綜合物探法在礦山隧道勘查中的應(yīng)用

張?zhí)覙s，雷 宛，林劍凱，田銀川，尹美琳

（成都理工大學(xué)地球物理學(xué)院 四川 成都 610059）

隨著我國(guó)采礦業(yè)的飛速發(fā)展，為節(jié)約工程量，經(jīng)常會(huì)修建地下礦山隧道來節(jié)約人力物力，綜合物探在礦山隧道勘查中起到了很大的作用，物探技術(shù)也將成為我國(guó)礦山隧道建設(shè)乃至經(jīng)濟(jì)建設(shè)的尖兵。本次研究隧道位于新疆伊寧縣，本段線路穿越天山山區(qū)，地形切割大，風(fēng)化強(qiáng)烈，穿越長(zhǎng)度331.66m，屬于山嶺隧道。本次物探勘查目的是運(yùn)用地球物理方法，查明工區(qū)的覆蓋層厚度、基巖起伏形態(tài)、巖性分界線及不良地質(zhì)體（隱伏斷層、節(jié)理裂隙破碎帶等）的展布情況。

1 區(qū)域地質(zhì)及地球物理概況

1.1 地質(zhì)概況

隧址區(qū)及其附近地區(qū)出露地層主要為第四系沖洪積層（Q4al+pl）、崩積層（Q4col）、坡殘積層（Q4dl+el），下伏華力西期中期侵入巖（）二長(zhǎng)花崗巖、鉀長(zhǎng)花崗巖、黑云花崗巖，及志留系上統(tǒng)（S3）石灰?guī)r、凝灰?guī)r及泥灰?guī)r[1]。

1.2 地球物理?xiàng)l件

根據(jù)工程地質(zhì)調(diào)繪以及鉆探資料揭示，場(chǎng)區(qū)內(nèi)巖石因風(fēng)化程度不一、巖性變化接觸帶或破碎帶的存在引起地震波速度發(fā)生改變，這為地震反射勘探提供了前提，同樣這些地質(zhì)情況的變化引起電阻率變化不一，為音頻大地電磁測(cè)深提供了前提。

2 野外工作測(cè)線布置

物探勘查采用淺層地震反射波法及音頻大地電磁測(cè)深法進(jìn)行綜合勘查，完成地震剖面3條，隧道主軸縱線剖面1條長(zhǎng)度440m，隧道進(jìn)口與出口橫測(cè)線剖面兩條各240m，總計(jì)920m；完成陸地音頻大地電磁測(cè)深剖面3條，隧道主軸縱線剖面1條長(zhǎng)度425m，隧道進(jìn)口與出口橫測(cè)線剖面兩條各250m，根據(jù)醉倒主軸縱線反演結(jié)果存在物探異常的情況在對(duì)應(yīng)位置，增加一橫測(cè)線，長(zhǎng)度50m，總計(jì)長(zhǎng)度975m，同時(shí)對(duì)ZK1、ZK2兩個(gè)鉆孔進(jìn)行了波速測(cè)試[2]。

3 成果資料分析

3.1 地震探結(jié)果

根據(jù)地震縱波反射的時(shí)間剖面圖可以識(shí)別且能較好的連續(xù)追蹤的有效反射波組主要有3個(gè)，為T1、T2和T3反射波組。根據(jù)時(shí)間剖面來看，反射波組T1，反射能量總體相對(duì)較弱，連續(xù)性較好，結(jié)合速度綜合分析，推測(cè)T1為較為松散的覆蓋層與強(qiáng)風(fēng)化層界面產(chǎn)生的反射波組。反射波組T2，反射特征明顯，連續(xù)性較好，反射能量稍強(qiáng)，結(jié)合速度綜合分析，推測(cè)T2為強(qiáng)風(fēng)化層與中風(fēng)化層界面產(chǎn)生的反射波組。反射波組T3波組，反射特征明顯，連續(xù)性較好，反射能量強(qiáng)，分布于基巖內(nèi)部，結(jié)合速度綜合分析，推斷為巖面以下各地質(zhì)分層面的反射。在K0+310m～370m位置存在異常，縱波的反射時(shí)間剖面，反射波組同向軸發(fā)生突變，出現(xiàn)錯(cuò)斷的現(xiàn)象，初步推測(cè)為斷層破碎帶[3]。

