鄭智杰,敖文龍,曾 潔,甘伏平,張 偉
(1.中國地質(zhì)科學(xué)院巖溶地質(zhì)研究所,廣西 桂林 541004;2.國土資源部/廣西巖溶動力學(xué)重點實驗室, 廣西 桂林 541004;3.深圳地質(zhì)局,廣東 深圳 518023)
綜合物探法在柳州泗角村巖溶塌陷區(qū)調(diào)查中的應(yīng)用
鄭智杰1,2,敖文龍3,曾 潔1,2,甘伏平1,2,張 偉1,2
(1.中國地質(zhì)科學(xué)院巖溶地質(zhì)研究所,廣西 桂林 541004;2.國土資源部/廣西巖溶動力學(xué)重點實驗室, 廣西 桂林 541004;3.深圳地質(zhì)局,廣東 深圳 518023)
巖溶塌陷往往具有不確定性,隱蔽性及突發(fā)性?;趲r溶塌陷的上述特點,文章選取高密度電法、主動源面波法、微動法對泗角村巖溶塌陷區(qū)進行綜合研究,結(jié)果表明:高密度電法能較好地的區(qū)分巖土層界面及劃分巖溶發(fā)育帶,但分辨率較低;主動源面波法能較好劃分巖土層界面且分辨率較高,但探測深度淺;微動法能較精準地確定巖溶塌陷位置,但抗干擾能力較弱;高密度電法、主動源面波法及微動法結(jié)合才能有效查明塌陷區(qū)內(nèi)巖土層結(jié)構(gòu)、確定巖溶發(fā)育帶位置,并預(yù)測劃分出塌陷危險區(qū)、塌陷潛伏區(qū)和相對穩(wěn)定區(qū),為后續(xù)災(zāi)害治理工作確定具體范圍,給治理施工設(shè)計提供科學(xué)依據(jù);另外,通過對高密度電法、主動源面波法及微動法解譯異常特征的分析,查明了塌陷區(qū)塌陷的形成和機井的長年抽水有關(guān)。
高密度電法;主動源面波法;微動法;綜合物探;巖溶塌陷
巖溶塌陷是指可溶巖洞、隙上方的巖、土體在自然或人為因素作用下發(fā)生變形破壞, 并在地面形成塌陷坑的一種巖溶動力作用與現(xiàn)象[1],因此,巖溶塌陷的發(fā)育具有不確定性、隱蔽性及突發(fā)性。近年來,隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展,巖溶塌陷災(zāi)害日益廣泛和頻繁,造成嚴重的經(jīng)濟損失和社會影響,成為巖溶區(qū)主要環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害。為減小巖溶塌陷災(zāi)害帶來的破壞和經(jīng)濟損失,針對巖溶塌陷的上述特點,國內(nèi)外對其進行了不同程度的研究[2~6],其中不乏物探方法的使用:王建軍[7]等利用高密度電阻率法劃分不同時代地層的分界線,查明擾動土、斷層破碎帶發(fā)育的位置,并探討了巖溶地面塌陷形成的原因;雷旭友等[8]利用超高密度電阻率法較好地探明了土洞、煤礦采空區(qū)、煤礦運煤巷道、復(fù)雜地質(zhì)病害隧道等發(fā)育的位置;劉凱等[9]采用時域有限差分法作地質(zhì)雷達正演模擬研究,總結(jié)巖溶探測過程中各種構(gòu)造的地質(zhì)雷達響應(yīng)特征,為巖溶塌陷、溶洞、巖溶通道等的探測提供依據(jù);王慶兵等[10]根據(jù)瞬變電磁法的探測結(jié)果及地形地貌、地層結(jié)構(gòu)、地下水動力條件及礦坑排水等因素綜合分析,查明了礦區(qū)塌陷形成的原因;黎華清等[11]利用孔間電磁波CT查明了廣西靖西大龍?zhí)端畮靿位缕扑閹?