高密度電阻率法在提古鋪隧道工程勘察中的運(yùn)用

馬 杰，黃 煜，胡德強(qiáng)

(云南偉力達(dá)地球物理勘測有限公司，云南 昆明 650217)

高密度電阻率法在提古鋪隧道工程勘察中的運(yùn)用

馬 杰，黃 煜，胡德強(qiáng)

(云南偉力達(dá)地球物理勘測有限公司，云南 昆明 650217)

沿隧道設(shè)計路線，采用60道電極，10m點(diǎn)距，每次布設(shè)剖面長600m，測深100m的工作設(shè)計，并且以每次重復(fù)300m的連續(xù)滾動測量，可最大化采集深部電阻率數(shù)據(jù)。從而了解覆蓋層厚度，推斷巖溶發(fā)育區(qū)、斷層等不良地質(zhì)體。

高密度電阻率法；隧道勘測；不良地質(zhì)體推斷；云南昆明馬金鋪

勘察地段位于云南省馬金鋪至澄江高速公路提古鋪隧道K7+910至K9+660，由于勘察地段地質(zhì)情況復(fù)雜，電磁干擾嚴(yán)重，在前人采用大地電磁測深法EH4進(jìn)行勘察后，未取得較好勘察效果的情況下，我們采用高密度電阻率法進(jìn)行勘測，推斷了巖溶發(fā)育區(qū)、巖性分界面等信息，取得了顯著的效果。

1 勘察區(qū)地質(zhì)

1.1 地 層

隧道里程段出露地層(圖1)由新到老為：

二疊系上統(tǒng)峨眉山玄武巖組(P2β)：巖性為灰綠、黃綠色杏仁狀、氣孔狀、塊狀玄武巖夾紫色凝灰質(zhì)角礫巖，主要集中在隧道中部。

～～～～～～～～～～～～～～～～平行不整合～～～～～～～～～～～～～～～～

二疊系下統(tǒng)陽新組(P1y)：巖性為灰、灰白色塊狀厚層—塊狀灰?guī)r，白云質(zhì)灰?guī)r或白云巖。主要集中在隧道進(jìn)口段及中段。

二疊系下統(tǒng)倒石頭組(P1d)：巖性為雜色鋁土巖、鋁土質(zhì)頁巖、黑色頁巖、煤、砂巖夾灰?guī)r透鏡體。

石炭系下統(tǒng)大埔組(C1d)：巖性為淺灰紫色厚層—塊狀角礫狀灰?guī)r或白云巖夾灰?guī)r。

泥盆系中上統(tǒng)(D2-3)：巖性為深灰淺灰色中厚層狀白云質(zhì)灰?guī)r、角礫狀白云巖、白云巖夾藍(lán)綠色鈣質(zhì)頁巖。

～～～～～～～～～～～～～～～～平行不整合～～～～～～～～～～～～～～～～

寒武系下統(tǒng)筇竹寺組(∈1q)：巖性為灰綠、紫色頁巖、雜色砂質(zhì)頁巖夾細(xì)砂巖、粉砂巖、細(xì)砂巖。主要集中在隧道出口段。

1.2 構(gòu) 造

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，隧道中段有兩條近南北向斷裂構(gòu)造F1、F2，均屬于逆斷層。

2 地球物理特征

勘察區(qū)出露地層巖性有灰?guī)r、玄武巖、砂巖，根據(jù)資料分析可知，各地質(zhì)體具有不同的地球物理特征：

(1)殘坡積層：電阻率較低，部分地段干燥，電阻率較高。

(2)灰?guī)r：弱風(fēng)化灰?guī)r電阻率高，呈團(tuán)塊狀分布；風(fēng)化程度較高的灰?guī)r電阻率相對較低，巖溶裂隙發(fā)育地段電阻率較低。

(3)玄武巖：根據(jù)已知鉆孔及現(xiàn)場踏勘，本區(qū)玄武巖風(fēng)化程度高，結(jié)構(gòu)松散，巖石破碎，電阻率低，玄武巖的分布與構(gòu)造密切相關(guān)，多呈垂向發(fā)育。

(4)砂巖：砂巖電阻率總體較低，強(qiáng)風(fēng)化砂泥巖與殘坡積層差別不大，砂巖電阻率分布特征為水平呈狀分布，無明顯電阻率梯度變化，自地表至深部逐步變大。

(5)構(gòu)造破碎帶：破碎帶內(nèi)巖體破碎，結(jié)構(gòu)松散，易含水，因此電阻率低。

綜上所述，灰?guī)r電阻率最大，為團(tuán)塊狀高電阻趨勢；玄武巖電阻率低，為垂向發(fā)育的電阻率趨勢；砂巖電阻率低，為水平層狀分布的電阻率趨勢。各地質(zhì)體有明顯的地球物理特征差異。

