長(zhǎng)大深埋隧道工程地質(zhì)綜合勘察技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐

崔 宏 文

(山西省地質(zhì)勘查局二一四地質(zhì)隊(duì)，山西 運(yùn)城　044000)

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長(zhǎng)大深埋隧道工程地質(zhì)綜合勘察技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐

崔 宏 文

(山西省地質(zhì)勘查局二一四地質(zhì)隊(duì)，山西 運(yùn)城044000)

以遙感控制結(jié)果為核心，地質(zhì)與水質(zhì)調(diào)繪為基礎(chǔ)，并結(jié)合地質(zhì)綜合勘探技術(shù)，對(duì)長(zhǎng)大深埋隧道工程進(jìn)行了地質(zhì)勘察，有利于制定出合理的施工方案，進(jìn)而減少施工時(shí)間，降低工作任務(wù)量，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

長(zhǎng)大深埋隧道，地質(zhì)勘探，綜合勘察技術(shù)，實(shí)踐探究

綜合性勘察技術(shù)主要是對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的地形地貌、地質(zhì)環(huán)境、施工類(lèi)型、技術(shù)手段、勘察階段等進(jìn)行詳細(xì)檢測(cè)，對(duì)獲取的地質(zhì)條件資料實(shí)施相互驗(yàn)證處理，揚(yáng)長(zhǎng)避短，用最少的實(shí)際勘察技術(shù)收獲最好的勘察結(jié)果，從而達(dá)到事半功倍的效果。同時(shí)，在地質(zhì)資料整理過(guò)程中，可利用綜合性分析的方式，對(duì)不同地質(zhì)資料進(jìn)行對(duì)比，保障地質(zhì)資料的全面性、準(zhǔn)確性、可靠性，為長(zhǎng)大深埋隧道工程質(zhì)量奠定良好基礎(chǔ)。

1　遙感技術(shù)

利用遙感圖像能夠真實(shí)、全面、客觀的反映地質(zhì)條件等情況，更是地層結(jié)構(gòu)、巖石層、地形地貌、植被土壤、水質(zhì)、工程質(zhì)量、人文文化等綜合資源信息庫(kù)。同時(shí)遙感圖像具有資料新、連續(xù)性強(qiáng)的特點(diǎn)，因此，遙感圖形所提供的數(shù)據(jù)信息更加地具有現(xiàn)實(shí)性、可利用性、價(jià)值性，使實(shí)際的地質(zhì)條件數(shù)據(jù)信息及時(shí)反映至遙感圖像中。另外，遙感圖像獲取地形條件數(shù)據(jù)信息范圍較廣、距離較遠(yuǎn)，可對(duì)不同的地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行窺視，利用“鳥(niǎo)瞰”的方式描繪地形整體特征，發(fā)現(xiàn)不同地形之間存在的聯(lián)系。

遙感技術(shù)在長(zhǎng)大深埋隧道工程中起著決定性的作用，同時(shí)也對(duì)地質(zhì)調(diào)繪有著積極的引導(dǎo)作用。在進(jìn)行長(zhǎng)大深埋隧道工程施工建設(shè)過(guò)程中，采用三維立體遙感技術(shù)對(duì)地質(zhì)條件進(jìn)行勘察，使傳統(tǒng)的地質(zhì)條件紙上作業(yè)向計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)作業(yè)轉(zhuǎn)化、二維平面向三維立體的轉(zhuǎn)化、低精準(zhǔn)度向高精準(zhǔn)度的轉(zhuǎn)化。三維立體式遙感技術(shù)能夠?qū)?shí)際現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件進(jìn)行真實(shí)化還原，不僅是地質(zhì)勘測(cè)的精準(zhǔn)工具，還是遙感人員工作交流平臺(tái)。新型的三維立體遙感技術(shù)避免野外實(shí)地調(diào)繪工作的局限性以及盲目性，降低施工人員的工作任務(wù)量，有效地保障了地質(zhì)勘測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果的準(zhǔn)確性、質(zhì)量性。

2　大范圍地質(zhì)調(diào)繪技術(shù)

地質(zhì)調(diào)繪工作是長(zhǎng)大深埋隧道工程的前提與基礎(chǔ)條件，地質(zhì)調(diào)繪工作的優(yōu)劣直接關(guān)乎著長(zhǎng)大深埋隧道工程地質(zhì)勘測(cè)的質(zhì)量。地質(zhì)調(diào)繪工作屬于從宏觀至微觀、現(xiàn)象至本質(zhì)、定性至定量的勘測(cè)方法，以實(shí)際勘測(cè)的地質(zhì)條件為依據(jù)，以相關(guān)地質(zhì)理論資料為方向，實(shí)現(xiàn)調(diào)繪地質(zhì)資料去偽存真、去粗取精的過(guò)程，并同時(shí)對(duì)獲取的長(zhǎng)大深埋隧道地質(zhì)條件數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納、整理以及分析。

