主要目的：快速查明地下溶洞、溶隙的空间分布形态(工程设计要求有效探测深度范围在50m内)以及第四系覆盖层厚度(即岩石埋深)。

地表物探手段包括：利用地层间电阻率差异和人工地震波在有波阻抗差异的介质中传播时发生反射以及电磁波在不同介质中传播被吸收衰减时形成的异常平面分布；并通过现有的钻孔进行单孔和跨孔探测异常在空间的延伸形态，以便物探调查发现场地内白云岩分布区对工程有影响的溶洞，加以钻探验证确定溶洞的分布、规模、发展趋势。

溶洞主要集中分布在东北部和西南部的白云岩地层内，以洞穴、半充填、充填、土洞(溶洞顶板坍塌后形成的)等形式体现。

地球物理特征

针对场地内地层分布情况，经过单点电测深和单孔波速资料测试统计，结合所开展的物探技术方法，获得各岩土常见物性参数经验值。

由于白云岩分布区存在溶沟、溶槽、落水洞、溶隙、溶洞等岩溶地质体以及断层破碎带等不良地质体，且在砂岩分布区经钻探也发现了土洞，这些地质现象会影响正常地层的结构及其完整性，从而改变原有地质体的地球物理层状特征而形成新的物性特点，这与周围原岩体形成明显的电性、波阻抗差异，这就为采用相应的物探方法探测奠定了物性基础。

依据物性差异，利用波阻抗、电阻率差异，采用高密度电法、瞬变电磁法、地质雷达法、地震成像法等探测溶洞具备了地球物理条件。

岩石试验参数测试与分析

1

电阻率测试

采用Wenner四极法电测深，测得15m深度范围内的地基土电阻率值。其工作参数为：供电极距AB／2=1.2，2.1，3，4.5，6，9，12，15m，测量极距MN／2=0.4，0.7，1.0，1.5，2.0，3.0，4.0，5.0m。

2

波速测试

采用单孔波速测试测得岩土层的压缩波速、剪切波速以及计算岩土动弹性参数。通过地层波速测试，确定地层间存在波阻抗差异，为使用地震方法提供依据。

3

岩石声波测试

对钻孔内所取新鲜岩石(中、微风化)试样测试其纵波声速，进行数理统计，得出场地内主要分布地层岩石的声速范围值和其平均值，作为岩石完整性分析依据之一。

4

岩石物性参数

经单点电测深和单孔波速资料测试统计，结合所开展的物探技术方法，获得场地各岩土物性参数标准值。

物探试验分析

1

电测深法

实测电测深曲线呈G型和K型2种。岩石电阻率与含水关系很大。在有溶洞揭示的ZKll2钻孔上进行单点电测深，测试曲线类型为K型，电阻率在180～480Ω·m，但是溶洞所在位置电阻率测深异常不明显。

2

面波法

采用12道单排列测试，lm道距，5m偏移距，锤击激发作为瞬态震源。ZK252位于测线第七道位置。13．36m以上为粉质黏土层，面波速度236m·s～，15．04m以下为松软土层，面波速度184m·S～，异常反映的深度位置与溶洞位置吻合；试验时并不是每个异常位置都有此反映。

3

声波测井

该方法通过孔中声波测井测得声波在某段岩体中传播速度，分析声速曲线异常位置，判断地下溶洞纵断面分布形态，也是对岩体完整程度进行划分的主要依据。表7是ZK174钻孔声波测试结果，测试间距为20cm。ZK174钻探过程中在13-14m出现掉钻杆现象，表述为一个空洞。测试却发现有两层溶洞，顶板不完整，隔层破碎，充填物有粉土、碎石。在13.65-17.05m存在一个3.4m的大溶洞。今后在重点基础位置可以采用钻孔CT成像技术来确定溶洞、空洞综合体异常的规模、形态，为基础加固提供准确资料。

4

瞬变电磁法

工作参数：发射线框采用100*100m，3匝线圈；接收线框40*50m，发身电流20A，发射频率32HZ，叠加次数32次，点距0.5、1m。

采用Surfer软件分别构绘各测线的视电阻率等值线拟断面图，断面横坐标表示平面位置，纵坐标表示深度，不同色阶表示不同的电阻率区段。

从上图可以看出，视电阻率中深部等值线比较杂乱，ZK112钻孔位于该测线30m处，已知在13.5m处见到溶洞。测线两端基岩埋置较深，中间凸起状类似石笋或者石丘。起点处基岩深达19.9m。测线15m和30m处基岩直深达14.2m、12.5m深，35m以远埋深还要大。测线30m处10m深以下存在2个低阻异常体，且15m处异常经过钻孔验证为基岩破碎。瞬变电磁结果是准确的，测深50m内即可，但作为普查方法有难度。

5

地震雷达法

工作参数：采用16MHz、32MHz低频组合天线，天线距3m，滤波4-32MHz，叠加64次，点距1m。地质雷达数据处理采用了归一化、增益、滤波等方法，得各测线地质雷达探测剖面图像。

资料分析：ZK112钻孔位于测线19.5m处，从图像看，地质雷达异常反映与上述几种方法相比并不明显，其有效探测深度20m左右，探测深度不够，信噪比差，寻找中深部溶洞异常困难。

5

地震映像法

在ZK252孔上布设多道单排列，1m道距，5m偏移距，测试其反射波窗口，取最佳窗口为难测偏移距。

地震映像法实际是反射波法共偏移选 排方法之一，采用单道观测，1m点距，偏移距4m，观测时深记录400ms，测线由南向北布设，钻孔ZK252位于测线29m处。

从彩色剖面图上可以清晰分辨到地震波相位延伸不连续，并与邻近表现相反，振幅偏弱，异常位置与钻探点吻合。

6

高密度电法

测线按近东西向垂直地层及构造线布设，分别采用温纳法和斯隆贝格法，在ZK112孔上采用2m极距，观测10-35层。经过反演拟合，测线69m处中下部的蓝色低阻异常明显，与钻探结果吻合。

结束语

综合以上分析，根据已知点进行的物探异常对比试验，并结合针对物探异常进行的钻探试验工作，高密度电法和地震映像法对地下溶洞探测具有较好的效果。

高密度法

稳定连续的地层，其电阻率可作为连续追踪的电性层，追踪确定测试区域是否存在断裂、构造破碎带及其地下溶洞的空间形态以及基岩面起伏情况。

地震映像法

溶洞处反射波振幅偏弱，频率偏低，相位发生断续，波阻抗的变化引起振幅的相位变化，可以作为普查溶洞追踪异常的位置有效办法。