3.2 音頻大地電磁測(cè)深勘探成果

根據(jù)音頻大地電磁反演剖面的電阻率總體分布特征看，整個(gè)剖面電阻率分布特征相對(duì)簡(jiǎn)單，呈從地表往下依次增大變化，淺部橫向變化相對(duì)變化較大，說明淺部巖性風(fēng)化程度不一，現(xiàn)對(duì)該剖面電阻率異常特征及具體推斷解釋結(jié)果詳見下：

物探里程樁號(hào)0m～100m，該段位于隧道進(jìn)口段，電阻率數(shù)值在200Ω·m以下，推斷隧道穿越淺層為第四系覆蓋層及角礫土，巖石極破碎，隧道開挖易產(chǎn)生坍塌和滑坡、崩塌，應(yīng)注意基坑排水和支護(hù)。

物探里程樁號(hào).100m～300m，該段隧道穿越段，電阻率橫向依次增高，末端電阻率下降，推斷隧道穿越強(qiáng)風(fēng)化基巖，巖石破碎。

物探里程樁號(hào)300m～375m，該段隧道穿越段電阻率橫向變化大，低阻向大號(hào)里程方向下傾，推斷隧道穿越一斷層破碎帶，巖石極破碎。

根據(jù)縱線反演結(jié)果存在物探異常的情況在對(duì)應(yīng)位置，增加一平行測(cè)線，該測(cè)線平行隧道縱線右50m，中心為K0+345，在物探里程Z2K0+380m附近電阻率呈低阻特征向大號(hào)方向延伸，異常范圍30m～65m，推斷為斷裂構(gòu)造或破碎帶，該破碎帶與縱線應(yīng)為同一破碎帶。

3.3 勘探結(jié)果綜合分析

根據(jù)物探資料，結(jié)合地質(zhì)調(diào)繪、鉆探成果，繪制解釋剖面圖如圖1所示。地下介質(zhì)可以初步的分為三層：第一層為第四系松散土和強(qiáng)風(fēng)化花崗巖混合的角礫土覆蓋層，以強(qiáng)風(fēng)化花崗巖為主，以土質(zhì)填充，極其破碎。隧道軸線表層都有分布，厚度不均勻，一般為2m～12m，有些位置較薄，甚至沒有，進(jìn)出口位置覆蓋層厚度比較大，最厚可達(dá)到19m，縱波波速為700～1850m/s；第二層介質(zhì)為二長(zhǎng)花崗巖和黑云花崗巖，劃為強(qiáng)風(fēng)化層，強(qiáng)風(fēng)化層厚度較大且不均勻，厚度在4.3m～26.3m不等，縱波波速為2950～3950m/s；第三層介質(zhì)為二長(zhǎng)花崗巖和黑云花崗巖，劃為中風(fēng)化層，裂隙發(fā)育，巖石較破碎，縱波波速為4100～4800m/s。在K0+340處，地震勘探數(shù)據(jù)表現(xiàn)波速低和波形絮亂異常，電阻率橫向變化梯度大，呈向大號(hào)方向下傾趨勢(shì)，推測(cè)為斷裂構(gòu)造或破碎帶，帶寬約20m～60m，巖石極破碎，穩(wěn)定性差，有一定的透水、導(dǎo)水性，對(duì)隧道影響較大。隧道進(jìn)出口，表層松散土或角礫土和強(qiáng)風(fēng)化層厚穩(wěn)定性差，易失穩(wěn)變形。

4 結(jié)論

圍繞本次工程物探任務(wù)，采用淺層地震反射與音頻大地電磁結(jié)合鉆孔資料互相驗(yàn)證、互相補(bǔ)充所進(jìn)行的綜合勘探，在本測(cè)區(qū)是行之有效的，在勘查中所采用的物探方法具備反映地層形態(tài)的功能，能夠收到良好的勘探效果，應(yīng)該推廣應(yīng)用。