導(dǎo)語：大橋巖溶地質(zhì)勘查工作研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：通過綜合物探技術(shù)和三維激光探測(cè)技術(shù)，對(duì)樁側(cè)和樁端的重大地質(zhì)災(zāi)害源進(jìn)行了精確探查，對(duì)巖溶、裂隙等地質(zhì)災(zāi)害源進(jìn)行了定位、定量精細(xì)化探查，同時(shí)對(duì)超前鉆、物探等勘察結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證，有利于避免超前鉆“一孔之見”的弊端，從而解決了單一物探探測(cè)解譯誤差大的缺陷，為巖溶區(qū)隱伏溶洞處治、樁基施工和設(shè)計(jì)提供了重要依據(jù)。

關(guān)鍵詞：巖溶；綜合物探；三維激光探測(cè)

巖溶地貌又稱喀斯特地貌［１－２］，巖溶區(qū)地基易受力不均勻從而引發(fā)沉降變形的不均勻，甚至發(fā)生塌陷，造成不可挽回的破壞，對(duì)施工安全、質(zhì)量、工期影響很大［３］。中國是一個(gè)巖溶大國［４］，施工前進(jìn)行地質(zhì)勘探，充分了解地質(zhì)條件，進(jìn)而提前制定施工計(jì)劃，預(yù)防樁基施工病害，提高施工效率，節(jié)約成本。跨海青特大橋，橋址區(qū)域?yàn)榇罄韼r，發(fā)育溶蝕現(xiàn)象，多為溶孔、溶隙，揭示溶洞洞高０．４～４．６ｍ，無填充或全填充硬塑狀粉質(zhì)黏土及碎石土，遇洞率３４．０４％，線溶率１．８２％～５６％，綜合分析為微弱發(fā)育～弱發(fā)育。本文運(yùn)用綜合物探技術(shù)和三維激光探測(cè)技術(shù)對(duì)橋址的地質(zhì)條件進(jìn)行了探測(cè)，由多個(gè)結(jié)果相互印證，克服了單一物探方法的多解性，提高了探測(cè)結(jié)果的可靠性［５－６］。

１巖溶綜合物探方法及成果

１．１地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)

地質(zhì)雷達(dá)也稱探地雷達(dá)，是利用頻率為１０６～１０９Ｈｚ的無線電波來確定地下介質(zhì)的一種地球物理探測(cè)儀器，在工程地質(zhì)勘察、公路工程質(zhì)量檢測(cè)等眾多領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。對(duì)３７３＃至萊方臺(tái)之間的橋墩（限于農(nóng)田場(chǎng)地條件３７６＃未做）地基進(jìn)行了地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)，并參考地質(zhì)勘察結(jié)果對(duì)個(gè)別橋墩加強(qiáng)探測(cè)。探測(cè)結(jié)果為：３７４＃墩、３７５＃墩、３７７＃墩、３７９＃墩、３８３＃墩均有巖溶發(fā)育現(xiàn)象，特別地，在３７５＃墩發(fā)現(xiàn)存在多處巖溶發(fā)育，推測(cè)下方巖溶發(fā)育比較強(qiáng)烈。

１．２瞬變電磁探測(cè)

瞬變電磁探測(cè)具有體積效應(yīng)小，方向性強(qiáng)，縱橫向分辨率高，對(duì)低阻體反應(yīng)靈敏，施工快速等優(yōu)點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于各種工程物探中，是解決含水層富水區(qū)探測(cè)、工程水文地質(zhì)問題的理想探測(cè)手段。采用瞬變電磁法進(jìn)行探測(cè)時(shí)的整個(gè)測(cè)區(qū)面積大小為３００ｍ×１２ｍ，包含１１個(gè)承臺(tái)，每個(gè)承臺(tái)尺寸為１１ｍ×７ｍ，并設(shè)置了３條測(cè)線。由探測(cè)結(jié)果推測(cè)，３８３＃墩及３７３＃墩附近區(qū)域可能發(fā)育溶洞，且溶洞內(nèi)不含水或含少量水；若存在發(fā)育溶洞的情況，也幾乎是不充填或者砂石泥土充填。

１．３跨孔電阻率ＣＴ探測(cè)

跨孔電阻率是一種陣列式勘探方法思想，電極變換方式較常規(guī)電法豐富，數(shù)據(jù)采集方式是分布式的，在野外測(cè)量也可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速和自動(dòng)采集。測(cè)試結(jié)果經(jīng)處理可以得到關(guān)于視電阻率等值線圖或真電阻率反演剖面等各種圖示結(jié)果?？缈纂娮杪剩茫蕴綔y(cè)一次可以完成縱橫二維勘探過程，所以觀測(cè)精度較高，數(shù)據(jù)采集可靠，具備較好的成像功能。，數(shù)據(jù)采集可靠，具備較好的成像功能。采用跨孔電阻率ＣＴ探測(cè)時(shí)每個(gè)探測(cè)橋墩共設(shè)４個(gè)鉆孔（４個(gè)鉆孔以橋墩為中心），呈矩形分布，每組共設(shè)有６條測(cè)線。以３７５＃墩部分測(cè)線探測(cè)結(jié)果為例進(jìn)行介紹，基于電阻率的分布情況，推斷兩孔之間區(qū)域巖溶裂隙發(fā)育。

２三維激光掃描探測(cè)