、隱伏溶洞、溶蝕裂隙帶的發(fā)育規(guī)模及分布規(guī)律,分析了庫內(nèi)巖溶塌陷形成的原因;陳玉玲等[12]根據(jù)可控源音頻大地電磁法探測結(jié)果,推斷塌陷的形成與斷層有關(guān),并圈定隱伏巖溶塌陷的可能位置;陳昌彥等[13]指出多道瑞雷波探測技術(shù)可以有效地探測地下采空區(qū)、軟弱結(jié)構(gòu)體等異常結(jié)構(gòu)體的賦存狀態(tài)及空間分布;王延濤等[14]根據(jù)場地特征,利用微重力法查明了采空邊界。上述單一物探方法雖在塌陷調(diào)查應(yīng)用中取得了一定成果,但都有其應(yīng)用的前提條件,且均存在多解性。相比單一的物探方法,綜合物探方法具有互相補充、互相映證的特點,因此具有更好的探測效果[15~17]。為了提高物探方法解譯資料的準確度,消除多解性,本文結(jié)合測區(qū)的地形、地貌及地質(zhì)條件,采用高密度電法、主動源面波法及微動法等物探方法對柳州泗角村塌陷區(qū)進行綜合地球物理勘探,查明了該區(qū)巖溶塌陷的成因、分布及發(fā)育狀況,為巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警提供有利依據(jù)。
1.1測區(qū)水文地質(zhì)特征
測區(qū)位于柳北區(qū)石碑坪鎮(zhèn)泗角村,宏觀地貌為近東西走向的巖溶谷地,地形北高南低,相對高差約8 m,測區(qū)地表水系發(fā)育,其東為柳江河,北為東泉河,南為沙浦河;測區(qū)地下水匯水面積廣,約20 km2,含水巖組為白云巖含水巖組,地下水為碳酸鹽巖裂隙溶洞水,地下水富水性好。測區(qū)屬柳江地下水系單元的徑流排泄區(qū),地下水補給來源為大氣降水,雨水經(jīng)巖溶裂隙入滲補給,最終排泄于柳江河。
測區(qū)多為第四系黏土覆蓋,下伏基巖為石炭系中統(tǒng)大埔組(C2d),巖性為白云巖,巖層傾向南西,傾角32°~45°。巖溶較發(fā)育,富水性好,泗角村北約300 m出露下石炭統(tǒng)大塘階寺門組(C1d2)地層,巖性以砂巖、泥巖為主,為相對隔水層(表1)。
上雷大斷裂于測區(qū)北部通過,斷裂帶裂隙及巖溶發(fā)育,屬導(dǎo)水性斷裂,地下水較豐富。整個測區(qū)為東泉向斜蓄水構(gòu)造東段(圖1)。
圖1 塌陷區(qū)水文地質(zhì)簡圖Fig.1 Simplified hydrogeological map of the collapse area1—逆斷層;2—導(dǎo)水逆斷層;3—性質(zhì)不明斷層;4—地層界線;5—平行不整合;6—角度不整合;7—地層產(chǎn)狀;8—地層代號;9—下降泉;10—地下水流向;11—大河流;12—小河流;13—機井;14—物探工作區(qū)
地層地層代號巖性第四系Q黏土夾砂、礫石白堊系下統(tǒng)K1鈣質(zhì)泥巖、砂質(zhì)泥巖、底部礫巖三疊系下統(tǒng)T1頁巖夾薄層灰?guī)r,下部夾少量細砂巖二疊系上統(tǒng)大隆組P2d鈣質(zhì)泥巖、硅質(zhì)巖二疊系上統(tǒng)合山組P2h燧石灰?guī)r夾硅質(zhì)巖、頁巖二疊系下統(tǒng)茅口階P1m厚層灰?guī)r,含少量燧石團塊二疊系下統(tǒng)棲霞階P1q灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r、下部燧石灰?guī)r石炭系上統(tǒng)C3灰?guī)r夾生物灰?guī)r石炭系中統(tǒng)黃龍組C2h灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r,富含硅質(zhì)條帶石炭系中統(tǒng)大埔組C2d厚層、塊狀白云巖石炭系下統(tǒng)大唐階羅城段C1d3灰?guī)r,泥灰?guī)r夾砂巖、頁巖、煤線石炭系下統(tǒng)大唐階寺門段C1d2砂巖、礫狀砂巖、泥巖、頁巖
