贵阳市燕子岩溶洞VCT成像探测解析

贵阳市燕子岩溶洞VCT成像探测解析郑州富士达公司寇伟我国的贵州、广西、云南、四川等省属于喀斯特岩溶地貌地区，岩溶发育丰富，地下溶洞很多，它们给人们带来了许多可以利用的旅游资源、水资源，也对于人类建设和生活带来意想不到的灾祸和隐患，如果能够通过物探手段查明溶洞存在的深度、大小、走向、构造，将会有益于加速资源的开发利用、预防自然灾害的发生。就我所了解勘探查明溶洞、洞穴的需求和用途包括：1、查明溶洞形成的地下暗河，开发利用地下水资源；2、查明地下溶洞，开发旅游资源；3、铁路、公路、水利、建筑工程中需要查明地下溶洞、空洞，防止自然灾害和隐患；4、勘查寻找过去遗留下来的地下仓库、地下设施、地下通道等等；5、用于考古勘探、查找洞穴；建筑项目考古排除性勘探。由于溶洞、空穴勘探的用途很广、现有物探仪器勘探效果不能满足实际需要，研制开发切实有效的探测仪器就很有必要。我们希望能够利用VCT大地电磁场成像方法，多做些探讨研发和试验工作，观察溶洞在VCT成像剖面图上的实际反应、特点，总结经验，尽快研制出专用探测设备。一、贵阳市燕子岩溶洞基本情况2015年5月28日上午，我与贵阳吴工前往贵阳市燕子岩溶洞，试验VCT成像探水仪对于地下溶洞是否有反应、且是以多大的数值反应溶洞空间的。如果确实有效，可以考虑进一步开发研究适用于工程物探方面的专用探测仪。我们先在溶洞对面山上观察了溶洞概貌，又下到溶洞口处观察溶洞的结构和走向，再到溶洞山顶进行探测。具体地形地貌、探测线路见照片标识图。在山下溶洞口观察，溶洞口处下宽约4米左右、高5米左右，向东北约30度角深入，洞口垂直向上约有三十多米。大溶洞口的西面偏上5米多还有一个宽约2米、高约3米左右的小溶洞口，向北偏西方向深入。从洞口斜向东北方100多米直线距离的山上有一个直径三四十米的天坑，在天坑东北方300米左右的马路边有一个通向天坑的洞口。二、探测线路剖面图分析与实际情况对照结果1、从K2线路剖面图上可以看出，在24—27点的31.5—36米深度段有凸显式高电位值点块出现。由于K2线是我沿山的最边沿探测的，该高电位值块所在点的位置恰在洞口偏东10米之内，所在深度与下面估测洞口向山上的垂直高度一致，应该是溶洞切面的实际反应。2、K3线路是我探测K2线路在74点已无路可前行的情况下结束探测，向北爬上陡坡再向东北方前行了十几米，在靠上面离北面天坑有十几米距离的小块地里开始向西回测。从K3线剖面图上可以看出3—5点的30.5—32米深度段有凸显式高电位值点块出现，从该地块所在深度、距天坑很接近的位置来看，应该是溶洞切面的实际反应。在K3线路24—26点的41—43米深度段、26—29点的29—32.5米深度段也有较明显的凸显式高电位值点块出现，也有可能是溶洞切面的反应。3、W1线路是吴工在K3线路偏上约20米左右靠西一些为起点，向东朝着天坑西南角方向探测的，W1线路剖面图上只有连续的高电位值断层破碎带状反应，没有带有溶洞切面凸显式高电位值点块存在，可以判定溶洞是在W1线结束点再向东、K3线起点3—5点的位置通向天坑的，也证实了K3线路24—29点上下两个疑似溶洞切面点块与我们探寻的溶洞不连通。4、吴工自天坑的西南角开始环天坑探测了一圈，W2线路剖面图的8—10点的31.5—34.5米深度段出现了明显的凸显式高电位值点块，其与K3线路3—5点的溶洞切面高电位值点块基本吻合，应该是溶洞通向天坑的入口。5、W3线路自天坑的北面正中开始向西环坑探测到W2线起点结束，从W3线路剖面图上可以看出有两小段较明显的凸显式高电位值点块。