西藏某尾矿库岩溶地质勘察技术多种方法的有效应用

张小强

（华北有色工程勘察院有限公司，河北石家庄050021）

西藏某尾矿库岩溶地质勘察技术多种方法的有效应用

张小强*

（华北有色工程勘察院有限公司，河北石家庄050021）

对西藏某尾矿库工程地质勘察过程中针对岩溶的复杂及重要性，应用地质测绘、地球物理勘探、工程钻探、井下电视等多种方法进行勘察，取得明显的效果进行了描述，并阐述了岩溶勘察多种方法结合的必要性及勘察中应注意的问题及建议。

岩溶；地质勘察；测绘；物探；井下电视

1　概述

岩溶在我国分布十分广泛，地表出露约120× 104km2，占全国面积的1/8。被埋于地下的则更加广泛。主要分布在广西、贵州、云南东部，其次，鄂西、湘西、四川东部、山西、河南和山东分布也十分广泛［1］。由于岩溶在空间上发育的不均一性，造成岩溶地区的地质情况非常复杂，对于在岩溶地区进行建设带来很大的难度，及潜在的危害，尤其是在高原矿山尾矿库的建设中，地下岩溶的影响极其重要，岩溶发育形成的孔洞及地下水渗漏通道给地质勘查工作带来一定难度，因此在进行岩溶勘察时，仅靠传统的地质方法（如槽探、坑探）难以得到满意结果。一旦处理不妥，可能会带来极大的损失，因此，了解岩溶地区的地质状况，查清地下岩溶的分布情况，为工程提供可靠的地质资料至关重要。而合理的勘察方法也就成为人们所关注的问题。本文通过西藏高原某尾矿库勘察中采用的多用勘察手段进行整理、分析和研究，阐述了适用于岩溶地区工程地质勘察的多种技术方法。

2　实际工程实例应用

2.1地形地貌及地层

工作区区域上位于青藏高原东南角的金沙江与澜沧江之间的宁静山脉北段，属于“青南藏东川西高原区”，地貌类型以高山构造剥蚀地貌为主，构造侵蚀—溶蚀地貌、侵蚀堆积地貌及冰川地貌次之。拟建尾矿库位于矿区下游，为高山峡谷地形，勘察范围内海拔高程在4221.00～4409.99m间，相对高差188.99m。场区地层主要为第四系全新统冲洪积层（Q4al+pl），第四系全新统残坡积层（Q4el+dl），三叠系上统阿堵拉组（T3a），三叠系上统波里拉组（T3b）基岩地层。地层分布情况如下：

（1）第四系全新统冲洪积层（Q4al+pl）。广泛分布沟谷地表，主要以碎石为主，分布厚度0.8～18.3m不等。

（2）第四系全新统残坡积层（Q4el+dl）。以粉质粘土及碎石为主，主要分布于沟谷两侧缓坡地带上部，垂直厚度1.0～12.0m。

（3）三叠系上统阿堵拉组（T3a）地层。以泥质粉砂岩为主，夹薄层页岩，厚度9.8～50m，主要分布于场区西边山坡。

（4）三叠系上统波里拉组（T3b）地层。以灰岩为主，节理裂隙较发育，岩溶较发育，分布于场区东侧及尾矿库下游大部分区域，地表多见溶蚀、溶洞分布。

2.2采用的勘察方法及达到的效果

勘察区地层岩性主要以灰岩为主，根据前期水文地质勘探资料，该区岩溶较发育，岩溶塌陷对坝基的稳定性及库区的渗漏影响巨大，因此应着重查明该区的岩溶发育条件及规律（垂直及水平分布）、溶洞的分布及地下水渗透性、含水层分布和厚度等，调查区内岩溶塌陷的发育情况。

根据现场实际情况结合前期在该区做过的工作资料的技术上，最终勘察手段采用了工程地质测绘、物探、波速试验、井下电视试验、钻探、井探等多种手段，取得满意的地质资料。

2.2.1地质测绘

地表测绘的基本要求是在调查各种有关地质要素的基础上，查明场区岩溶现象分布与地下水的分布及运动情况，结合现场实际情况，通过路线法、追索法、布点法调查各种地质界线、地貌界线、构造线、岩层产状等现象，主要包括：①地貌及地层岩性、第四纪、灰岩露头、地质构造、地表水、地下水及不良地质现象的调查；②岩溶与非岩溶地层在水平和垂直方向上的分布和相互间隔情况；③根据各种天然存在及揭露水点的分布情况，区分它们是否与暗河系有关，通过连通试验确定上流水流出露点以配合洞穴调查。④调查洞穴的形态特征及其和地质构造的关系，特别是顶板高度及结构面产状的测量，为研究岩溶的发育规律及顶板稳定性分析提供资料。

2.2.2地球物理勘探

地球物理勘探是利用物体的不同物理特性来分别物体的，根据不同的物体特性有不同的物探方法，如电阻率法、电位法、频率测深法、电磁法、声波探测、放射性测井等。对于岩溶病害探测常常采用：高密度电阻率法、自然电位法、视电阻率、探地雷达。本工程场区根据地层岩性及勘察目的性采用了高密度电法进行场区地下异常情况及溶洞的探测工作。超高密度电法属于电阻率法，是一种剖面法和电测深法的组合式的勘探方法，对地电结构具有一定的成像功能，是基于地层内的目标体与围岩存在电性差异为前提的探测方法［2］。它是将直流电经由地表供入地下，随供电极距的加大电流场向地下的分布深度逐渐加大，目标体与围岩存在电性差异会被测量电极在地表捕获，从而获得目标体在横、纵方向上的电阻率值变化信息。