1.2測區(qū)地球物理特征
測區(qū)上覆第四系電阻率值和波速較低,電阻率一般在200 Ω·m以下,波速一般在2 000 m/s以下,灰?guī)r電阻率在n×103~n×105Ω·m之間,波速在3 000 m/s以上。另外,隨著巖土體空洞中充填物質(zhì)的變化,其電阻率及波速差異較大。因此,土層、灰?guī)r及巖土體空洞之間電阻率及波速差異明顯,隨巖石風(fēng)化程度、巖溶發(fā)育程度等不同,地下介質(zhì)電性及彈性存在較大差異,形成了不同的電性及彈性界面,為開展電法及地震勘探提供了較好的地球物理前提。物探工作實際材料圖見圖2。
圖2 物探工作實際材料圖Fig.2 Map showing the geophysical prospecting work1—推斷斷層;2—地下水流向;3—河流及其流向;4—塌陷;5—推斷巖溶破碎帶;6—擾動土;7—塌陷分區(qū)代號;8—機井;9—物探測線(點號/線號);10—測線方位;11—公路;12—房屋
根據(jù)探測對象(土洞、溶洞)分布特點與調(diào)查區(qū)內(nèi)巖土體的電性、波速差異,結(jié)合區(qū)內(nèi)覆蓋層厚度信息布置物探測線并選擇適宜的物探方法,通過試驗選取合適的技術(shù)參數(shù),對覆蓋層內(nèi)的土洞和基巖內(nèi)溶洞進行綜合探測并分析確定異常。
2.1高密度電阻率法
高密度電阻率法是以巖、土體之間的電性差異為前提,采用多芯電纜和多道電極人工建立地下穩(wěn)定直流電場,通過程控式多路電極轉(zhuǎn)換器選擇不同的電極組合方式和不同的極距間隔,實現(xiàn)供電和測量電極的自動跑極、自動供電、自動觀測和自動記錄、自動計算和自動存儲,獲取地下介質(zhì)的電阻率分布規(guī)律,進而推斷地下的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和構(gòu)造,解決水文地質(zhì)與工程地質(zhì)問題的方法。
此次勘探選擇施倫貝爾(α2)裝置進行對稱四極電測深測量,其中1、2線測量點距為5 m,3線測量點距為10 m,采集層數(shù)為20層。儀器采用重慶奔騰儀器廠生產(chǎn)的WGMD-3型多功能數(shù)字直流激電儀。
2.2主動源面波法
主動源面波法利用瑞雷波的幾何頻散特性提取層狀介質(zhì)中的瑞雷波速度(近似橫波速度)進行巖性分層。在自由界面(如地面)上進行塑向激振時,均會在其表面附近產(chǎn)生各種波長的瑞雷波,瑞雷波波速與巖土物理力學(xué)參數(shù)密切相關(guān),波速高介質(zhì)的剛度大,同時不同波長的瑞雷波,反映不同深度范圍內(nèi)的波速變化。所以測試出地面以下不同深度處的瑞雷波傳播速度和波長,就可區(qū)分巖土體的地球物理特征,從而劃分不同巖土體的界限,識別空洞、塌陷、富含水區(qū)、孤石等。
經(jīng)現(xiàn)場測試,選取2線最佳偏移距為2 m,檢波器頻率為4.5 Hz,道距為1 m,道數(shù)為30,采樣長度為2 048,采樣率為500 μs,疊加次數(shù)為3,震源類型為錘擊震源;3線最佳偏移距為4 m,檢波器頻率為4.5 Hz,道距為1 m,道數(shù)為30,采樣長度為2 048,采樣率為500 μs,疊加次數(shù)為3,震源類型為錘擊震源。儀器采用瑞典ABEM 公司生產(chǎn)的MK6地震儀。
2.3微動法
