0 引言

岩溶地面塌陷是由于溶洞或溶蚀上覆岩土体在自然或人为因素影响下发生变形破坏，在地面形 成塌陷坑（洞）的过程和现象[1] 。对岩溶塌陷以往常用的水文、工程地质测绘、钻探及采样测试等勘 查方法，对查明岩溶塌陷隐患的发育特征与分布规律具有局限性。本文以大院组岩溶塌陷治理工程 勘查为例，分析钻探和综合物探应用效果并提出岩溶塌陷灾害（隐患）防治措施建议。

1 地质环境背景

岩溶塌陷灾害点属溶蚀低丘地貌，总体为北东高南西低的平缓坡地，相对高差约 5.0m。

灾害区历年平均降雨量为 1329mm，年最大降雨量 1750mm (1993 年)，年最小降雨量 913mm (2009 年)，暴雨多出现在 6～7 月份；年平均蒸发量为 1417.9mm，最大 1731mm，最小 1202.7mm。

区内地表水系不发育，地表水体主要为水塘。

区内地层主要有：①第四系（Q）为填土及褐黄色残坡粘土，结构较松散，透水性较弱，层厚 0.8-6.9m，平均 3.4m； ②泥盆系上统锡矿山组（D3x） 厚层状灰岩，岩质较坚硬，钻孔揭控厚度 17.6-38.4m。地质构造简单，为一向西倾的单斜，西侧受牛角坝-红牌头区域压性断裂影响，岩体构 造裂隙与溶蚀裂隙较发育。

地下水类型主要有：①松散岩类孔隙水，富水性弱；②碳酸盐岩类溶洞裂隙水，富水性中等， 岩溶管道与溶蚀裂隙大致沿地层走向发育，地下水由北向南迳流，排泄于坡前低洼处。灾害点东南 约 30m 见有一井泉露头点，水量约 0.012m3/S，是周边村民生活用水主要水源。居民区内有人工开 挖水井 5 口，井深 6m～20m，水位高程 114～116m；村庄范围内共施工 3 口机井（1#井 15m、2#井 85m 、3#井 170m），1#井水质污染废弃，3#井为淡水养鱼抽水井[2] ， 曾强排干枯， 目前已关停。机井 抽排水改变了地下水动力条件，是引发岩溶塌陷灾害的人为因素。

2 岩溶塌陷基本特征

自 2019 年 12 月-2023 年 3 月，在大院组村落中部引发了 4 处岩溶地面塌陷，发灾后仅用碎石、 粘土简单回填。其中，T1、T4 均出现塌陷范围扩大，T3 蝶形凹陷加剧。其基本特征见表 2-1。

该处地面塌陷灾害造成 1 栋砖混结构房屋及乡村公路 20m 受损，其直接经济损失约 50.0 万元， 灾情为小型。威胁村民 21 户 90 人，潜在经济损失约 460 万元，险情等级为小型。

大院组岩溶塌陷基本情况一览表                  表 2-1

3 勘查方法选择及工程布置

本次勘查选择水文地质与工程地质测绘、钻探、物探及测试等手段进行综合勘查。钻探和物探 工程布署原则：先做物探工程进行面上控制，再结合物探成果布置勘探线和钻孔，以查明区内地下

岩溶发育带、地下水强径流带及隐伏岩溶的空间分布特征，并验证物探成果的可靠性。

3.1 物探工作方法及成果分析解译

（1）工作方法

本次综合物探采用高密度电法、地震微动法[2]进行岩溶塌陷勘查工作。

高密度电法剖面按线距 20-60m 沿倾向布设 5 条勘探线。工作参数采用温纳（WN）装置，电极 120 根，电极距 3m，层数 30 层，供电周期 4s，叠加次数 2 次，供电电压 480V。

地震微动法按线距 20-50m 斜交走向布设 4 条勘探线。根据现场工作环境及探测深度要求，工作 参数：外业采用线性台阵，检波器距 5m。

（2）成果分析解译原则

①高密度电法成果解译原则：结合已有岩溶塌陷点、覆盖层深度、地下水埋深， 以视电阻率等 值线小于 60Ω·m 推断为第四系浮土；60～120Ω·m 推断为岩体完整性差的岩溶、裂隙发育富水 区；大于 120Ω·m 为完整性较好岩体；漏斗状、带状、串珠状等低阻异常推断为岩溶发育带，圈 闭状推测为溶（土）洞（见图 3-1）。

