復(fù)雜地質(zhì)條件下公路隧道工程地質(zhì)勘探技術(shù)分析

高芳芳

（四川大學(xué)錦城學(xué)院，四川 成都 611731）

1 地質(zhì)勘探的重要性

1.1 能為工程項(xiàng)目開展提供數(shù)據(jù)支持

在復(fù)雜地質(zhì)條件下的公路隧道工程項(xiàng)目中，施工前的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，而圖紙?jiān)O(shè)計(jì)結(jié)果應(yīng)該以施工區(qū)域的具體情況為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)人員在充分了解施工區(qū)域的地質(zhì)、地形之后才能進(jìn)行設(shè)計(jì)出圖紙。所開展公路速調(diào)工程地質(zhì)勘探能夠充分了解項(xiàng)目所經(jīng)區(qū)域的水文地質(zhì)情況，最終為公路隧道工程設(shè)計(jì)提供可靠的數(shù)據(jù)支持。

1.2 能夠減少安全事件發(fā)生

在公路隧道工程項(xiàng)目中時(shí)常會有安全事件發(fā)生，而通過地質(zhì)勘探能夠顯著降低安全事件發(fā)生率。例如在部分地區(qū)的勘探中發(fā)現(xiàn)土層為巖溶地貌，則在施工之間就能及時(shí)采取應(yīng)對措施，選擇避開此路段施工中，保證工程隧道的施工質(zhì)量，降低安全事件發(fā)生率。

2 公路隧道工程地質(zhì)勘探技術(shù)分析

2.1 地球物理勘探技術(shù)

在復(fù)雜地質(zhì)條件下的公路隧道工程項(xiàng)目中，地球物理勘探方法具有廣闊的應(yīng)用前景，其中以淺層折射地震層析技術(shù)以及高密度電法兩種技術(shù)更為常見，在大部分工程項(xiàng)目中，上述技術(shù)都得到了廣泛應(yīng)用，工程經(jīng)驗(yàn)證明，地球物理勘探方法能夠了解目標(biāo)地區(qū)的水文地質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造以及不良地質(zhì)分布情況，使工作人員能夠了解不良地質(zhì)的形態(tài)與分布，最終為工程項(xiàng)目施工提供了可靠的數(shù)據(jù)支持[1]。

2.1.1 淺層折射地震層析技術(shù)

淺層地震層析技術(shù)主要是依靠折射波地震探測方法，通過追蹤觀測系統(tǒng)以及多重相互技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對野外數(shù)據(jù)的采集。在野外數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)，工作人員可通過工程地震儀進(jìn)行勘探，根據(jù)要求設(shè)置24 道或者48 道后，設(shè)置的采樣數(shù)據(jù)為：采樣率0.125ms，格式為sg2，記錄長度512ms，道距為8-10m。

在確定上述處理思路之后，先對地形進(jìn)行校正，通過檢查、對比地震記錄后，通過SeisImager 軟件讀取同一排列中的時(shí)間記錄，并由此生成時(shí)距曲線；根據(jù)時(shí)距曲線完成時(shí)間場數(shù)據(jù)的反演擬合，最后反演擬合層析的結(jié)果就可以直接反映出勘探區(qū)域內(nèi)的地層厚度變化、起伏形態(tài)等，根據(jù)出現(xiàn)明顯變化的位置就應(yīng)該考慮不良地質(zhì)的可能。

2.1.2 高密度電阻率法

高密度電阻率法作為一種新型技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了電測深以及電剖面的結(jié)合，在地質(zhì)勘探中，能夠通過高密度的布點(diǎn)方法，對不免地區(qū)進(jìn)行多層次的二維點(diǎn)側(cè)面測量，并提取大量數(shù)據(jù)。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，高密度電阻率法具有測量速度快、精度高的優(yōu)勢，能夠短時(shí)間內(nèi)尋找到土洞、溶洞、破碎帶等，具有先進(jìn)性。

在應(yīng)用高密度電阻率法期間，野外工作中普遍采用40-60 個(gè)電極組合測量裝置，根據(jù)區(qū)域范圍設(shè)置裝置之間的點(diǎn)距5-10m，排列長度為300-450m。野外測量數(shù)據(jù)經(jīng)過傳輸系統(tǒng)能夠直接上傳到計(jì)算機(jī)中做初步處理，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后就能對地質(zhì)的相關(guān)數(shù)據(jù)做出推斷與解釋，尤其是可以完成異常點(diǎn)的檢查，保證了各項(xiàng)數(shù)據(jù)真實(shí)性。

