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摘要：岩溶作为一种特殊的地貌类型，其分布广且各具特色。岩溶发育使岩体的完整性破坏，岩石强度降低，岩体渗透性增大，严重威胁着工程建设安全。岩溶勘察的目的就是查明场地安全和地基稳定有影响的岩溶发育规律，包括位置、形状、规模、空间分布情况等。物探技术是一种间接的勘探手段，能够迅速、经济、有效地探明地下地质情况，单一的物探方法具有很强多解性，而采用综合物探能够做到相互验证，可取得较好的探测效果。
关键词：岩溶；岩溶勘察；物探技术；综合物探；
引言
岩溶发育区在我国广泛分布，尤以西南和西北地区为甚。岩溶又称喀斯特地貌，是由于可溶性岩石长期受到地表水和地下水的物理化学作用而形成的独特地质现象，常以溶洞（槽）、漏斗、土洞、溶蚀裂隙等形态出现[1]。岩溶发育对水库、公路、铁路、高层建筑等是一种极大的安全隐患，严重影响工程建设的施工和运营安全。因此，需要对建筑物场地及地基有影响的岩溶进行详细勘察，查明其类型、发育规律及空间展布，为后续的设计及施工提供基础资料支撑。
1综合物探在岩溶勘察中的应用原则
首先，要做好勘探前准备工作。在勘探工作具体实施之前，需要物探人员根据当地的地质结构和工程任务，制定详细的工作方案[2]。一般而言，工作方案包括整个勘察工期、具体的物性差异、作业区域的地质结构特征、勘察要求、所需要的特殊注意事项等。与此同时，还需要作业人员对物探方法的理论基础及基本原理、仪器操作、相关软件运用等方面有一定的熟悉度。
其次，要因地制宜。岩溶勘察中所涉及的物探方法有很多种，物探方法是利用岩溶与周围岩体的物性差异来探测岩溶。根据所利用的物性差异不同，大致可以分为地震法、电法、磁法、测井法等。它又可以分为地面探测法、地下探测法、地下与地面之间探测法，地下主要指在钻孔、隧洞中。不同地区的岩溶发育情况不同，只有根据勘察场地及探查目标的特点选择合适的物探方法，才能保证物力、财力和人力最节约的前提下，完成勘察任务目标。
最后，要做好具体工作细节。在综合物探法运用过程中，要落实到勘测工作的方方面面。测线、测点的布置要根据勘查场地条件和探测目标来具体确定，确保有足够的探测深度、垂直和水平分辨率。在开展勘测工作时，注意周围环境中可能造成观测结果异常的因素，以及地表出露的有利于后期资料的地质地征，并做好记录。
2岩溶勘察中综合物探技术的应用
2.1高密度电法
高密度电法是一种阵列式的勘探方法，其基本原理与常规直流电法相同，以不同介质导电性差异为基础，通过人工向地下供电建立稳定的直流电场，并在地表布设若干电极，选用合适的排列装置进行扫描观测获得地电断面信息，进而查明地下地质情况。该方法集测深法和剖面法于一体，在野外可实现一次性布设自动快速采集，具有操作简单、经济、高效率、高分辨率的特点[3]。在岩溶勘查中，溶洞、土洞与围岩普遍存在电性差异，主要表现为明显的低阻异常（水和泥充填的溶洞）或高阻异常（空气充填的落水洞）。以某水库工程岩溶勘查为例，图1高密度电法电阻率剖面图，剖面左侧为库区，图中标注处存在向库内倾的低阻异常，结合地质资料及实地调查，推断可能为岩溶发育区。
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图1高密度电法电阻率剖面图
2.3瞬变电磁法
瞬变电磁法是一种利用布设于地面发射线圈向地下介质中发射一次电磁脉冲，并在该脉冲的间歇期，通过观测在地下介质中引起的二次涡流场，来探测地下介质电阻率的方法[4]。简而言之，瞬变电磁法主要利用电磁感应定律，通过测量断电后各个时间段的二次场随时间变化规律，可得到不同深度的地电特征。该方法在施工过程中具有较高的施工效率，该方法对低阻体敏感，并且不受地形影响，在煤田和水文地质探测方面运用广泛。瞬变电磁法在工作过程中也存在一定的局限性。其容易受周边大的金属结构影响，导致测得的数据不可用，此时可以采用直流电法作为补充。在地面存在大量低阻层矿化带时，也会导致测量得数据不可靠。因此，在瞬变电磁法测量时要注意周围的环境及地质结构。