一般情況下，在長(zhǎng)大深埋隧道工程地質(zhì)調(diào)繪過(guò)程中，應(yīng)對(duì)該區(qū)域地質(zhì)情況和遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)分析，其中地質(zhì)調(diào)繪的內(nèi)容包含以下幾點(diǎn)：地層結(jié)構(gòu)的分布情況、特點(diǎn)、區(qū)域劃分；地質(zhì)規(guī)模、斷裂情況等因素對(duì)長(zhǎng)大深埋隧道工程的影響。地質(zhì)調(diào)繪方法主要是以垂直地界路線穿越法，特殊地質(zhì)條件中可采用沿線追蹤地質(zhì)調(diào)繪法。關(guān)注重點(diǎn)為：長(zhǎng)大深埋隧道工程斷裂結(jié)構(gòu)、密集情況、較大地表水、地下水等之間的關(guān)系。調(diào)繪路線：以長(zhǎng)大深埋隧道中心500 m處為重點(diǎn)調(diào)繪點(diǎn)，500 m～1 000 m范圍內(nèi)為輔助調(diào)繪點(diǎn)，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)的顯示，提高隧道中心位置和輔助位置的調(diào)繪工作，能夠有效保障長(zhǎng)大深埋隧道地質(zhì)條件勘查數(shù)據(jù)的真實(shí)性、客觀性、可靠性、實(shí)用性。

3　地質(zhì)綜合勘察技術(shù)

物探屬于一種間接性地質(zhì)勘察技術(shù)，主要是通過(guò)地質(zhì)物體的特性判斷位置的地質(zhì)因素，在地質(zhì)數(shù)據(jù)采集過(guò)程中，會(huì)受到地形地貌、氣候環(huán)境、人為因素、自然因素等限制，因此，為了更好地保障物探工作結(jié)果的準(zhǔn)確性，應(yīng)深刻了解地質(zhì)調(diào)繪工作的深刻內(nèi)涵。

常用的物探技術(shù)有地震折射波法、瞬變電磁法、音頻大地電磁法、地震反射波法、高頻大地電磁測(cè)深法、高密度電法等幾種。

3.1地震折射波法

地震折射波法主要是對(duì)地震波在速度分界面滑行振動(dòng)的研究，從而確定接收的折射波之間存在的關(guān)系，這是一種勘測(cè)地下界面深度的物質(zhì)勘探技術(shù)。其特點(diǎn)為：接收道較小，一般情況下在24道左右；勘探深度較淺，一般情況下在100 m左右；精準(zhǔn)度較低，一般情況下采用皮尺進(jìn)行測(cè)量；覆蓋次數(shù)較少，例如：勘測(cè)源淺、作用量小。主要作用為：對(duì)長(zhǎng)大深埋隧道工程地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分層，例如：基巖面、風(fēng)化區(qū)、覆蓋層等；勘察地質(zhì)斷裂結(jié)構(gòu)的空間分布情況及特點(diǎn)；檢測(cè)地質(zhì)巖層的變化參數(shù)，例如：剪切模量和楊氏模量、泊松比等。應(yīng)用范圍為：長(zhǎng)大深埋隧道進(jìn)出口處、淺埋地段的剖面勘測(cè)、隧道口巖土層速度變化值等。

3.2瞬變電磁法

瞬變電磁法又可稱(chēng)之為時(shí)間域電磁法(Time domain electromagnetic methods)，簡(jiǎn)稱(chēng)為T(mén)EM。利用接地導(dǎo)線或不接地導(dǎo)線作為脈沖電源的長(zhǎng)源，以探測(cè)的目的生成二次電流，當(dāng)脈沖電源隨著時(shí)間的變化而發(fā)生改變過(guò)程中，完成長(zhǎng)大深埋隧道地質(zhì)條件勘察工作。其特點(diǎn)是：第一，高阻圍巖地區(qū)勘察地質(zhì)條件不會(huì)受到地形地貌的影響；低阻圍巖地區(qū)由于采用的為道勘測(cè)技術(shù)，對(duì)于早期地質(zhì)條件的影響也不會(huì)存在明顯變化。第二，可以利用多種勘察點(diǎn)共同勘察的方式，使其能夠?qū)辈鞂?duì)象的耦合性、異常性、簡(jiǎn)單性、分層性進(jìn)行明確分析。第三，線圈位置、接法距離要求相對(duì)比較疏松，勘察方法較為簡(jiǎn)單，工作效率較高。第四，具有穿透低阻礙地區(qū)的能力，勘察深度較大。第五，長(zhǎng)大深埋隧道剖面測(cè)量與測(cè)深工作同步完成，增加了數(shù)據(jù)的有效性。正是由于上述特點(diǎn)的影響，時(shí)間域電磁法應(yīng)用范圍為：解決長(zhǎng)大深埋隧道地層斷裂、地層劃分等問(wèn)題，其具有的勘測(cè)深度在400 m～500 m之間。

