高密度电法勘察隧道工程论文

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1工程实例及分析

某高速公路拟建隧道位于浙江省东南部，地貌为低山丘陵区。地质资料表明，丘陵表部分布薄层残坡积含黏性土碎石，灰黄色，稍密。下伏基岩为晶屑玻屑凝灰岩，紫灰色，全风化呈砂土状～碎石状，厚度一般较小。本次物探工作的主要目的是查明隧道围岩断层破碎带的位置、分布特征和富水状态，为隧址区的工程评价和设计施工提供科学依据。断层的总体特征是二维板状体，向下延伸很深。相对于围岩介质的电阻率，断层可表现为高阻断层或低阻断层，这取决于断层的性质、破碎带宽度、胶结程度、含水特征、岩脉侵入等特性及围岩电阻率特性。一般来说，新活动断层，电阻率值较低，断层越老，胶结程度越强，电阻率值越高；断层破碎带越宽，越破碎，电阻率相对较小；地下和地表水越丰富，电阻率越小；张性断层少水，则为高阻，张性断层富水，则为低阻；有岩脉顺断层侵入，多为高阻。因此，断层与隧道周围岩体的电阻率差异为开展高密度电法工作提供了良好的前提条件。根据隧道埋深及分辨率要求，采用工程中最常用的温纳装置，该装置受地形和地表不均匀体的干扰小，是公认的最稳定的装置，10m电极距，沿隧道线位布置了一条高密度电法测线。

高密度电阻率法的数据处理是将野外观测采集到的数据通过仪器自带的传输软件，传送到计算机上，再采用RES2DINV二维反演软件处理。在处理中首先对少数畸变点进行剔除，主要是剔除一些受接地不好电极影响的坏数据和采集系统自带的随机高斯干扰数据，然后进行地形校正，最后利用圆滑约束最小二乘法进行二维反演计算，迭代次数3～5次，最终获得电阻率等值线剖面图。这些图件形象直观地反映出地电断面的电性分布和构造特征，大大提高了分析解释效果和精度。在等值线图上根据视电阻率的变化特征，结合相关地质资料，做出地质解释，绘出地质解释图。图2为经过反演处理后得到的高密度电法电阻率断面图。从图2中可以看出，电阻率值从上至下逐渐变大，上部相对低阻为第四系覆盖层及全强风化晶屑玻屑凝灰岩，下部相对高阻为中风化晶屑玻屑凝灰岩。其中在地表位置110～166m及255～303m两处存在明显的条带状低阻异常，其垂向延伸大、不闭合，而两侧均为高阻，结合相关地质资料，推测此两处异常为断层破碎带，带内岩体破碎，完整性差。具体地质解释如图3所示。根据高密度电法解译的断层破碎带位置，布置了一个验证钻孔ZKS19－1。钻探结果显示：岩芯破碎，多呈碎块状，局部短柱状，呈压碎构造，局部具构造角砾特征，隐伏裂隙发育，裂隙面有绿泥石化现象。图4为ZKS19－1部分岩芯照片。由此可见，钻探结果与高密度电法解译结果相吻合，高密度电法取得了良好的地质效果，准确地划分出了断层破碎带分布范围，为进一步划分隧道围岩级别，指导隧道施工奠定了良好的基础。

2结语

断层破坏了岩体的连续性和完整性，是一种不良地质体。在隧道工程建设中，断层的存在不仅影响施工安全，还会影响隧道稳定性。因此，必须需采取有效的手段查明隧道区的地质情况，为隧道设计与施工提供准确可靠的地质资料。一般而言，仅用钻探方法调查断层，不仅勘察的费用大，而且有可能“漏”掉断层，存在很大的工程隐患。本文在隧道勘察过程中，通过高密度电法资料，并布置了相应的钻孔验证，较为准确地查明了隧道围岩断层破碎带的位置、分布特征和富水状态，弥补了钻探以点代面的不足，提升了勘察效率和质量，降低了勘察成本，起到事半功倍的效果，为隧址区的工程评价和设计施工提供科学依据。　实例表明，高密度电法具有效率高、能够快速获取测线下方电阻率分布，地电信息丰富、直观、成本较低等优势，可准确划分出断层破碎带分布范围，能有效指导隧道施工，是隧道地质工程勘察中一种行之有效的方法。

作者：周志军 单位：浙江省交通规划设计研究院