2.3 电磁波CT法
电磁波CT法在两个钻孔之间开展，一个孔为电磁波发射孔，另一个孔为接收孔，利用不同地质体对电磁波的吸收强弱差异来确定两孔间的地质情况[5]。较完整、完整的围岩对电磁波的能量吸收较弱，而溶洞（槽）和土层对电磁波能量具有较强的吸收作用，当存在溶洞（槽）和土层时，变现为吸收系数高值异常，依据异常分布情况进一步确定确定溶洞（槽）和土层空间位置。
2.4 地质雷达
地质雷达是通过向介质中发射高频电磁波，并接收介质内部传播反射回来的电磁波信号，进而确定介质内部物质分布情况[6]。它具有高效、直观、分辨率高的特点，可以得到连续的剖面形态。地质雷达适用地形相对平坦，埋深较浅的溶洞区探查。当地下介质中存在溶洞时，其分布范围、埋深、大小及连通关系很容易分辨。但当地下存在溶蚀发育或岩体破碎带，与周围岩体相比差异显著，很容易判断为一个溶洞。此外，上覆土层厚度及地下水发育都会对岩溶探测造成一定的影响，这就要求作业人员具有丰富的经验和较高的技术水平。
2.5 浅层地震法
浅层地震法是采用人工震源激发的地震波在地下岩层中的传播规律来研究浅地表地质结构的方法。浅层地震法包括地震映像法、瑞雷面波法、地震CT成像技术等。地震映像法可以利用折射波、反射波、绕射波等有效波信息，在一个最优偏移距内反映地质体沿水平和垂直方向的变化[7]。面波法是基于面波的频散特性和其传播特点而成的岩石勘测技术，主要用来解决工程施工过程中的地质勘测问题[8]。地震CT成像技术分为地面和孔间地震成像两种。其中，孔间地震CT成像技术在两钻孔间开展，以其中一个孔为激发孔，另一个孔为接收孔，根据地震波在不同介质中传播的走时长短及吸收衰减大小来确定孔间地质情况[9]。采集时，在激发孔中按照一定的间距布设激发点发射地震波，在接收孔中以一定的间距布设检波器接收地震波信号，在采集记录中拾取各发射点至每个接收点的地震波走时、幅度信息，采用专业反演软件进行计算，得到两个钻孔间的波速成像图。溶洞（槽）、溶蚀裂隙或较破碎岩体对弹性波能量的吸收衰减作用较强，在波速图像上反映为低波速特征。
以某水库工程岩溶通道探测为例，以ZK3和ZK2号钻孔为激发孔，ZK4和ZK1为接收孔，采用电火花震源，激发点间距为1.0m，从孔底往孔口依次激发，24道检波器接收，接收点间距为1.0m，进行孔间地震波激发和接收。图2为孔间CT成像图及解释结果，在孔间CT成像结果中根据波速相对关系确定了3个低波速区，分别编号为1~3，并结合钻探取芯结果进行解释，1#区域为泥砂填充溶洞区，2#和3#裂隙发育或溶蚀破碎区。
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图2 孔间地震CT成像剖面及综合解释剖面
2.6 钻孔全景成像
钻孔全景成像又称为钻孔电视，它将专门的摄像头放入钻孔中，沿钻孔进行断面扫描，将采集到的图形或视频经过软件系统处理，进而实时观测钻孔内地质情况的一种方法[9]。该方法简单快捷，可以用于准确判断孔内岩溶的发育深度、溶蚀裂隙产状、溶洞填充情况等情况。以水利工程的岩溶通道探测为例，作为对孔间地震CT成像的补充，在ZK4号钻孔进行钻孔全景成像，如图3所示，该钻孔岩性为灰岩，而孔深15.6~16.9m段图像发生变化，为明显的泥砂层，判断为泥砂填的岩溶通道。
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图3 某水利工程钻孔全景成像结果（15.0~17.5m段）
结语
总而言之，物探技术优点很多，有各都有其适用条件及局限性。综合物探技术通过两种或两种以上技术手段，根据不同地区地质情况，采取不同的物探方法组合，根据多种物探成果资料综合解释，成果之间相互佐证，进一步降低解释的多解性，从而提高岩溶勘察的精确度和可靠性。应用综合物探技术能更好的服务岩溶勘察工作，为后续工程的设计和施工提供有力的支撑和保障。
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