第一小段是在30—32点的31—34米深度层，呈上窄下宽状态，从所处深度、位置来看应该是溶洞在此与天坑相连，而且从东北方溶洞另一头出口位置来看方向也基本相符。在33.5米层的26—36点为水平高电位值，至37点开始下斜，具有断层破碎带分层特征；在22—25点的33.5—36米也有块状高电位值出现，但其明显在断层破碎带上、凸显式特征不够明显，在空间大小、深度位置都不像是寻找的通向天坑的溶洞。第二小段是在55、56点的31.5—35米深度层，还有58点的33.5—35.5米深度层，存在较窄的凸显式高电位值点块，也具有溶洞电性反应特征，所在深度、方向位置也基本符合实际情况，但是空间大小和位置与30—32点下的凸显式溶洞特征点块相比还是差了一下。三、溶洞在VCT成像剖面图上的特征分析及启示1、溶洞的特点与VCT成像电性特征大部分的溶洞都与水相连，溶洞上面的含水裂隙渗水、断层破碎带渗水，汇集到溶洞形成或大或小的水流，其在VCT成像剖面图上表现为深蓝色低电位值点块，电位值应该在0.4微伏以下；而空洞中空气的电导率很低，在VCT成像剖面图上应该表现为高电位值，多数溶洞中长期积水湿气很大导致电位值低于干燥空洞的、也低于高密度断层破碎岩石的电位值，电位值应该在3—8微伏之间。2、“凸显式”高电位值点块表征溶洞截面“凸显式”是我定义在VCT成像剖面图中具有一定高度和宽度、明显高于周围点块的高电位值点块，色块颜色明显突出于周围色块，形成团状的很低（深蓝）、较高（深绿、黄色）色块“独立凸出显示”出来，能够大致显现出溶洞截面的高低宽窄形状。按照这一概念通过VCT成像剖面图上两段滤色功能，就可以直接显现出溶洞所在的位置和大概形状，探测点间距越小、分层越细，得到的图像就越准确形象。3、边探测边分析循迹查找定位模式这次与吴工一起探测贵阳市燕子岩溶洞只是想观察一下溶洞在VCT成像探水仪上是否有反应、反应的形式是什么，由于受时间限制不能探测过密、过多条线路，当时也来不及分析。从此次探测燕子岩溶洞情况来看，基本目的已经达到，可以肯定VCT成像探测仪对于溶洞探测是有效果的、具备溶洞查找和定位功能。但在以后具体进行寻找溶洞等工作时，就可以充分利用VCT成像探测仪的快捷探测、直接成像优势，边探测边分析，找到凸显式高电位值点块疑似溶洞截面时，就需要在其周围进行圈状搜索定向、蛇形斜切定位，循迹密集探测精准确定溶洞的路径、产状、深度层位置等。通过不同地域、不同形式、各种目标的溶洞或洞穴探测，逐渐积累经验，就会越做越好。4、针对搜索空洞要求研发专用探测设备此次探测燕子岩溶洞后是使用探测深度50米、隔0.5米一层的工程专用分析软件进行分析的。就探测深度来说，可以开发利用的溶洞、工程建设防漏的空洞、考古等需要的探测深度达到50米应该基本上能够满足。但是，隔0.5米显示一层的精密度尚显不足，若有较小的空洞仅靠一两个凸显式高电位值色块很难判断，需要进一步研发间隔更小、密度更高的探测仪和相应的分析软件。以下为照片标定的探测线路图、各条线路的VCT成像剖面图，供参考。此次燕子岩溶洞验证探测多为吴工不辞辛劳所为，在此表示感谢。2015年6月11日K2线路，沿外围岩壁边自西向东探测74点，点间距1米K3线，偏向内侧6—20米，自东向西返回探测W1线，自西向东探测，距K3线约15—20米，点间距1米W2线，点间距1米，起点在天坑西南角，向东环天坑半圈，在天坑正北居中处结束W3线，点间距1米，起点接W2线在天坑正北居中位置，沿天坑向西环行到西南角W2线起点结束