表。
| 线岩溶率（%） | 面岩溶率（%） | 体岩溶率（%） | |
| 强发育 | >20% | >4% | >0.8% |
| 中等发育 | 5%～20% | 0.25%～4% | 0.0125%～0.8% |
| 微发育 | <5% | <0.25% | <0.0125% |
以强发育为例：当物探线岩溶率、物探面岩溶率和物探体岩溶率中的任意一项达到标准时候，即可认定该场地岩溶的发育程度达到强发育。中等发育和微发育判断方式与之相同。
所述步骤二中，综合地质信息包括地表岩溶发育地层及产状、地下水位、岩溶埋深、岩溶发育主方向、一般岩土体的视电阻率范围。岩溶发育主方向为高密度电阻率法观测系统的布置提供依据，为解释地下异常区提供依据。
所述步骤三中，高密度电阻率法剖面的布置方式为：沿岩溶发育主方向布设若干测线，岩溶发育主方向上，测线间距以实际工程区域大小，按照精度要求与工程的经济性等距布设测线；垂直于岩溶发育主方向上，测线的布置依据物探剖面解译后岩溶发育主方向上电阻率异常区域进行加密布设；也可与岩溶发育主方向测线布置相同，采取等间距一次性布置。
所述步骤四中的物探线岩溶率、物探面岩溶率、物探体岩溶率的确定方法，其中物探线岩溶率是通过测量物探剖面竖直方向岩溶低阻异常段的长度之和与竖直方向物探总长之比得到；物探面岩溶率是通过计算物探剖面岩溶低阻异常段的面积之和与物探剖面总面积之比得到；物探体岩溶率是通过计算物探剖面岩溶低阻异常段体积之和与物探剖面可溶岩体积之比得到；
上述物探剖面岩溶低阻异常段体积的确定(图4)，其方法为：通过对多个物探剖面进行解译，分别计算每个物探剖面中岩溶低阻异常段的面积，并获取岩溶边界特征点高程，然后结合多个物探剖面岩溶边界特征点，连面成体，通过空间插值计算连续的低阻异常段岩溶体积。
上述物探剖面可溶岩体积的确定，其方法为：利用两个物探剖面间的面积平均值乘以物探剖面间距，可获取两个物探剖面间的可溶岩体积，用同样的方法，获取其他剖面与剖面之间可溶岩的体积，通过累加，即可获得物探剖面可溶岩的体积。
Claims (4)
1.基于物探剖面岩溶率计算的岩溶发育程度的判定方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：根据工程勘探钻孔的信息，找出存在岩溶现象的钻孔，标记为探查孔；
步骤二：以探查孔为中心，规划物探勘查区域，并在勘察区域内开展工程地质和岩溶水文地质测绘，获取场址区内综合地质信息，选择露头较好的，无岩溶发育地段，采用物探的方法获取场址区内各岩土体的一般视电阻率变化范围，用以辅助物探解译；
步骤三：根据步骤一的钻孔初步揭露的岩溶信息，综合考虑岩层的走向、倾向地质信息，布置高密度电阻率法剖面，借助高密度电阻率法测试，获取地下50米范围内各剖面地下介质的视电阻率分布，最终形成物探剖面电阻率图像；
步骤四：由于在物探剖面上，溶洞、溶蚀裂隙表现出与周围岩体有明显的电性差异，根据电性差异，利用步骤一获取的钻孔信息和步骤二获取的正常岩土体的一般视电阻率，对步骤三的物探剖面进行解译，获取物探剖面上岩溶水平及纵向上岩溶发育范围、溶洞顶板埋深、溶洞底板埋深的基本信息，用于物探线岩溶率、物探面岩溶率、物探体岩溶率的计算；
步骤五：在步骤四的基础上，依据物探线岩溶率、物探面岩溶率、物探体岩溶率确定场地岩溶的发育程度，场地岩溶的发育程度分为强发育、中等发育和微发育，当物探线岩溶率、物探面岩溶率、物探体岩溶率中的任意一项满足相应发育程度的判断标准时，即可判定该场地岩溶的为相应的发育程度，其中强发育的判断标准为：物探线岩溶率>20%、物探面岩溶率>4%或物探体岩溶率>0.8%；中等发育的判断标准为：物探线岩溶率为5%～20%、物探面岩溶率为0.25%～4%或物探体岩溶率为0.0125%～0.8%；微发育的判断标准为：物探线岩溶率<5%、物探面岩溶率<0.25%或物探体岩溶率<0.0125%。
2.根据权利要求1所述的基于物探剖面岩溶率计算的岩溶发育程度的判定方法，其特征在于：所述步骤二中，综合地质信息包括地表岩溶发育地层及产状、地下水位、推出的岩溶发育主方向及场址区内各岩土体的一般视电阻率变化范围。
3.根据权利要求2所述的基于物探剖面岩溶率计算的岩溶发育程度的判定方法，其特征在于：所述步骤三中，高密度电阻率法剖面的布置方式为：首先沿岩溶发育主方向布设若干测线，岩溶发育主方向上，测线间距以实际工程区域大小，按照精度要求与工程的经济性等距布设测线；其次垂直于岩溶发育主方向上，测线的布置依据物探剖面解译后岩溶发育主方向上电阻率异常区域进行加密布设；也可与岩溶发育主方向测线布置相同，采取等间距一次性布置。
4.根据权利要求1所述的基于物探剖面岩溶率计算的岩溶发育程度的判定方法，其特征在于：所述步骤五中的物探线岩溶率、物探面岩溶率、物探体岩溶率的确定方法如下：其中物探线岩溶率是通过测量物探剖面竖直方向岩溶异常段的长度之和与竖直方向物探总长之比得到；物探面岩溶率是通过计算物探剖面岩溶异常段的面积之和与物探剖面总面积之比得到；物探体岩溶率是通过计算物探剖面岩溶异常段体积之和与物探剖面可溶岩体积之比得到；
上述物探剖面岩溶异常段体积的确定，其方法为：通过对多个物探剖面进行解译，分别计算每个物探剖面中岩溶低阻异常段的面积，并获取岩溶边界特征点高程，然后结合多个物探剖面岩溶边界特征点，连面成体，通过空间插值计算连续的低阻异常段岩溶体积；
上述物探剖面可溶岩体积的确定，其方法为：利用两个物探剖面间的面积平均值乘以物探剖面间距，可获取两个物探剖面间的可溶岩体积，用同样的方法，获取其他剖面与剖面之间可溶岩的体积，通过累加，即可获得物探剖面可溶岩的体积。
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| CN117708480A (zh) * | 2023-11-07 | 2024-03-15 | 重庆大学 | 一种对岩溶结构发育程度打分评价的方法 |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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