通过高密度电阻率拟断面图中对于空洞裂缝等隐患主要表现为高电阻率、低密度、低介电常数等［3-4］，对于软弱层或软弱体及渗漏通道主要表现为低电阻、低密度等［5］，利用高密度电法结合钻孔资料可以更好地确定岩溶区第四系覆盖层内所存在的土洞位置及查明灰岩区裂隙、岩溶的位置、形态、规模、充填性质，并对勘察范围内裂隙、岩溶的发育状况做出初步评价，为评价岩溶、裂隙对库区的影响及后期岩溶治理提供基础资料；确定软弱层（溶蚀破碎带）的位置及厚度。

2.2.3地质钻探

钻探一直是地质调查中最常用的方法，但所花费的时间较多。该种方法不仅可以明确所钻位置及附近的地层情况，还可以进行钻孔的原位测试和利用钻取的岩土芯做室内测试，以便获取更多、更准确的岩土信息。除地形条件对机具安置有影响外，几乎任何条件下均可使用钻探方法。钻探工作的目的是要了解一定深度范围内的岩溶发育情况，尤其当地表无岩溶现象或有覆盖层时，要在地质调查和物探成果的基础上，结合工程要求去指导钻孔布置。工程地质勘察中使用的钻探方法较多，因而要根据具体情况选用适宜的钻探方法。在尾矿库勘察阶段，根据钻探深度及灰岩破碎程度及可能存在的溶蚀、溶洞，为了较能直观观察了解地下情况，钻探过程中采用了泥浆护壁钻进，以防止塌孔，钻探工艺采用反循环方法，较能原始地表现地下情况，并结合物探、波速明确岩溶发育程度及地层破碎程度。

2.2.4井下电视测试

声波电视测井，是利用反射波测量井壁岩体结构的测井方法。测井时，声波探头在井中旋转，发射束状声波，经井壁发射后，发射波为声波探头接收，将声波信号转换为图像信息再将图像信息传回显示屏输出。直观表现形式为井壁一周，按N-E-S-W-N方向的展开图［6］，该图能直观地反映井壁的地质情况。本次工程采用英国Robertson Geologging公司生产的HIRAT高分辨率声学探头和Micrologger2测井主机。该仪器可以实时显示各种地层裂隙的原生状态，记录图形，并通过Rgldipv6软件进行智能处理，自动计算出各个层面、裂隙的产状，划分软弱层及破碎带的发育深度。再通过声学井下电视结果与钻孔岩芯比照，以更加准确地了解灰岩区地下真实情况。

2.2.5其他手段

利用槽探对沿着破碎带或者构造线区域或分界线进行施工，揭露覆盖层及风化层，查明地表露头及浅层岩层裂隙产状，以便于分析整体岩性分布规律及与地下岩层的一致性。

根据钻探、井下电视及物探确定的地层岩性情况，针对含水层、破碎带等地质层进行抽水、压水、注水试验，以测定岩层的渗透性，为评价岩层的渗透特性和设计渗控措施提供资料。

3　勘察需要重视的几点

（1）由于高原地区气候、地质等各方面情况都比较复杂，因此，前期的准备工作是十分重要的，尤其是工程前期预算及施工方案，必须要做的具体、详细、合理。

（2）施工过程中，应该严格按照要求进行，现场的管理及施工工序必须依照方案及现场实际情况结合开展，做好协调工作，杜绝重复作业及时间停滞，减少不必要的浪费。

（3）灰岩区地层复杂，尤其对于高原尾矿库施工，岩溶可能存在会出现的塌陷、渗漏通道都会给后期带来严重的后果，直接影响到坝体的安全及下游水源地污染及居民的生活，因此，勘察期间，应有重点的进行工作，采用合理、必要的各种手段结合的方法开展工作，以更准确地提供库区建设的地质信息。

（4）高原作业中对可能带来的环境影响是不可忽视的，因此，在施工过程中，除过上条描述的环境情况外，还应注意施工可能会造成水土流失、次生地质灾害、地形地貌、野生动植物的影响。必须采取有效的措施进行预防。

（5）做好后期资料的整理及优质报告的提交工作，针对各种可能出现的情况进行分析评价，以准确的数据及严谨的态度来做好保证勘察质量的工作。

4　结论

文中所列的各种方法仅是根据本工程采取的勘察方法及手段，在实际工程勘察中，我们应根据每个项目的勘察目的及实际地质情况，选择更加合理的多手段结合的勘察方法，以提供更为准确、可靠、合理的地质成果。不管那一种方法，都有一定的局限性，多种方法的综合运用及优化是必然的，也是今后诸如岩溶地区具有复杂情况的场区勘察必要采取的办法之一。

［1］左建.地形地貌学［M］.北京：中国水利水电出版社，2001.

［2］傅良魁.应用地球物理教程——电法勘探［M］.北京：地质出版社，1991.

［3］王文州.物探技术在高速公路岩溶地区地质勘探中的应用［J］.中外公路，1986，21（4）：56-58.

［4］刘晓东.高密度电法在工程物探中的应用［J］.工程勘察，2001 （4）：64-66.

［5］邓超文.高密度电法的原理及工程应用［J］.韶关学院学报：自然科学，2007（6）：65-67.

［6］常士骠，张苏民.工程地质手册［M］.4版.北京：中国建筑工业出版社，2007：104-105.

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1004-5716（2016）05-0094-03

2015-03-31

张小强（1979-），男（汉族），河北石家庄人，工程师，现从事岩土工程勘察及相关的研究工作。