圖1 隧道地質(zhì)簡圖Fig.1 Geological Sketch Map of Tunnel

3 物探工作布置

由于勘查區(qū)電網(wǎng)干擾嚴(yán)重，采用大地電磁測深法EH4進(jìn)行勘測將受到極大的影響，在電磁法沒有取得較好勘察效果的情況下，本次工作采用人工場的高密度電阻率法進(jìn)行勘測。

本次高密度電阻率法采用60道電極，10m點(diǎn)距進(jìn)行勘測，每次布設(shè)剖面長600m，勘測深度約為100m，采集裝置為溫納裝置，采用連續(xù)滾動的辦法進(jìn)行勘測，即進(jìn)行一次剖面測量后下一次剖面測量重復(fù)300m。通過連續(xù)滾動測量，可以最大化的采集深部數(shù)據(jù)，解決“倒梯形”剖面深部數(shù)據(jù)少的問題，達(dá)到更好的勘察效果。

4 物探異常推斷解釋

通過高密度電法視電阻率剖面(圖2)，各地質(zhì)體可以根據(jù)視電阻率剖面劃分。

圖2 隧道視電阻率剖面圖Fig.2 Apparent Resistance Section of Tunnel

圖3 隧道地質(zhì)推斷剖面圖Fig.3 Geological Inference Section of Tunnel

P2β二疊系上統(tǒng)峨眉山玄武巖組；P1y二疊系下統(tǒng)陽新組；∈1q寒武系下統(tǒng)筇竹寺組高密度電法視電阻率剖面解譯如下：

(1)覆蓋層為殘坡積粘土，厚1m～10m，部分地段基巖出露。

(2)K7+870-K8+550段基巖為灰?guī)r，風(fēng)化層厚度為8m～25m，下部基巖電阻率分布均勻，無明顯梯度變化，電阻率值為1 000～3 000Ω·m，巖體完整性好(表1)。

(3)K8+550-K8+740段基巖為灰?guī)r，風(fēng)化層厚度為50m以上，有低電阻凹陷異常，電阻率值為200～800Ω·m，推測該異常為巖溶發(fā)育區(qū)，該里程段巖溶裂隙發(fā)育，巖體較為破碎。

(4)K8+740-K8+900段基巖為灰?guī)r，風(fēng)化層厚度為9m～15m，下部基巖電阻率分布均勻，無明顯梯度變化，電阻率值為1 000～2 500Ω·m，巖體完整性好。

(5)K8+900-K9+100段上覆基巖為玄武巖，地表基巖出露，電阻率值為20～200Ω·m，受區(qū)域斷層F1逆斷層影響，巖體破碎含水。

(6)K9+100-K9+480段電阻率值為100～3 000Ω·m，電阻率梯度變化大，地表灰?guī)r出露，根據(jù)地質(zhì)資料，該里程段為F1與F2斷層夾持部位，F(xiàn)1斷層將上盤地層抬升，玄武巖被剝蝕，灰?guī)r出露，受斷層影響，灰?guī)r巖溶裂隙發(fā)育，因此電阻率變化大。

(7)K9+480- K9+660段，地表砂巖出露，其電阻率值為100～300Ω·m，結(jié)合地質(zhì)資料，推測，該段地層為寒武系下統(tǒng)筇竹寺組砂巖，受F2斷層影響，上盤地層被抬升剝蝕，砂巖出露，受斷層影響，巖體破碎，電阻率低。

表1 里程段巖性推斷表Tab.1 Inference of Lithological Character of Various Sectors

5 結(jié) 論

在電磁干擾較大的地區(qū)，電磁法效果不佳，但采用人工源的高密度電阻率法能有效采集數(shù)據(jù)，該方法具有抗干擾強(qiáng)、數(shù)據(jù)密度大、解析度高的特點(diǎn)，在中淺部工程勘察中有良好的運(yùn)用效果，但是缺點(diǎn)是勘察深度有限。本次勘察在隧道的中段亦顯示出勘察深度不夠的缺點(diǎn)，可加大剖面長度來加深勘測深度，但是成本也同時增加。

[1]云南偉力達(dá)地球物理勘測有限公司，云南省馬金鋪至澄江高速公路提古鋪隧道物探勘察報告[R].2013.

[2]DUK-2A高密度電法測量系統(tǒng)說明書 [S].

THE APPLICATION OF HIGH DENSITY RESISTIVITY METHOD IN THE EXPLORATION OF TIGUPU TUNNEL PROJECT

MA Jie，HUANG Yu，HU De-qiang

(YunnanWeilidaCompany(Ltd)ofGeophysicalExploration，Kunming650217)

The route is designed along the tunnel，with electrodes 60，point interval 10m，section length 600m each time，survey depth 100m，continuous roll survey with repetition 300m each time，which can collect maximally the deep resistance data in order to grasp the cover thickness，infer the bad geological body，such as the karst development area，fault，etc.

High Density Resistance Method；Tunnel Exploration；Inference of Bad Geological Body；Majinpu，Kunming，Yunnan

2014-12-24

馬杰(1981～)，男，云南建水縣人，物探工程師，從事地物探勘查工作。

P631.3+22

A

1004-1885(2015)2-294-5