图 3-1：高密度电法 G02 测线成果剖面图

②地震微动法成果解译原则：根据视横波速度特征，覆盖层视横波速度≤ 500m/s ；强岩溶发 育带与完整岩体分界限的视横波速度为 700m/s；漏斗状、带状、串珠状等低横波速异常解译为强岩 溶发育带，圈闭状溶（土）洞（见图 3-2）。

图 3-2：地震微动法 WD03 测线成果剖面图

（3）物探解译结果

本次综合物探共发现 29 处低阻、低横波速异常，其中 25 处位于村庄核心区，推断为溶洞（土 洞）4 处及溶沟、溶槽等岩溶发育区 25 处，属于容易发生地面塌陷的危险区（见图 3-3）。

3.2 钻探工程布置

根据综合物探解译成果，结合已有岩溶塌陷灾害点分布情况，在村庄较集中居住区且勘探线大 致与物探剖面线一致的基础上，在溶蚀发育的物探异常区内或重叠区（含已有灾点 T3 旁）以 20-50m

间距布置勘查钻孔，这样既对岩溶发育带进行钻孔控制，又对综合物探成果的可靠性进行验证[3]。钻 孔深度达到基岩面以下 17.6-38.4m。共完成钻孔 10 个，计工程量 288.6m。

经钻探验证，10 个钻孔验证了 11 个物探异异常区及 1 个岩溶塌陷点，共有 5 个钻孔揭露了溶洞 7 个，钻孔见洞率为 50%，单个溶洞高度 0.4-8.9m，总高度 18.15m，钻孔线岩溶率 7.1%，另发育溶 沟、溶槽 1 个。溶洞分布深度、发育规模与物探成果有较小的差异。其他钻孔中岩心较完整，溶洞、 裂隙不发育或岩溶发育范围小，钻孔难以有效揭控。

3.3 存在的主要问题

本次采用钻探、综合物探进行岩溶塌陷灾害（隐患）勘查，存在的问题与不足：

（1）高密度电法剖面与地震微动法剖面呈大角度斜交，未进行两种物探剖面的叠合布设，对剖 面上物性异常的互相验证与解译存在缺陷。

（2）综合物探剖面在已有塌陷位置的物性异常不够明显。因此，野外数据采集前应进行必要的 试验，以确定合理的参数设置。

（3）钻孔验证见洞率较低的原因是岩溶规模较小、物性异常反映较弱，异常数据变化小所致[4]。

4 结语

经综合勘查，区内岩溶发育较强烈且沿走向呈带状展布，共查明 2 个岩溶发育带，其位置、形 态、延伸方向及规模大小与地下水的流向、强度有关（见图 4-1），揭控溶洞 7 个，多呈半充填状， 分布埋深在+96.4-+120.2m 高程；已有岩溶塌陷灾害点 4 个，塌陷坑规模较小，存在岩溶塌陷扩展加 剧现象。引发岩溶塌陷的主要因素是地质、降雨和人为打井抽排地下水共同作用的结果。

岩溶塌陷防治建议：一是对已有塌陷坑进行回填夯实和对查明的溶（土）洞采取注浆加固措施； 二是对村庄内的岩溶塌陷隐患区禁止地下水的抽排，避免因地下水动力条件的改变引发地面塌陷灾 害；三是合理选择基础形式和加强上部结构，增加房屋抗变形能力及搬迁避让等工程措施，确保群 众生命财产安全，达到有效防灾减灾目标。

图 3-3：岩溶塌陷综合物探解译异常区      图 4-1：岩溶塌陷综合勘查成果图

参考文献

[1] T/CAGHP 076-2020,岩溶地面塌陷防治工程勘查规范（试行） [S].中国地质大学出版社，2020.7；

[2] 湖南省永州市冷水滩区渲溪村大院组地面塌陷地质灾害物探勘查报告[R]，湖南省遥感地质调查监测所，

2023.7；

[3] 郑红波,钻探与物探在岩溶勘测中的综合应用[J].铁道勘察，2019（045）005；

[4] 张致付，程志平，物探方法在探测岩溶构造中的应用[J].桂林工学院学报，2003.1。