大地?zé)o時無刻不在振動,通過測量大地的三分量振動信號可以分析場地的固有周期,所以微動分析被用于地震小區(qū)劃、震動監(jiān)測中。微動的陣列測量能計算成陣列中心地下的橫波速度隨深度的變化,而單站測量可以利用H/V特征頻率、譜形態(tài)來推斷大地的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和振動狀態(tài),從而識別地下空洞、塌陷、地下河等。
此次勘探采用羅盤定向,主要技術(shù)參數(shù)為:點距為5 m,局部地區(qū)加密至2.5 m,采集時間20 min,采樣頻率128 Hz。
3.1第1測線
由第1測線高密度對稱四極電測深視電阻率反演斷面圖(圖3 a)可知,土層平均厚度約10 m(電阻率值為0~120 Ω·m),整個剖面覆蓋層厚度變化較小。在整個電阻率反演斷面圖中,由電阻率的分布可知,315~505 m測點段,土層與巖層界面明顯,橫、縱向電阻率均一;至505~550 m測點段電阻率值減小,且向深部電阻率等值曲線斜率逐漸增大,電阻率呈“U”型低阻異常;至550~610 m測點段,電阻率值進一步減小,向深部電阻率等值曲線斜率有增大趨勢,淺部視電阻率較小。受場地條件限制,再往大號方向為居民住宅區(qū),物探測線難以延伸。由上所述,推斷315~505 m測點段地下巖石較完整,505~550 m測點段下部灰?guī)r受到弱巖溶作用,550~610 m測點段下部灰?guī)r受到較強的巖溶作用。
結(jié)合上述高密度電阻率異常及場地條件,選擇在物探異常段530~600 m測點段開展微動法測量。由微動H/V比值譜等值線圖(圖3 b)可知,在頻率為10~15 Hz、530~550 m測點段在H/V譜上存在高值閉合能量團,H/V譜值極大值常與巖溶發(fā)育結(jié)相關(guān),高頻對應(yīng)淺部的發(fā)育特征,結(jié)合高密度電法在此段的電阻率分布特征,推斷在該段可能淺部擾動土發(fā)育;在頻率為0~7 Hz、580~590 m測點段H/V譜上存在串珠狀高值閉合能量團,H/V譜值串珠狀極大值常與強巖溶作用相關(guān),低頻對應(yīng)深部的發(fā)育特征,結(jié)合高密度電法在此段的電阻率特征,推斷該測點段巖層內(nèi)有溶洞發(fā)育。
圖3 第1測線物探綜合圖Fig.3 Comprehensive geophysical prospecting map of the first line(a)高密度對稱四極電測深視電阻率反演斷面圖;(b)微動H/V比值譜等值線剖面圖
3.2第2測線
由第2測線高密度對稱四極電測深視電阻率反演斷面圖(圖4 a)可知,土層平均厚度約10 m(電阻率值為0~120 Ω·m),整個剖面覆蓋層厚度變化較小。在整個電阻率反演斷面圖中,由電阻率的分布可知,305~505 m測點段,土層與巖層界面明顯,橫、縱向電阻率相對均一,至505~550 m測點段電阻率值減小,且向深部電阻率等值曲線斜率逐漸增大;至550~600 m測點段,電阻率值進一步減小,向深部電阻率等值曲線斜率有增大趨勢,淺部視電阻率較小。受場地條件限制,再往大號方向為居民住宅區(qū),物探測線難以延伸。
圖4 第2測線物探綜合圖Fig.4 Comprehensive geophysical prospecting map of the second line(a)高密度對稱四極電測深視電阻率反演斷面圖;(b)微動H/V比值譜等值線剖面圖;(c)主動源面波速度剖面圖
