0 引言
山西阳泉一直都是我国无烟煤最大的生产地，地下孕育着丰富的煤炭资源。经济建设的发展，农村人口不断向城市中心迁移，导致城市用地寸土寸金，用地紧张[1]。以前通过开采过矿产的不利场地，就必须通过评价治理来满足城市的发展。采空区场地因其地基稳定性差、承载能力低、抗震不利等因素，不能直接作为工程建设用地，须采用有效的勘察手段对采空区进行前期勘察。
1 工程概况
1.1 项目概况
拟建阳泉住宅建设项目总土地使用面积约3.5 万m2，共包括12 栋住宅，均为低层建筑，结构类型为砖混结构。根据现场出露的地层断面和资料调查，场地部分地段存在煤层，之前该区域部分浅部煤层存在被开采的情况，以人工开采为主，面积较小，呈蜂窝状未连成片且年代久远，经过走访调查，可能为解放前期乱采所致，初步判断空洞可能是煤层开采造成的。
1.2 地层条件
施工场地下覆地层由第四系人工回填形成的填土层和石炭纪C3泥岩、煤、砂岩、石灰岩等组成。
2 物探测试
2.1 建设场地参数分析
不同的岩层具有不同的导电性，电法勘探就是通过测定地下不同地点、不同深度的电性差异来达到查找地质体的目的。
本区由于受覆盖层的厚度不均匀变化、地表建筑垃圾的影响，以及不同层位的空洞的影响，地层视电阻率值变化较大，各地层之间存在一定的电性差异，利用电法勘探解决地质问题的前提条件是目标地质体和围岩存在电性差异。由于本区综合勘探的主要任务是探测区内空洞区的赋存情况，而空洞区及裂隙带电性为中高阻体，若空洞被其他的物质充填，在富水性比较好的地段其电阻率就变为低值。电性差异较大是电法勘探的有利条件，故在本区采用电法施工是完全合理的。
2.2 高密度试验的选择
高密度电阻率法是集电剖面和电测深为一体，采用高密度布点，进行二维地电断面测量的一种电阻率法勘查技术。根据现场的地形地貌及初步调查的岩土性状，选择高密度电法进行探测工作。
本次物探测试首先进行了试验工作，证实该高密度方法的有效性，并对相关技术参数进行分析，最终选择了适合本区的施工技术方案。
2.3 高密度试验的布置
本次高密度电法工作布置为：线距5m，部分由于场地限制变更为10m，点距4m，部分2m 和3m，全区布置测线总共27 条，测线布置图见图1。然后开始外业采集工作，全区共完成高密度电法工作布置点1606 个，试验点120 个，全区共完成高密度电法勘探物理点1606 个，剖面合计长度5268m。所获资料经检查验收，质量符合《电法勘探规范（MT/T 898—2000）》要求。
2.4 高密度试验的成果
全区布置测线总共27 条，取其中典型反演剖面17、18 和20进行分析，如图1～图3 所示。
3 钻探对比验证
3.1 钻探简述
图1 高密度P17 线反演剖面
图2 高密度P18 线反演剖面
图3 高密度P20 线反演剖面
钻探的方法是一种直接的勘探手段，它的用途十分广泛，在不同的建筑物或不同的勘察阶段中都需要用到钻探方法。勘察技术人员先运用工程钻机场地布置点处进行开孔取样，之后现场编录描述对土样及岩样进行包装，送交实验室进行相关的物理和力学性质试验，同时可以对现场的地层岩性和地下水赋存情况进行比较直观的观测和记录。钻探法它有一个很大的缺陷，即耗时较长，同时作业强度和成本都较高[2]。
在对土层实行钻进工作时，要先用干钻，并适当缩短钻程。和与物探相比，钻探有着穿梭性优势，它能够在大多数环境下使用，地质对其的影响微乎其微，同时其勘察深度也较深。但其也存在一些困难，如对一些地质结构比较复杂的情况不能进行直接观察，岩心的获取也比较困难，导致钻探的精确度大大降低，勘察工作达不到标准需要[3]。
3.2 方式方法
本场地钻探采用2 台HT-200 型钻机及2 台XY－4 型钻机。采用金刚石复合片钻头回转取芯钻进用以揭露地层情况，土层采用泥浆护壁，岩层采用清水钻进；开孔口径为φ110mm，根据现场实际情况，钻进到完整基岩后，先下φ108mm 井壁管，然后改用φ91mm 的口径，钻进至终孔；在预计的煤层顶板上1m 处，包括煤层及其底板深度内，均采用筒状钻头并采用清水钻进取芯，每次回次进尺不得超过1.5m，一定要保证采取岩心的采取率。同时每回次进尺记录好卡钻、掉钻的位置及深度，密切注意漏浆情况及变化[4]。
4 勘察成果概述
4.1 物探解译与钻探对比成果
通过上述试验资料与钻探资料的对比分析，对所获试验资料进行处理，证实了该高密度方法的有效性，表现如下。
P17 线的电阻率整体表现稳定，由浅到深电阻率大致服从由低到高的变化，在中部地面硬化的影响表现有一高阻带，由东到西在距东端点102～138m，电阻率值为36.149～45.410Ω·m，结合附近钻孔资料综合解释为地下采空区，深度4～13m。
