關(guān)于物探技術(shù)在巖土工程勘察工作中應(yīng)用的研究

■王紅鴿

（唐山市規(guī)劃建筑設(shè)計(jì)研究院 河北唐山 063000）

關(guān)于物探技術(shù)在巖土工程勘察工作中應(yīng)用的研究

■王紅鴿

（唐山市規(guī)劃建筑設(shè)計(jì)研究院 河北唐山 063000）

巖土工程地質(zhì)勘察工作是一項(xiàng)復(fù)雜、系統(tǒng)的工程，在實(shí)際工作中，需要嚴(yán)格的遵守相關(guān)規(guī)定與標(biāo)準(zhǔn)，并且結(jié)合以往施工經(jīng)驗(yàn)，才可以客觀真實(shí)的反映施工現(xiàn)場的地質(zhì)情況、對(duì)地質(zhì)不良作用等問題進(jìn)行科學(xué)合理的分析，并提供必要的工程地質(zhì)資料和設(shè)計(jì)參數(shù)。

巖土工程地質(zhì)勘察技術(shù)應(yīng)用

1 工程概述

二環(huán)路下穿唐津高速隧道工程位于唐山市開平區(qū)二環(huán)路與唐津高速交匯處，分南北兩幅，全長825m，隧道寬度16m，隧道高度7.8m。

2 工程物探

2.1 勘察技術(shù)方案

依據(jù)勘察任務(wù)、技術(shù)要求及相關(guān)技術(shù)規(guī)程規(guī)范，經(jīng)過實(shí)地踏勘、試驗(yàn)分析研究，結(jié)合工程實(shí)際情況和設(shè)計(jì)要求，對(duì)于隧道選擇瞬變電磁法、高密度電阻率法、瑞雷面波法，探測覆蓋層厚度、圍巖風(fēng)化程度、地質(zhì)構(gòu)造分布狀況，并根據(jù)地震縱波速度劃分圍巖類別。既有效解決了勘察區(qū)域場地條件限了勘察成果的準(zhǔn)確性，有效保障了勘察精度的要求制，又提高。

2.2 野外數(shù)據(jù)采集

2.2.1 瞬變電磁法

此次野外工作投入使用儀器為重慶奔騰數(shù)控技術(shù)研究所生產(chǎn)的WTEM-2Q瞬變電磁儀。

本次瞬變電磁法采用了中心回線裝置，多匝小線圈觀測方式，即：發(fā)射線圈尺度為2×2m，20匝；接收線圈尺度為1×1m，20匝.

野外正式觀測前，進(jìn)行了多匝小線圈的中心回線裝置和重疊回線裝置的對(duì)比試驗(yàn)，由圖3.3和3.4所示試驗(yàn)曲線可知，從電壓曲線中可以明顯看出，重疊回線裝置的電壓曲線不僅在首支出現(xiàn)了“飽和”現(xiàn)象，其在尾支處亦沒有表現(xiàn)出完整的衰減形態(tài)，因此，中心回線裝置更為有利于該區(qū)工作。

選擇了2m×2m回線邊長，匝數(shù)為20匝的同心回線裝置，這樣不僅可以壓制干擾，提高工作效率。同時(shí)在已知鉆孔處驗(yàn)證表明，其探測深度和精度完全滿足本次勘察設(shè)計(jì)的要求，同時(shí)該方法可減少旁側(cè)體積效應(yīng)的影響，以保證有足夠的橫向和縱向分辨率。

圖1 多匝線圈中心回線裝置

圖2 多匝線圈重疊回線裝置

工作參數(shù)包括：發(fā)射頻率、采集時(shí)窗和疊加次數(shù)、增益、供電電流等。

2.2.1.1 發(fā)射頻率

供電頻率的選擇一般和勘探深度及抑制50Hz工頻干擾有關(guān)。考慮到本次勘探采空區(qū)所要求的探測深度，選用低頻段工作，通過現(xiàn)場對(duì)4Hz，8Hz，16Hz和32Hz等四種工作頻率的對(duì)比試驗(yàn)后，確認(rèn)32Hz觀測曲線既對(duì)目標(biāo)體的細(xì)節(jié)反映更靈敏,又能滿足本次探測深度的要求，最終確定工作頻率為32Hz。