結(jié)合上述高密度電阻率異常及場地條件,選擇在物探異常段530~600 m測點段開展微動法測量。由微動H/V比值譜等值線圖(圖4 b)可知,在頻率為5~7 Hz,530~550 m測點段在H/V譜上存在高值閉合能量團,揭示相對較深的巖溶發(fā)育特征;在頻率為5~11 Hz,570~600 m測點段H/V譜上存在高值閉合能量團,對應(yīng)于相對較淺的巖溶發(fā)育特征。
結(jié)合高密度電法及微動法異常及場地條件,選擇在555~572 m測點段開展主動源面波法測量。由圖4(c)可知,土層的平均厚度約10 m(波速為190~260 m/s),由速度的分布及變化特點可知:土層與巖層界面明顯,土層的局部變化清晰,局部呈現(xiàn)相對高速區(qū),推測為淺部碎石土的影響。
綜上所述,由2線綜合物探的結(jié)果可推斷在305~505 m測點段地下巖石相對完整,505~550 m測點段下部灰?guī)r受到弱巖溶作用,550~600 m測點段下部灰?guī)r受到較強的巖溶作用。555~575 m測點段推斷為淺部擾動土發(fā)育。
3.3第3測線
由第3測線高密度對稱四極電測深視電阻率反演斷面圖(圖5 a)可知,土層平均厚度約10 m(電阻率值為0~120 Ω·m),由電阻率的分布可知,210~380 m測點段土層厚度較薄,380~800 m測點段土層厚度變化較小。在整個電阻率反演斷面圖中,370~420 m測點段相比兩側(cè)電阻率值均較小,推斷為巖溶破碎帶或斷裂帶(F)發(fā)育(圖5 a),465~580 m測點段相比小號方向電阻率值較小,且向深部電阻率等值曲線斜率逐漸增大;至580~650 m測點段相比大號方向電阻率值較小,向深部電阻率等值曲線斜率有增大趨勢。
結(jié)合高密度電法異常及場地條件,選擇在物探異常段606~621 m測點段開展主動源面波法測量。由圖5(b)可知,土層的平均厚度約13 m,由速度的分布及變化特點可知:土層與巖層界面明顯,土層的局部變化清晰,且在8~13 m之間出現(xiàn)一層波速較小的軟弱層。
圖5 第3測線物探綜合圖Fig.5 Comprehensive geophysical prospecting map of the third line(a)高密度對稱四極電測深視電阻率反演斷面圖;(b)主動源面波速度剖面圖
綜上所述,由3線綜合物探的結(jié)果可推斷在395 m測點段有一NE—SW向斷層,推測為塌陷區(qū)北東部NE—SW斷層的延伸段,465~650 m測點段地下灰?guī)r可能受到巖溶作用產(chǎn)生了不同程度破壞,606~621 m測點段推斷為淺部擾動土發(fā)育。
3.4討論
綜合1、2、3線物探反演資料圈定出塌陷區(qū)巖溶發(fā)育帶范圍,分別經(jīng)過1線505 m測點、2線505 m測點、3線465 m測點及650 m測點,并向1、2線大號方向向外擴展。結(jié)合高密度電法反演斷面的電阻率變化將該巖溶發(fā)育帶劃分為弱巖溶發(fā)育帶及強巖溶發(fā)育帶。弱巖溶發(fā)育帶(圖1中Ⅱ區(qū))分別經(jīng)過1線505 m、550 m測點,2線505 m、550 m測點,3線465 m、580 m測點,為巖溶塌陷潛伏區(qū),應(yīng)注意監(jiān)測預(yù)防;強巖溶發(fā)育帶(圖1中Ⅰ區(qū))左側(cè)分別經(jīng)過1線550 m測點,2線550 m測點,3線580 m、 650 m測點,并向1、2線大號方向向外擴展,為巖溶塌陷危險區(qū)。在物探工作結(jié)束后兩天,在強巖溶發(fā)育帶1線580~590 m測點段再次發(fā)生地面塌陷,證實該區(qū)域為危險區(qū),應(yīng)加強監(jiān)管。其余區(qū)域為相對穩(wěn)定區(qū)(圖1中Ⅲ區(qū))。
