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[摘要]阐述浅层岩溶对地基稳定性的影响，介绍地质雷达、高密度电法、超声波CT探测等地质勘探技术。
[关键词]浅层岩溶 地基稳定性 地质勘探
中图分类号：TU19 文献标识码：A 文章编号：1671－7597(2008)0720060－01
岩溶地基是勘察、设计、施工中较难处理的工程问题，近年来，随着工程规模和基础建设地区的扩大，特别是水利水电和火电厂的加大建设，已经陆续遇上了复杂的岩溶问题。岩溶地质条件为地基基础设计与施工中比较严重的地质灾害。
一、岩溶对地基稳定性影响
（一）岩溶塌陷机理
岩溶塌陷是岩溶分布区比较常见的不良工程地质现象及地质灾害，对工程建设存在较大的危险性。在塌陷的形成过程中，要受到多种因素、力的影响和作用，产生多种致塌效应，并产生塌陷。
（二）对地基稳定性影响
影响含溶洞岩石地基稳定性的因素很多，有岩体的物理力学性质、构造发育情况（断层、褶皱等）、结构面特征、地下水赋存状态、溶洞的几何形态、溶洞顶板承受的荷载（工程荷载及初始应力）、人为因素等，它们是影响地基稳定性的重要因素。
1．断裂构造。岩溶发育愈强烈，可溶性基岩中的断裂、裂隙愈多，愈有利于岩溶塌陷的形成。岩溶洞隙的发育一般受岩溶地下水排蚀基准面的控制，多发育于浅部，向深部逐渐减弱。浅层岩溶洞隙由于地下水活动频繁，交替强烈，一般连通性较好，成为塌陷物质的储运空间和运移通道。岩溶洞隙的开口程度是影响岩溶塌陷形成的重要因素。
2．褶皱构造。在纵弯褶皱作用下，较易在褶皱转折弯处形成空隙，同时在褶皱核部易形成共轭剪节理和张节理，这些部位的空隙及裂面粗糙，胶结较差，地下水活动频繁，对含溶洞岩石地基稳定性不利。
3．结构面。当含溶洞岩石地基中存在结构面，如节理等。结构面的性质、成因、空间分布及组合形态是影响稳定性等重要因素。
4．岩石。当石灰岩呈厚层块状，强度较高时，并且岩石的走向与溶洞轴线正交或斜交，角度平缓，对地基稳定性较小，反之则影响较大。
5．溶洞洞体。当溶洞埋藏较深，覆盖层较厚，洞体较小，溶洞呈单体分布，且呈圆形分布时，对地基稳定性影响较小；反之则影响较大。
6．地下水。岩土体中含水量随地下水位的升降而变化，含水量的增加一方面使岩土体的重度增加；另一方面对于粘性土因塑性状态发生变化而使其变软，强度降低。当水位变化较大或有承压水时，也可改变地基溶洞周围的应力状态，从而影响地基的稳定性。
7．其他因素。人为爆破、人为大幅度降水、交通工具加载或震动、地下工程施工及基坑开挖等产生临空面而改变溶洞周围应力状态、地震等，都有可能引起溶洞地基的塌陷失稳。
二、浅层岩溶勘探技术
（一）地质雷达勘探
1．工作原理。地质雷达是利用超高频电磁波的反射特征来探测地下介质分布和目的物，用发射天线向地下发射超高频电磁波，电磁波在向地下传播进程中，遇到不同介电特性的介质时，就有部分电磁波返回地面被接收器所接收，当移动天线时，就可获得测线的地质雷达图像。反射波的路径-波形将随地下所通过的介质的电性质及几何形态变化，研究分析雷达图像特征即可得到测线地质解释结果。
反射系数的大小，主要取决于界面两侧介质的相对介电常数的差异。相对介电常数的差异大，反射系数就大，异常也就明显。
2．地质雷达图像判读。正常的地质雷达图像特征表现为:基岩面为强的反射界面，反射界面雷达的反射波同相轴连续，反射波能量及频率无异常变化，其地质解释为覆盖厚度，基岩面起伏无溶洞分布，图像横坐标为天线移动时在地表的位置，纵坐标为电磁波的双程走时(ns)。
地质雷达异常图像特征共分二类：
Ⅰ类: 雷达反射波呈强的反射，局部呈弧形反射，反射强度大，且伴有多次反射，向下反射波能量逐渐变弱，推测为岩溶發育区，局部强的弧形反射为溶洞，根据反射波的双程走时及异常范围，计算确定测线处溶洞洞体的顶深及范围；
Ⅱ类: 雷达反射波同相轴不连续，反射强度变化大，局部见弧形反射波且伴有HOHAI浅层岩溶综合物探及处理研究多次反射，反射波能量向下逐渐减弱，推测为溶蚀裂隙发育区，其间也可能有较大溶洞分布。
（二）高密度电法勘探
1．高密度电法勘探特点。高密度电法是近年来根据常规电阻率法原理、运用现代自动控制技术和大规模集成电路开发的一种电法勘探新技术。与常规电阻率法相比，高密度电法具有以下特点：一次布置多道电极，加快测试速度，减小测试误差；一条电极排列能采用不同电阻率法测试，快速比较各种方法的优劣，以选取最佳方法；实时显示测试结果（彩图），评判测试效果以便改进、调整或重做，提高勘探精度和速度。
