綜合物探方法在隧道工程中的應(yīng)用分析

杜珊珊

摘? ?要：在隧道工程地質(zhì)勘探中，采用綜合物探方法可以獲取較好的勘察效果。文章對綜合物探方法展開分析，并結(jié)合隧道工程實(shí)例對方法的應(yīng)用進(jìn)行探討。從分析結(jié)果來看，通過綜合物探能夠提前發(fā)現(xiàn)工程中的不良地質(zhì)，從而提高工程建設(shè)的安全性和效率。

關(guān)鍵詞：綜合物探方法;隧道工程;地質(zhì)勘探

在交通網(wǎng)不斷擴(kuò)展的過程中，大量隧道工程得到了建設(shè)。受復(fù)雜地質(zhì)條件影響，隧道工程施工容易遭遇重大地質(zhì)災(zāi)害，所以需要通過地質(zhì)勘探還原地質(zhì)情況，為工程建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)。應(yīng)用綜合物探方法開展地質(zhì)勘探工作，能夠克服單個(gè)勘探方法精度或深度不足等問題，使地質(zhì)解譯多重性最大限度減少，因此能夠滿足隧道工程勘探需求。

1? ? 綜合物探方法概述

所謂的綜合物探方法，實(shí)際就是利用至少兩種物探技術(shù)開展地質(zhì)勘探工作的方法。作為間接隧道工程勘探技術(shù)，綜合物探方法需要結(jié)合地質(zhì)體物理性質(zhì)完成未知地質(zhì)問題推斷和解譯，根據(jù)探索得到的各種信息對地質(zhì)情況、圍巖變化趨勢等展開分析[1]。運(yùn)用地質(zhì)學(xué)、物理學(xué)等學(xué)科知識和理論規(guī)律，能夠?qū)崿F(xiàn)地質(zhì)工程的科學(xué)預(yù)報(bào)。現(xiàn)階段，可以采用的物探技術(shù)較多，如高頻大地電磁法、音頻大地電磁法、地震折射波法、高密度電法等。在實(shí)踐工作中，由于物探設(shè)備數(shù)據(jù)采集容易受到水文、地形、環(huán)境等因素的影響，通常需要配合采用地質(zhì)調(diào)繪或鉆探等技術(shù)進(jìn)行地質(zhì)情況的驗(yàn)證，保證獲得的數(shù)據(jù)和資料具有準(zhǔn)確性，為地質(zhì)預(yù)報(bào)工作的開展提供保障。

2? ? 綜合物探方法在隧道工程中的應(yīng)用實(shí)踐

2.1? 工程概況

某隧道工程需要穿越山體，凈空尺寸為10×5 m，分為左、右兩洞，左洞2 285 m，右洞2 318 m，埋深最大為229 m。工程所在環(huán)境擁有復(fù)雜地質(zhì)條件，容易給工程施工帶來安全威脅，因此需要通過地質(zhì)勘探掌握現(xiàn)場地質(zhì)條件。對隧道工程進(jìn)行物探，由于覆蓋層屬于第四系黏土層和全、強(qiáng)風(fēng)化基巖，擁有較低的縱波平均速度，約在600～1 500 m/s之間，弱、微風(fēng)化基巖縱波速度在2 000 m/s以上，因此存在明顯電性差異，能夠?qū)嵤└呙芏入姺?、地震折射法等勘探方法。針對隧道段的斷裂?gòu)造巖溶等不良地質(zhì)體發(fā)育進(jìn)行勘探，由于破碎具有較高含水性和低電性，在基巖發(fā)生巖性變化時(shí)兩側(cè)擁有明顯電性差異，所以具備開展大地電磁探測等工作的條件。為獲得準(zhǔn)確勘探結(jié)果，針對物探異常帶需要實(shí)施鉆探勘察。

2.2? 勘探方法

2.2.1? 大地電磁法

采用大地電磁法進(jìn)行地質(zhì)勘探，能夠?qū)r石電性參數(shù)進(jìn)行獲取，確定地質(zhì)構(gòu)造、地層完整性、溶蝕溶洞發(fā)育等情況。針對低阻地質(zhì)體，采用該方法可以獲得較高垂向分辨率，實(shí)現(xiàn)巖性和斷層分界的準(zhǔn)確定位。方法應(yīng)用較少受地形影響，可以達(dá)到較大勘察深度，克服淺地表帶來的高阻屏蔽作用，因此能夠在工程縱軸線地質(zhì)勘探中得到應(yīng)用。實(shí)踐工作中，采用EH-4連續(xù)電導(dǎo)率剖面儀進(jìn)行測試。儀器屬于雙源型電磁系統(tǒng)，擁有人工電磁場和天然電磁場，接收頻點(diǎn)較多，能夠?qū)Υ嬖陔娦圆町惖牡刭|(zhì)分層和構(gòu)造進(jìn)行探測，并且分辨率較高。