該巖溶發(fā)育帶由南向北呈掃帚狀發(fā)育,南段朝機井方向發(fā)育,推測該巖溶發(fā)育帶的形成與機井長年抽水有關(guān),由于塌陷區(qū)土層厚度較薄(10 m左右),機井長年抽水造成地下水位變化,迫使淺部擾動土及破碎巖石隨水流遷移,導(dǎo)致地下形成空洞,在強降雨季節(jié),容易形成塌陷。由該工作區(qū)塌陷的分布(圖1)可知,已知塌陷主要分布在強巖溶發(fā)育帶(Ⅰ),另外,由上述方法推斷的擾動土(均由鉆探資料證實)主要分布在強巖溶發(fā)育帶(Ⅰ)與弱巖溶發(fā)育帶(Ⅱ)的邊界附近(圖1),與高密度電法、主動源面波法及微動法揭示的位置吻合,證實了在塌陷區(qū)開展高密度電法、主動源面波法及微動法相結(jié)合進行相關(guān)研究的可靠性。
通過以上資料分析可知,上述三種物探方法在巖溶塌陷的應(yīng)用中各有利弊:高密度電法根據(jù)電阻率值的變化能較好地區(qū)分巖土層的分界面及確定巖溶發(fā)育帶,但其分辨率較低;主動源面波法根據(jù)速度的變化能較好地區(qū)分巖土的界面,且分辨率比高密度電法高,但探測深度小且易受場地條件限制;微動法根據(jù)H/V值能量團的大小可以較精準地確定巖溶塌陷位置,但易受外界干擾且易受場地條件限制。因此,在巖溶塌陷的調(diào)查中,應(yīng)結(jié)合多種物探方法進行綜合分析。
(1)該巖溶塌陷區(qū)存在一條由南向北呈掃帚狀的巖溶發(fā)育帶,尾部向機井方延伸;塌陷的形成與機井長年抽水有關(guān),水位變化引起土層松動及巖土遷移,導(dǎo)致塌陷形成。
(2)預(yù)測并劃分出塌陷危險區(qū)、塌陷潛伏區(qū)和相對穩(wěn)定區(qū),為后續(xù)災(zāi)害治理工作確定具體范圍,給治理施工設(shè)計提供科學(xué)依據(jù)。
(3)高密度電法能較好地區(qū)分巖土層界面及劃分巖溶發(fā)育帶,但分辨率較低;主動源面波法能較好劃分巖土層界面且分辨率較高,但探測深度淺;微動法能較精準地確定巖溶塌陷位置,但抗干擾能力較弱。
(4)高密度電法、主動源面波法及微動法結(jié)合能有效查明塌陷區(qū)內(nèi)地層結(jié)構(gòu)、巖溶發(fā)育帶,并劃分出塌陷區(qū)范圍,而單一物探方法對異常的解釋常具多解性。應(yīng)根據(jù)場地條件采用多種物探方法進行綜合勘探。
[1] 雷明堂,蔣小珍. 巖溶塌陷研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢及其支撐技術(shù)方法[J].中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報,1998,9(3):1-6.[LEI M T,JING X Z. Research on the present situation and developing tendency of karst collapse and techniques for its supporting[J]. The Chinese Journal of Geological Hazard and Control,1998,9(3):1-6.(in Chinese)]
[2] LEI M T,JING X Z,YU L. New advances in karst collapse research in China[J]. Environmental Geology,2002,42(5):462-468.