P18 线的电阻率整体由浅到深电阻率大致服从由低到高的变化，由东到西在距东端点20～28m 为低阻体异常带，电阻率值为48.108～52.193Ω·m，结合附近钻孔资料综合解释为采空区影响，深度6～12m；37～43m 的低阻体异常带，电阻率值为59.873～64.200Ω·m，综合解释为地下采空区，深度约6～10m；63～75m 的低阻体异常带，电阻率值为49.972～58.706Ω·m，综合解释为地下采空区，深度7～13m；84～93m 的低阻体异常带，电阻率值为31.356～46.030Ω·m，综合解释为采空区影响，深度6～15m；99～112m 的低阻体异常带，电阻率值24.664～52.479Ω·m，综合解释为采空区影响，深度14～16m；121～129m 的低阻体异常带，电阻率值为11.853～37.924Ω·m，综合解释为采空区，深度6～12m；138～141m 的低阻体异常带，电阻率值20.667～34.640Ω·m，综合解释为采空区，深度6～9m。
P20 线的电阻率整体由浅到深电阻率大致服从由低到高的变化，东到西在距东端点28～33m 的低阻体异常带，电阻率值为40.021～41.510Ω·m，结合附近钻孔资料综合解释为采空区，深度4～8m；41～85m 的低阻体异常带，电阻率值为43.598～48.801Ω·m，结合附近钻孔资料综合解释为地下采空区，深度3～14m；102～141m 的低阻体异常带，电阻率值为31.328～54.602Ω·m，综合解释为地下采空区，深度3～20m；145～165m 的低阻体异常带，电阻率值为38.785～50.098Ω·m，综合解释为地下采空区，深度3～9m。
4.2 采空区及异常区划分
通过前期的试验基本确定了低阻异常的电阻率范围值，再对全区的高密度地电剖面图反映的低阻异常区位置进行分析比较，结合钻探的已知资料圈定了本次勘探区域采空区的范围。
通过对该区的分析解释，编制了采空区分布图，划分出2 个采空区，1 个异常区（见表1），编号采空Ⅰ、采空Ⅱ、异常Ⅰ，分述如下：
表1 综合解译成果类型 分布位置 面积/m2 深度/m采空区 采空Ⅰ 37 号楼基础及附近 2412 4～12采空区 采空Ⅱ 33 号楼东北部及以北 1060 5～14小计 3472异常区 异常Ⅰ 36 号楼附近及以西 1609 4～10小计 1609?
采空Ⅰ：位于测区的37 号楼基础及附近，分别由高密度电法测线P11～P20 共同控制，试验时布置的P13、P16 测线的反演解释与钻探资料的结合也很好的验证了该采空区，采空区面积约为2412m2，深度为4～12m，目前地面破坏程度较小。
采空Ⅱ：位于测区中部的33 号楼基础东北部及以北地带，分别由高密度电法测线P21～P23 控制，面积约为1060m2，深度为5～14m，未发现地面破坏。
采空区分析：采空区范围不规则，体现了小煤窑无序开采的特点。采空区深度较浅，大部分已被上覆塌陷岩层充填，内有各种松散的裂隙、孔隙存在，且含水时其电阻率呈低阻反映。
异常Ⅰ：位于测区西北部的36 号楼及以西地带，分别由高密度电法测线P1～P8 共同控制，面积约为1609m2，深度为4～10m，未发现地面破坏。
异常区分析：煤层分布不均匀，埋深较浅，风化程度较高，且该范围煤层厚度大多较薄，不具可采性，物探低阻异常的反映与已知不明显，划分为异常区。
5 结论
通过对该建筑区高密度电法及钻探测试的研究，得出如下结论：
（1）本次物探划分出2 个采空区，1 个异常区，物探采空区范围为冒落带和裂隙带共同作用范围，其内部不存在大的空洞。
（2）采空区比较不规则，体现了小煤窑无序开采的特点，分布面积约3472m2，约占场地总面积的9.8%。
物探法与钻探法各有优缺点，这就需要工程的有关人员不断总结测绘经验，根据现场的具体情况与工程项目的要求，灵活运用，实行精细化勘测作业，不断提高工程地质勘察的质量。
[1] 王恒勋.物探与钻探在工程地质勘察中的应用[J].工程技术与应用，2018（14）：111-112.
[2] 刘鑫，唐世雄.钻探和物探方法在海域工程勘察中的综合应用[J].公路，2020，65（2）：208-211.
[3] 赖金鑫.物探方法在工程地质勘察中的应用探析[J].世界有色金属，2017（23）：191-192.
[4] 娄梦梦，朱威权.“物探+钻探”方法在晋城某采空区勘察中的应用[J].河南城建学院学报，2018，27（4）：67-84.
文章来源：物探与化探 网址: http://wtyht.400nongye.com/lunwen/itemid-43648.shtml
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