2.2.2? 高密度電法

采用高密度電法，主要對工程兩側(cè)動(dòng)口段進(jìn)行勘探。在人工施加穩(wěn)定電流場的作用下，通過陣列勘探對地中傳導(dǎo)電流分布規(guī)律進(jìn)行分析，可以得到所測地電斷面地質(zhì)解釋數(shù)據(jù)。作為直流電測法的改進(jìn)形式，該方法兼具電阻率剖面法和探測法功能，具有較大數(shù)據(jù)采集密度，在斷面測量中可以得到精度較高的結(jié)果，對電性異常體橫向展布、形態(tài)等進(jìn)行直觀反映[2]。實(shí)際應(yīng)用高密度電法，可以將全部電極設(shè)置在觀測剖面各測點(diǎn)位置上，然后利用電極轉(zhuǎn)換裝置和微機(jī)工程電測儀實(shí)現(xiàn)快速探測，得到的數(shù)據(jù)可以由微機(jī)自動(dòng)處理，直接顯示地電斷面分布圖。結(jié)合隧道工程地質(zhì)勘探需求，可以采用對稱四極裝置進(jìn)行勘測，極距在5～10 m之間。

2.2.3? 鉆探勘察法

實(shí)施鉆探勘察，需要利用鉆探機(jī)機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)鉆桿和鉆頭向下運(yùn)動(dòng)，對不同直徑和深度圓孔進(jìn)行鉆取，以實(shí)現(xiàn)地質(zhì)樣本采集和科學(xué)研究，獲得各種地質(zhì)資料信息。應(yīng)用該方法可以直接鉆取巖芯，獲得定性地質(zhì)資料，對巖土體風(fēng)化程度、顏色等基本特性進(jìn)行反映，完成地層巖性、厚度等性質(zhì)劃分，獲得斷層性質(zhì)、巖溶發(fā)育程度等數(shù)據(jù)信息。根據(jù)隧道工程地質(zhì)勘探要求，需要結(jié)合綜合物探解譯對重要巖性段和物探異常帶實(shí)施鉆探勘察，開展巖土試驗(yàn)、孔內(nèi)聲波檢測等工作，掌握工程各巖性地段地質(zhì)信息。結(jié)合工程實(shí)際情況，需要完成12個(gè)鉆孔布置，進(jìn)尺量總計(jì)769 m。

2.3? 結(jié)果分析

2.3.1? 勘探結(jié)果

從大地電磁法勘探結(jié)果來看，測段地層為深灰色英安巖、凝灰?guī)r，結(jié)合視電阻率斷面可知剖面中段存在傾向大里程的低阻條帶狀異常，擁有較陡傾角，判斷為斷裂破碎帶。結(jié)合地質(zhì)資料可知，測段巖性復(fù)雜，構(gòu)造發(fā)育。從高密度電法測試結(jié)果來看，高、低阻區(qū)接觸位置與折射低速異常段相互吻合，擁有小里程傾向。結(jié)合基巖波速和電性，判斷小里程段屬于低阻區(qū)，大里程段則為砂質(zhì)板巖區(qū)域。根據(jù)綜合物探解譯結(jié)果可知，覆蓋層底部未能達(dá)到洞身深度，測段不存在淺埋段，屬于粉砂巖。在斷面中斷，存在大里程方向斷裂構(gòu)造。結(jié)合巖性和速度，推斷周圍圍巖屬于V級，洞身兩側(cè)圍巖屬于III級。從總體來看，工程環(huán)境較為復(fù)雜，擁有較多安全隱患，需要采取有效措施對不良地質(zhì)條件進(jìn)行改進(jìn)，以便施工計(jì)劃能夠順利進(jìn)行。

2.3.2? 綜合分析

結(jié)合鉆探勘察結(jié)果可知，工程圍巖由粉質(zhì)黏土、中風(fēng)化灰?guī)r構(gòu)成，局部存在砂巖，地質(zhì)條件較差。在洞身中段位置，存在巖土破碎問題，需要適當(dāng)降低圍巖級別。在樁號K4+800到動(dòng)口位置，地質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差，需要實(shí)施短開挖和弱爆破，并且加強(qiáng)隧道強(qiáng)支護(hù)。在隧道址區(qū)，存在次生斷層和巖溶異常區(qū)，同時(shí)存在裂隙密集帶，圍巖為V級，異常區(qū)屬于III級。隧道深部圍巖由少量砂巖和灰?guī)r構(gòu)成，低阻特性明顯，可以滿足應(yīng)力釋放需求，但屬于巖溶地層，容易發(fā)生空腔，因此，需要采取加固處理措施。綜合各項(xiàng)數(shù)據(jù)，同時(shí)考慮水文地質(zhì)條件給圍巖結(jié)構(gòu)影響，將圍巖劃分為III-V級，分別占54.5%，9.3%和36.2%。

3? ? 結(jié)語

應(yīng)用綜合物探方法，能夠采用大地電磁法、高密度電法等多種方法實(shí)現(xiàn)隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)，確保地質(zhì)信息能夠得到全面掌握。在隧道工程建設(shè)過程中，還應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行適合物探方法的選用，并通過科學(xué)勘探加強(qiáng)各種地質(zhì)信息分析，完成隧道開挖后圍巖變化合理預(yù)測，繼而為工程施工提供更多安全保障。

[參考文獻(xiàn)]

[1]劉亮紅，劉亮.綜合物探方法在隧道工程勘察中的應(yīng)用[J].價(jià)值工程，2019（26）：132-134.

[2]曾波，米濤.綜合物探方法在隧道地質(zhì)工程勘查中的研究應(yīng)用[J].居舍，2019（20）：166.