[3] 郝文杰,楊卓靜,張青,等. 光纖傳感技術(shù)在巖溶塌陷監(jiān)測中的應(yīng)用研究[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì),2014,41(1):134-137.[HAO W J, YANG Z J, ZHANG Q,etal. Application of optical fiber sensing techniques to karst collapse[J].Hydrogeology & Engineering Geology, 2014, 41(1):134-137.(in Chinese)]
[4] 張麗芬,曾夏生,姚運生,等. 我國巖溶塌陷研究綜述[J]. 中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報,2007,18(3):126-130.[ZHANG L F,ZENG X S,YAO Y S,etal. Review on karst collapse in China[J]. The Chinese Journal of Geological Hazard and Control,2007,18(3):126-130.(in Chinese)]
[5] QIAN H T,WANG S J,YAN F Z,etal. Interconnection of karst systems and flow piracy through karst collapse in layered carbonate rocks[J]. Environmental Earth Science,2011,64(6):1563-1574.
[6] Vierrether C B. Urban development in karst and collapse-prone geologic environments[J]. Carbonates Evaporites,2013,28(1):23-29.
[7] 王建軍,強建科,李成香,等. 高密度電法在地面塌陷勘察中的應(yīng)用[J].工程地球物理學(xué)報,2005,2(3):232-234.[WANG J J,QIANG J K,LI C X,etal. The application of high density resistivity method to ground subsidence[J]. Chinese Journal of Engineering Geophysics,2005,2(3):232-234.(in Chinese)]
[8] 雷旭友,李正文,折京平. 超高密度電阻率法在土洞、煤窯采空區(qū)和巖溶勘探中應(yīng)用研究[J].地球物理學(xué)進展,2009,24(1):340-347.[LEI X Y,LI Z W,ZHE J P. Application and research of high resolution resistivity method in caves,mined region and explorations of karst region[J]. Progress in Geophysics,2009,24(1):340-347.(in Chinese)]
[9] 劉凱,劉懷山,裴建新. 巖溶塌陷的地質(zhì)雷達正演模擬分析[J].工程地球物理學(xué)報,2011,8(3):334-338.[LIU K,LIU H S,PEI J X. GPR simulation analysis of karst collapse[J]. Chinese Journal of Engineering Geophysics,2011,8(3):334-338. (in Chinese)]
[10] 王慶兵,高宗軍,段秀銘,等. 濟南蘇家莊鐵礦礦區(qū)地面塌陷成因分析[J].中國巖溶,2010,29(2):191-195.[WANG Q B,GAO Z J,DUAN X M,etal. Origin of ground col lapse at the Sujiazhuang iron mine in Jinan City[J]. Carsologica Sinica,2010,29(2):191-195.(in Chinese)]
[11] 黎華清,盧呈杰,韋吉益,等. 孔間電磁波CT 探測揭示水庫壩基巖溶形態(tài)特征[J].巖土力學(xué),2008,29(S1):607-610.[LI H Q,LU C J,WEI J Y,etal. CT-between electromagnetic detection revealed reservoir dam foundation karst morphological characteristics[J]. Rock and Soil Mechanics,2008,29(Sup1):607-610.(in Chinese)]
[12] 陳玉玲,韓凱,陳貽祥,等. 可控源音頻大地電磁法在巖溶塌陷勘察中的應(yīng)用[J].地球物理學(xué)進展,2015,30(6):2616-2622.[CHEN Y L,HAN K,CHEN Y X,etal. The application of CSAMT in karst collapse investigation[J]. Progress in Geophysics,2015,30(6):2616-2622.(in Chinese)]
[13] 陳昌彥,白朝旭,宋連亮,等. 多道瞬態(tài)瑞雷波技術(shù)在公路采空塌陷區(qū)探測中的應(yīng)用[J].地球物理學(xué)進展,2010,25(2):701-708.[CHEN C Y,BAI C X,SONG L L,etal. Application of the multi-channel transient Rayleigh wave method to highway goaf detection[J]. Progress in Geophysics,2010,25(2):701-708.(in Chinese)]
[14] 王延濤,潘瑞林. 微重力法在采空區(qū)勘查中的應(yīng)用[J].物探與化探,2012,36(增刊):61-64.[WANG Y T,PAN R L. Application of micro-gravity method in survey of goaf[J]. Geophysical & Geochemical Exploration,2012,36(Sup1):61-64. (in Chinese)]
[15] Pierre T,Nicole D,Ardnand B. Geophysical and geological characterization of karst hazards in urban environments: application to Orle′ans (France)[J].Bulletin of Engineering Geology and the Environment,2005,64(2):139-150.