3.3音頻大地電磁法

音頻大地電磁法(electromagnetically method(AMT))又可稱(chēng)之為EH-4法，產(chǎn)生時(shí)間在1990年左右，由美國(guó)兩家公司聯(lián)合形成了EH-4系統(tǒng)，這項(xiàng)電磁探測(cè)設(shè)備，可以將觀測(cè)距離地上區(qū)域幾米到1 000 m之內(nèi)的地質(zhì)斷面電性轉(zhuǎn)變成信息。其主要是通過(guò)宇宙內(nèi)的雷電、太陽(yáng)風(fēng)等天然帶來(lái)的電磁信號(hào)當(dāng)做激發(fā)場(chǎng)源，這一部分的場(chǎng)源不屬于過(guò)渡城區(qū)以及近場(chǎng)區(qū)。而音頻大地電磁法更是具有諸多特點(diǎn)，例如：較強(qiáng)的抗干擾能力、勘探的范圍較廣、橫向分辨能力較高等。

3.4地震反射波法

地震反射波法作用原理為：當(dāng)?shù)卣鹪幢患せ顣r(shí)，地震波以球型向地下空間進(jìn)行移動(dòng)，如遭遇巖土性分界面、斷層、碎裂帶以及巖溶體等異常體的阻礙，地震波折返數(shù)據(jù)信息就會(huì)被地面檢波器進(jìn)行接收，并通過(guò)接收的數(shù)據(jù)信息生成系統(tǒng)的地震剖面，從而達(dá)到長(zhǎng)大深埋隧道勘察的目的。地震反射波法的特點(diǎn)：最小接收道為120道，勘察深度在3 000 m以上，精準(zhǔn)度較高(需采用GPS儀器進(jìn)行定位)，覆蓋次數(shù)多等，但是，它在長(zhǎng)大深埋隧道淺層(0 m～100 m之間)勘察范圍內(nèi)屬于盲區(qū)，只對(duì)深層勘察隧道地層有實(shí)際效果。應(yīng)用范圍為：地形地貌變化幅度大、埋藏深度較長(zhǎng)的長(zhǎng)大深埋隧道。

3.5高密度電法

高密度電法具備自身獨(dú)特的性質(zhì)，其與常規(guī)型的電法存在的本質(zhì)區(qū)別就在于供電方向，高密度電法主要形式是地下供電，而且異常體及地質(zhì)體的本質(zhì)不同也導(dǎo)致電流吸引形式的差異。針對(duì)巖溶勘測(cè)工作而言，通常情況下空腔巖溶性質(zhì)為高阻，而充填型巖溶性質(zhì)為低阻，針對(duì)滲水破碎帶而言，其具有低阻性質(zhì)。而巖性的差異也將導(dǎo)致其阻值的不同，根據(jù)此因素，可以對(duì)地層巖以及巖溶的自身性質(zhì)進(jìn)行一個(gè)直觀的判斷，并且以此為依據(jù)，可以獲取目標(biāo)地下介質(zhì)信息，針對(duì)電阻率具體分布情況進(jìn)行一個(gè)整體的掌控，以此來(lái)對(duì)隧道圍巖的范圍分布情況及自身性質(zhì)進(jìn)行綜合分析。

4　結(jié)語(yǔ)

因?yàn)殚L(zhǎng)大深埋隧道工程是由多階段、程序以及多專(zhuān)業(yè)的勘察體制組成，所以，該工程對(duì)地質(zhì)資料的要求較高。在地質(zhì)條件勘察過(guò)程中，應(yīng)適當(dāng)采用綜合性勘察技術(shù)，結(jié)合實(shí)際施工現(xiàn)場(chǎng)情況，對(duì)地質(zhì)條件勘察結(jié)果進(jìn)行系統(tǒng)化的數(shù)據(jù)分析與研究，并對(duì)其研究成果進(jìn)行合理闡述，保障地質(zhì)條件勘察資料的準(zhǔn)確性，為長(zhǎng)大深埋隧道施工項(xiàng)目提供充足的數(shù)據(jù)信息。

[1]譚遠(yuǎn)發(fā).長(zhǎng)大深埋隧道工程地質(zhì)綜合勘察技術(shù)應(yīng)用研究[J].鐵道工程學(xué)報(bào),2012(4):24-31.

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[6]宋婉虹,任輝.綜合地質(zhì)勘察在長(zhǎng)大隧道勘察中的應(yīng)用探析[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì),2014(1):90-123.

On application of comprehensive geological survey technique in deep-buried long tunnels

Cui Hongwen

(No.214GeologicalUnit,ShanxiGeologicalSurveyBureau,Yuncheng044000,China)

Centered on the remote control results, the paper undertakes the geological survey of deep-buried long tunnels the based on the geological and water quality by combining with the geological comprehensive survey technique, reduces the construction period and lower the tasks, so it is beneficial for making the reasonable construction scheme and promote enterprises’ economic benefits.

deep-buried long tunnels, geological survey, comprehensive survey technique, practical research

1009-6825(2016)23-0173-02

2016-06-09

崔宏文(1963- )，男,工程師

U452.11

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