项目目标:
本项目为某公司搬迁工程的前期工程勘察工作。由于场地内存在一座几十年前修建的小型水库,水库底部的土层为粉质黏土,属于软土。软土具有天然含水量高、天然孔隙比大、抗剪强度低、压缩系数大、渗透系数小、地基承载力低、地基变形大、变形稳定时间长等特点。在场地施工时,软土需要经过一定的处理才能使用。为查明水库底部软土层的厚度,为工程设计提供参考依据,故开展本次低空频域航空电法勘探工作。
方法:
时域航空电磁扫描仪(NAFEM)的测线间距为 20 米。测量设备配备 GPS。采用网络 RTK 计算的 GNSS 模块来记录测量点的定位信息。测线作业速度约为每秒 2 米。检测数据和 GNSS 以 1 Hz 的频率记录。每秒进行一次点提取,并计算视电阻率以进行剖面比较。
图1 现场NAFEM测试
场地信息:
本次水库低空频域电磁勘探共进行7条测线,总长度880米。
工作区内出露的地表地层为第四系人工堆积层(Q4ml+pd),由杂填土、普通土、耕土组成;底部为店店系镇安乡组,岩性为白云岩,局部发育溶蚀。
基于前期水库周边地面高密度直流电法勘探,第四系地层的视电阻率在10~270 Ω·m之间。含水率越高,电阻率值越低;水库底部的淤泥质软土层,由于含水率较高,其电阻率比普通第四系地层要低。白云岩的店店组店店组分为两层:上部强风化破碎带电阻率为100~800 Ω·m,下部中等风化完整白云岩平均电阻率为2156 Ω·m。总体岩层电阻率比第四系地层要高得多。
图2 现场场景
结果:
本项目开展的低空频域电磁勘探,飞行高度稳定,故采用简化的视电阻率公式完成了仪器定标及视电阻率计算。结合水库工程钻孔资料,选取了合适的地层改正系数,进行了地层视电阻率剖面图的绘制,从而完成了地下地质体的解释推断。
水库内的淤泥和粉砂土被归类为软土。本次调查在旱季进行,水库水域收缩。然而,水库内硬化地层下方的土壤仍含有地下水。从F4航线的视电阻率等值线图可以看出,即使水库表面没有水,深部仍发育有低阻层;该区域硬化层下方的土壤与软土具有相同的物理性质,统一归类为软土。
软土多分布于水库底部,含水量高。根据区域工程地质特征,设定100 Ω·m为分界线:水库底部及其周边区域视电阻率小于100 Ω·m的区域划分为软土层,剖面底部的强电阻区域划分为强风化白云岩;其上覆第四系黏土层位于白云岩之上。根据钻孔揭示结果,软土层上部为粉土层,下部为饱和软黏土。
图3 电阻率剖面图及异常圈定
利用挖掘机揭示了水体附近干涸区域的淤泥层厚度约2米。利用128Hz PPM实部探测数据,通过函数拟合,计算了水体内部及邻近区域的淤泥层厚度,并进行了等值线图的绘制,如图所示。
施工期间,该水体被排干,然后现场使用挖掘机对淤泥层厚度进行验证。计算出的淤泥层厚度与实际情况大致吻合。
图4 土层厚度剖面图及现场验证
相对仪器