[16] 徐錦山,鄧波. 綜合物探方法在河北保定向陽村地面塌陷區(qū)調(diào)查中的應(yīng)用[J].中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報,2012,23(4):99-103.[XU J S,DENG B. Application of synthetical geophysical method to ground collapse zone research of Baoding Xiangyang village[J]. The Chinese Journal of Geological Hazard and Control,2012,23(4):99-103.(in Chinese)]
[17] 何禹,鄧專,周磊. 綜合物探法在益陽市岳家橋鎮(zhèn)地面塌陷勘查中的應(yīng)用[J].工程地球物理學(xué)報,2013,10(6):814-821.[HE Y,DENG Z,ZHOU L. The application of integrated geophysical methods to surface collapse exploration in Yuejiaqiao[J]. Chinese Journal of Engineering Geophysics,2013,10(6):814-821.(in Chinese)]
責(zé)任編輯:汪美華
ApplicationofintegratedgeophysicalmethodstokarstcollapseinvestigationintheSijiaovillagenearLiuzhou
ZHENG Zhijie1,2, AO Wenlong3, ZENG Jie1,2, GAN Fuping1,2, ZHANG Wei1,2
(1.InstituteofKarstGeology,ChineseAcademyofGeologicalSciences,Guilin,Guangxi514004,China; 2.KarstDynamicsLaboratory,MLR&GZAR,Guilin,Guangxi514004,China; 3.GeologicalBureauofShenzhen,Shenzhen,Guangdong518023,China)
The Sijiao village is the typical karst collapse area, in which karst collapse is uncertain, subtle and unexpected. Based on the characteristics of karst collapse, this paper selects the high density resistivity method, the active source surface wave method and the microtremor method to make a comprehensive study of this kind of karst collapse. The results indicate that the high density resistivity method can well divide the interface of rock and soil layer and the karst development zones, but the resolution is relatively low; the active source surface wave method can well divide the interface of rock and soil layer, and has a higher resolution, but the detection depth is relatively shallow; and the microtremor can accurately determine the karst collapse position but the anti-interference ability is relatively weak. The combination of the high density resistivity method, the active source surface wave method and the microtremor method can effectively identify the structure of the rock and soil layer in the collapse area, determine the location of the karst development zones, and predict the collapse risk areas, the collapse latent area and the relatively stable area. These work can determine the specific scope of the follow-up hazards treatment work and provides a scientific basis for the management of construction design. In addition, it is also found that the formation of collapse is related to the years of well pumping according to the abnormal characteristics of the three geophysical prospecting methods mentioned above.
high density resistivity method; active source surface wave method; microtremor method; integrated geophysical; karst collapse
P631.3
A
1000-3665(2017)05-0143-07
曾潔(1986-),女,助理研究員,碩士,主要從事巖溶水文地質(zhì)研究。E-mail:zengjie@karst.ac.cn
10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.2017.05.22
2016-10-24;
2016-12-27
中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查項目 (DD20160300);中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查項目(1212371213031);中國地質(zhì)科學(xué)院院控基金項目(YYWF201643)
鄭智杰(1987-),男,助理研究員,碩士,主要從事巖溶物探方法的應(yīng)用研究。E-mail:zhengzhijie1@163.com