在整個(gè)技術(shù)運(yùn)用期間，高密度電阻率法的資料在經(jīng)過計(jì)算機(jī)處理后，能夠完成刪除壞點(diǎn)、校正地形以及各式轉(zhuǎn)換的操作；之后通過Res2sinv 軟件做二維反演，反演的結(jié)果能夠轉(zhuǎn)換為surfer 格式，最終成圖。在獲得圖像后，工作人員按照圖像上的電阻率變化，對地質(zhì)狀態(tài)做出解釋。

2.2 遙感技術(shù)

遙感技術(shù)在不良地質(zhì)勘探中發(fā)揮著重要作用，能夠發(fā)揮技術(shù)本身“快速、多源、廣域”的優(yōu)點(diǎn)完成勘探，成為先導(dǎo)地質(zhì)選線的關(guān)鍵。

2.2.1 遙感數(shù)據(jù)的選擇

在遙感數(shù)據(jù)選擇期間，需要按照公路隧道工程項(xiàng)目的選線要求來判斷不同的遙感數(shù)據(jù)組合模式，主要可以分為以下幾種類型：（1）航空遙感技術(shù)。通過美國陸地資源衛(wèi)星等獲得遙感數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)為宏觀信息；（2）小比例尺航片，為中觀信息；（3）大比例尺航片，為微觀信息。其中的關(guān)鍵信息內(nèi)容如表1所示。

表1 不同選線階段的遙感數(shù)據(jù)組合解釋

2.2.2 遙感數(shù)據(jù)的處理

在復(fù)雜地質(zhì)條件下，公路隧道工程地質(zhì)勘探中所能采集的數(shù)據(jù)是多元化的，所以為了能夠提高數(shù)據(jù)解譯效果，需要通過多種方法來處理遙感數(shù)據(jù)，這樣才能更好的評價(jià)施工區(qū)域的不良地質(zhì)情況，其中的關(guān)鍵路徑為：（1）在圖像絨布盒前，對所有參與融合的單波段圖像做降噪處理，爭取能夠有效改善圖像的模糊度。（2）通過主成分分析法，完成色彩融合，并針對若干個(gè)波段做全圖像的融合。在圖像融合之后，圖像不僅保證了光譜圖像的光譜信息，也具有較高的空間信息分辨率。（3）對融合后的圖像做傅里葉變換，在對頻域內(nèi)的圖像進(jìn)行處理后，再將圖像轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂锌臻g域特性的彩色圖像，在這種圖像模式中能夠充分增強(qiáng)目標(biāo)區(qū)域的構(gòu)造與巖性特征。

在經(jīng)過圖像處理之后，能夠清晰解釋施工區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造情況，具有滿意效果。

2.3 地質(zhì)雷達(dá)

地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)能夠通過電磁技術(shù)，針對存在于地下的不可見部分進(jìn)行檢測，依靠高頻電磁破以寬頻帶脈沖方式發(fā)送到指定位置上，依靠電性差異反射到地面。在這個(gè)過程中，若地質(zhì)存在差異，則電磁波在船舶期間會出現(xiàn)不同形態(tài)，這樣可以通過檢測不同介電常數(shù)來判斷形態(tài)，具有較高的敏感性[2]。

地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)使目前較為常見的隱蔽探測技術(shù)，具有較高的技術(shù)水平，依靠自身的高分辨率，根據(jù)其發(fā)射聲波頻率變化來判斷地質(zhì)狀態(tài)。在地質(zhì)雷達(dá)檢測應(yīng)用期間，需要在原始檢測技術(shù)的基礎(chǔ)上通過專業(yè)雷達(dá)技術(shù)來對數(shù)據(jù)進(jìn)行加工與過濾。從技術(shù)手段來看，地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)能夠通過過濾無效信號以及增強(qiáng)有效信號，也能降低噪音并提高圖像分辨率。同時(shí)在數(shù)據(jù)監(jiān)測期間，還需要做好圖像的判斷與解釋，依靠雷達(dá)圖像中的地質(zhì)勘探技術(shù)以及圖像的正演結(jié)果，通過上述方法就能判斷雷達(dá)獲得的圖像，最終判斷區(qū)域是否存在地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)問題。

3 結(jié)束語

在復(fù)雜地質(zhì)條件下，做好公路隧道工程地質(zhì)勘探成為保證工程項(xiàng)目順利施工的關(guān)鍵。本文詳細(xì)介紹了地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)、地球物理勘探技術(shù)以及遙感技術(shù)，上述方法能夠進(jìn)一步提高公路隧道工程地質(zhì)勘探水平，采集詳細(xì)的地質(zhì)信息，最終為進(jìn)一步提高地質(zhì)檢測水平奠定基礎(chǔ)。