２．１三維激光掃描的探測(cè)過程

溶洞自動(dòng)激光掃描系統(tǒng)的探測(cè)器利用地表的鉆孔下放至溶洞內(nèi)部，迅速而安全地對(duì)溶洞進(jìn)行三維激光掃描。激光探測(cè)器直徑為６０ｍｍ，一般情況下，用于下放探測(cè)器的鉆孔直徑要求不小于７０ｍｍ。受設(shè)備主電纜及鉆孔跟蹤桿件的承載力限制，探測(cè)器沿鉆孔下放的最大深度為３００ｍ。完整探測(cè)過程如下。１）測(cè)量地表鉆孔的孔口坐標(biāo)和鉆孔跟蹤桿件架的方位角，將其輸入到控制軟件中。２）下放探測(cè)器并記錄鉆孔跟蹤數(shù)據(jù)。鉆孔跟蹤桿件每下放１ｍ或２ｍ讀取一次鉆孔跟蹤數(shù)據(jù)，直至到達(dá)理想掃描位置，可實(shí)時(shí)觀察鉆孔內(nèi)部情況，如圖１所示。３）激光掃描。須選定掃描模式和合適的步幅增量。若溶洞體積巨大或中間有障礙物，可設(shè)置兩個(gè)鉆孔進(jìn)行探測(cè)。在１００ｍ范圍內(nèi)，操作人員可利用無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遙控操作和監(jiān)視，最終生成溶洞點(diǎn)云數(shù)據(jù)，完成掃描。４）合成鉆孔跟蹤數(shù)據(jù)和溶洞點(diǎn)云數(shù)據(jù)。掃描完成后，將獲得的鉆孔下放跟蹤數(shù)據(jù)以及溶洞三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)合并，最終得到完整的溶洞探測(cè)數(shù)據(jù)。

２．２原始掃描點(diǎn)云數(shù)據(jù)導(dǎo)出

通過探測(cè)得到的原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)經(jīng)過空區(qū)激光自動(dòng)掃描系統(tǒng)處理軟件處理后得到探測(cè)孔的原始點(diǎn)云。原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)可以采用數(shù)字處理軟件進(jìn)行處理和編輯。鉆探孔激光掃描基礎(chǔ)數(shù)據(jù)以萊方臺(tái)為例，樁基探測(cè)孔以４９號(hào)樁為例。原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)圖２自左至右依次為點(diǎn)云俯視圖、點(diǎn)云正視圖（南北向）和點(diǎn)云側(cè)視圖（東西向）。

２．３點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理

受外界因素影響，最終的掃描點(diǎn)云數(shù)據(jù)會(huì)出現(xiàn)無距離點(diǎn)和壞點(diǎn)；“中間介質(zhì)點(diǎn)”現(xiàn)象也會(huì)造成點(diǎn)位的偏移。采用“濾掉掃描中單個(gè)明顯壞點(diǎn)”的方法進(jìn)行點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理，即濾掉超過工作區(qū)域固定空間范圍的噪聲點(diǎn)，相鄰兩點(diǎn)距離超過某可信值的失真點(diǎn)。邊緣點(diǎn)在掃描線上與前后兩點(diǎn)連線的夾角小于某可信值也為失真。合理的探測(cè)位置對(duì)準(zhǔn)確探測(cè)溶洞實(shí)際邊界至關(guān)重要。形態(tài)復(fù)雜的溶洞要設(shè)法進(jìn)行多點(diǎn)探測(cè)，再將數(shù)據(jù)拼接形成完整的溶洞點(diǎn)云數(shù)據(jù)。多點(diǎn)掃描數(shù)據(jù)拼接就是將多次掃描的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)置于一個(gè)公共的坐標(biāo)系下。

２．４溶洞三維模型構(gòu)建

溶洞三維模型的建立是整個(gè)模型建立過程中最重要的部分，通過建立溶洞三維模型，可以實(shí)現(xiàn)溶洞的三維可視化，形成三維直觀的可視化模型。建立溶洞三維模型后，可以計(jì)算溶洞總體積，計(jì)算任意分層的體積，并在任意方向上產(chǎn)生剖面。萊方臺(tái)溶洞三維實(shí)體模型如圖３所示（自左至右依次為模型俯視圖、模型正視圖（南北向）和模型側(cè)視圖（東西向））。

２．５溶洞三維激光探測(cè)成果輸出

萊方臺(tái)、４９號(hào)樁、３７５＃墩和３７９＃墩都存在溶洞發(fā)育現(xiàn)象，且有向四周延伸的趨勢(shì)，有流動(dòng)水沖刷痕跡。其中萊方臺(tái)處溶洞的最大延伸長度約為１．６ｍ，最大體積約為０．５５ｍ３；４９號(hào)樁處溶洞的最長延伸長度約１ｍ，最大體積約０．９７ｍ３。

３結(jié)論

濰萊高鐵跨海青特大橋橋址區(qū)域勘探范圍內(nèi)緩坡地段局部上覆第四紀(jì)全新統(tǒng)沖洪積層粉質(zhì)黏土及中砂，局部分布第四紀(jì)全新統(tǒng)人工堆積層雜填土，下伏晉寧期花崗巖。綜合分析巖溶微弱～弱發(fā)育，３７５＃墩及萊方臺(tái)區(qū)域強(qiáng)烈發(fā)育，萊方臺(tái)地基有無填充溶洞，溶洞高約０．６ｍ，長約１．６ｍ，且有向周邊延展趨勢(shì)。其他多為碎石及泥土填充型溶洞，巖石完整性差，其他橋墩地基大理巖裂隙、溶蝕發(fā)育，局部呈蜂窩狀，有流水沖刷跡象，巖石完整性差，施工時(shí)應(yīng)注意。

作者：溫登欽 白繼宏 王培森 巴興之 單位：山東鐵路投資控股集團(tuán)有限公司 中國建筑土木建設(shè)有限公司山東分公司 山東建筑大學(xué)土木工程學(xué)院 山東大學(xué)齊魯交通學(xué)院