2．高密度电法测试原理。高密度电法测试系统包括：E60B型电法仪、多极可连接电缆(含转换器)、电源(12V电瓶)、室内数据处理计算机及彩色打印机。方法的关键是选择合适的排列装置(Array Mode)、电极数(Pole Number)、电极距(P-Distance)以及采样参数(Shot Parameters)。正式施测前，必须进行多种排列装置(观测系统)的对比试验，我们进行了Pole-Pole(二极装置)、Schlumberger(斯龙倍格装置)、Wenner（稳纳装置）的对比试验。
（三）超声波CT探测法
1．超声波CT探测法特点。超声波CT探测是将超声波探头放入钻孔，根据超声波速度变化特性探测两孔间地质目标体，它具有以下特点：
超声波工作频率高，所以分辨率精度高，根据不同的精度要求可以布置不同间距的钻孔，达到有效探测地质目标体的目的；超声波CT采用透射超声波的初至计算波速，方法单一，干扰小；超声波速度值本身可以作为评价地质体的一项力学指标。
2．超声波CT探测原理。根据所要探测的地质目标体大小布置钻孔间距，至少需要两只钻孔，一只作为发射孔（震源孔），另一只作为接收孔。根据探测精度设置发射点和检测点间距。施测时，发射点不动，接受点移动（也可利用串行换能器一次多点接收），从上往下或从下往上完成全部接收采样，如此重复依次移动发射点直至结束。
三、结语
三种物探方法均有一定的局限性，但也有很强的互补性。通过勘察数据的互相印证，互相补充，绘制成综合物探地质解释成果剖面图，说明综合物探方法小区域性探测浅层岩溶的发育是可行的，探测结果是有效的。
参考文献：
[1]葛祖焕，胡春清，向彗敏等.桩端灰岩溶洞探测物探与化探，2004，28(2):85-87.
[2]李慧莹，吴样威.土（溶）洞地区施工地基处理.建筑技术开发，2002,29(8):30-31.
[3]中华人民共和国建设部.GB50021-2001岩土工程勘察规范.北京:中国建筑工业出版社，2002.52-55.
[4]中华人民共和国建设部.GBJ50007-2002建筑地基基础设计规范.北京；中国建筑工业出版社，2002，38-40.
[关键词]浅层岩溶 地基稳定性 地质勘探
中图分类号：TU19 文献标识码：A 文章编号：1671－7597(2008)0720060－01
岩溶地基是勘察、设计、施工中较难处理的工程问题，近年来，随着工程规模和基础建设地区的扩大，特别是水利水电和火电厂的加大建设，已经陆续遇上了复杂的岩溶问题。岩溶地质条件为地基基础设计与施工中比较严重的地质灾害。
一、岩溶对地基稳定性影响
（一）岩溶塌陷机理
岩溶塌陷是岩溶分布区比较常见的不良工程地质现象及地质灾害，对工程建设存在较大的危险性。在塌陷的形成过程中，要受到多种因素、力的影响和作用，产生多种致塌效应，并产生塌陷。
（二）对地基稳定性影响
影响含溶洞岩石地基稳定性的因素很多，有岩体的物理力学性质、构造发育情况（断层、褶皱等）、结构面特征、地下水赋存状态、溶洞的几何形态、溶洞顶板承受的荷载（工程荷载及初始应力）、人为因素等，它们是影响地基稳定性的重要因素。
1．断裂构造。岩溶发育愈强烈，可溶性基岩中的断裂、裂隙愈多，愈有利于岩溶塌陷的形成。岩溶洞隙的发育一般受岩溶地下水排蚀基准面的控制，多发育于浅部，向深部逐渐减弱。浅层岩溶洞隙由于地下水活动频繁，交替强烈，一般连通性较好，成为塌陷物质的储运空间和运移通道。岩溶洞隙的开口程度是影响岩溶塌陷形成的重要因素。
2．褶皱构造。在纵弯褶皱作用下，较易在褶皱转折弯处形成空隙，同时在褶皱核部易形成共轭剪节理和张节理，这些部位的空隙及裂面粗糙，胶结较差，地下水活动频繁，对含溶洞岩石地基稳定性不利。
3．结构面。当含溶洞岩石地基中存在结构面，如节理等。结构面的性质、成因、空间分布及组合形态是影响稳定性等重要因素。
4．岩石。当石灰岩呈厚层块状，强度较高时，并且岩石的走向与溶洞轴线正交或斜交，角度平缓，对地基稳定性较小，反之则影响较大。
5．溶洞洞体。当溶洞埋藏较深，覆盖层较厚，洞体较小，溶洞呈单体分布，且呈圆形分布时，对地基稳定性影响较小；反之则影响较大。