2.2.1.2 采集時(shí)窗

從“煙圈”電流的擴(kuò)散深度公式：

式中：d為擴(kuò)散深度 （m），t為供電電流關(guān)斷后的延遲時(shí)間（ms），σ為導(dǎo)電率（S/m），為真空中的導(dǎo)磁率（H/m），為電阻率()。

根據(jù)探測采空區(qū)深度和本區(qū)視電阻率水平，取時(shí)窗數(shù)31個(gè)，tmax=2.0001ms。

2.2.1.3 疊加次數(shù)

疊加次數(shù)分別選用10、20、30、40、60、80次進(jìn)行試驗(yàn)，疊加次數(shù)越多，采集一個(gè)測點(diǎn)所需時(shí)間越長，但是合適的疊加次數(shù)能壓制和整合由天電及其他脈沖干擾源引起的異常，能夠提高數(shù)據(jù)的信噪比，本次疊加次數(shù)選在≥60次均可獲得較好接收信號(hào)。

2.2.1.4 增益

選擇增益從進(jìn)行試驗(yàn)，在干擾較大的區(qū)域，提高增益可以有效地壓制噪聲，從而提高信噪比，本次野外觀測選定前置放大器增益為8，主放增益為4可得到較好的信噪比信號(hào)。

2.2.1.5 供電電流

瞬變電磁法進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)，供電電流越大，信噪比越高，因此我們要盡量使用大的供電電流。本次為避免瞬變電磁觀測系統(tǒng)早期自感盲區(qū)的擴(kuò)展，經(jīng)試驗(yàn)將發(fā)射線圈的電流選定在6～9A，在工作過程當(dāng)中采用了直徑4mm2優(yōu)質(zhì)導(dǎo)線作為發(fā)射線圈材料，從而保證了接收信號(hào)質(zhì)量。

2.2.2 瑞雷面波法

本次工作使用美國產(chǎn)NZXP-24淺層地震儀及配套電纜、檢波器等進(jìn)行野外數(shù)據(jù)采集，偏移距6m，道間距為2m，每個(gè)測點(diǎn)采用24道4Hz低頻檢波器接收，80kg的重錘作為錘擊震源，采樣間隔為250μs，記錄長度512ms。

2.2.3 高密度電阻率法

本次高密度電阻率法勘探使用重慶地質(zhì)儀器廠生產(chǎn)的DUK-2A高密度電阻率法測量儀。

高密度電阻率法勘探，采用2米道間距，60道電極工作方式，單個(gè)排列長度為120米。溫納裝置α排列，最小間隔離系數(shù)n（min）=1，最大間隔離系數(shù)n（max）=15，供電電壓360V。

2.2.4 室內(nèi)資料處理

綜合物探資料的解釋方法為：結(jié)合已知的地質(zhì)、鉆探和水文等資料，遵循從已知到未知，從點(diǎn)到線，從線到面，從簡單到復(fù)雜的原則進(jìn)行分析推斷。具體成果詳見二環(huán)路下穿唐津高速隧道工程地球物理勘探報(bào)告。

2.2.5 按彈性波速劃分隧道圍巖分類，劃分標(biāo)準(zhǔn)見表

圍巖級(jí)別 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ圍巖類別 Ⅵ Ⅴ Ⅳ Ⅲ Ⅱ Ⅰ基巖 Vp(m/s) ＞800 800~550 ＜550

3 結(jié)束語

本次勘察采用鉆探與物探的結(jié)合，通過將高密度電法及瞬態(tài)面波法結(jié)合，極大提高了物探的工作效率，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了兩種物探技術(shù)的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，縮短了物探工作的周期，有效降低了勘察成本，以綜合勘察技術(shù)快速、全面、準(zhǔn)確可靠地查明擬建物場地上的巖溶分布情況，為工程施工提供了可靠的依據(jù)。

[1]鄧康.勘探技術(shù)在巖土工程中的應(yīng)用探析 [J].科技資訊,2013,04:83+85.

[2]《建筑工程地質(zhì)鉆探技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》 （JGJ87-92）.

P624[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2015）-10-262-1