6．地下水。岩土体中含水量随地下水位的升降而变化，含水量的增加一方面使岩土体的重度增加；另一方面对于粘性土因塑性状态发生变化而使其变软，强度降低。当水位变化较大或有承压水时，也可改变地基溶洞周围的应力状态，从而影响地基的稳定性。
7．其他因素。人为爆破、人为大幅度降水、交通工具加载或震动、地下工程施工及基坑开挖等产生临空面而改变溶洞周围应力状态、地震等，都有可能引起溶洞地基的塌陷失稳。
二、浅层岩溶勘探技术
（一）地质雷达勘探
1．工作原理。地质雷达是利用超高频电磁波的反射特征来探测地下介质分布和目的物，用发射天线向地下发射超高频电磁波，电磁波在向地下传播进程中，遇到不同介电特性的介质时，就有部分电磁波返回地面被接收器所接收，当移动天线时，就可获得测线的地质雷达图像。反射波的路径-波形将随地下所通过的介质的电性质及几何形态变化，研究分析雷达图像特征即可得到测线地质解释结果。
反射系数的大小，主要取决于界面两侧介质的相对介电常数的差异。相对介电常数的差异大，反射系数就大，异常也就明显。
2．地质雷达图像判读。正常的地质雷达图像特征表现为:基岩面为强的反射界面，反射界面雷达的反射波同相轴连续，反射波能量及频率无异常变化，其地质解释为覆盖厚度，基岩面起伏无溶洞分布，图像横坐标为天线移动时在地表的位置，纵坐标为电磁波的双程走时(ns)。
地质雷达异常图像特征共分二类：
Ⅰ类: 雷达反射波呈强的反射，局部呈弧形反射，反射强度大，且伴有多次反射，向下反射波能量逐渐变弱，推测为岩溶發育区，局部强的弧形反射为溶洞，根据反射波的双程走时及异常范围，计算确定测线处溶洞洞体的顶深及范围；
Ⅱ类: 雷达反射波同相轴不连续，反射强度变化大，局部见弧形反射波且伴有HOHAI浅层岩溶综合物探及处理研究多次反射，反射波能量向下逐渐减弱，推测为溶蚀裂隙发育区，其间也可能有较大溶洞分布。
（二）高密度电法勘探
1．高密度电法勘探特点。高密度电法是近年来根据常规电阻率法原理、运用现代自动控制技术和大规模集成电路开发的一种电法勘探新技术。与常规电阻率法相比，高密度电法具有以下特点：一次布置多道电极，加快测试速度，减小测试误差；一条电极排列能采用不同电阻率法测试，快速比较各种方法的优劣，以选取最佳方法；实时显示测试结果（彩图），评判测试效果以便改进、调整或重做，提高勘探精度和速度。
2．高密度电法测试原理。高密度电法测试系统包括：E60B型电法仪、多极可连接电缆(含转换器)、电源(12V电瓶)、室内数据处理计算机及彩色打印机。方法的关键是选择合适的排列装置(Array Mode)、电极数(Pole Number)、电极距(P-Distance)以及采样参数(Shot Parameters)。正式施测前，必须进行多种排列装置(观测系统)的对比试验，我们进行了Pole-Pole(二极装置)、Schlumberger(斯龙倍格装置)、Wenner（稳纳装置）的对比试验。
（三）超声波CT探测法
1．超声波CT探测法特点。超声波CT探测是将超声波探头放入钻孔，根据超声波速度变化特性探测两孔间地质目标体，它具有以下特点：
超声波工作频率高，所以分辨率精度高，根据不同的精度要求可以布置不同间距的钻孔，达到有效探测地质目标体的目的；超声波CT采用透射超声波的初至计算波速，方法单一，干扰小；超声波速度值本身可以作为评价地质体的一项力学指标。
2．超声波CT探测原理。根据所要探测的地质目标体大小布置钻孔间距，至少需要两只钻孔，一只作为发射孔（震源孔），另一只作为接收孔。根据探测精度设置发射点和检测点间距。施测时，发射点不动，接受点移动（也可利用串行换能器一次多点接收），从上往下或从下往上完成全部接收采样，如此重复依次移动发射点直至结束。
三、结语
三种物探方法均有一定的局限性，但也有很强的互补性。通过勘察数据的互相印证，互相补充，绘制成综合物探地质解释成果剖面图，说明综合物探方法小区域性探测浅层岩溶的发育是可行的，探测结果是有效的。
参考文献：
[1]葛祖焕，胡春清，向彗敏等.桩端灰岩溶洞探测物探与化探，2004，28(2):85-87.
[2]李慧莹，吴样威.土（溶）洞地区施工地基处理.建筑技术开发，2002,29(8):30-31.
[3]中华人民共和国建设部.GB50021-2001岩土工程勘察规范.北京:中国建筑工业出版社，2002.52-55.
[4]中华人民共和国建设部.GBJ50007-2002建筑地基基础设计规范.北京；中国建筑工业出版社，2002，38-40.