國道317線崗?fù)兄两_(dá)段矮拉山隧道EH4大地電磁法物探效果淺析

邱曉東， 馬 浩， 彭 斌

(1.四川吉元巖土工程勘察有限公司， 四川成都 610100;2.四川省興冶巖土工程檢測有限責(zé)任公司， 四川成都 610084)

國道317線崗?fù)兄两_(dá)段矮拉山隧道EH4大地電磁法物探效果淺析

邱曉東1， 馬 浩2， 彭 斌2

(1.四川吉元巖土工程勘察有限公司， 四川成都 610100;2.四川省興冶巖土工程檢測有限責(zé)任公司， 四川成都 610084)

文章簡要介紹了采用EH4大地電磁法對國道317線崗?fù)兄两_(dá)段矮拉山隧道進(jìn)行物探分析。在隧道上方地面沿隧道縱軸方向采用聲頻大地電磁法查明隧址區(qū)斷層的產(chǎn)狀及破碎帶寬度，巖溶、富水區(qū)的埋深和規(guī)模，地層分界線等不良工程地質(zhì)問題，其中重點(diǎn)判釋隧道洞身高程范圍內(nèi)的資料，為隧道的初步設(shè)計(jì)提供地質(zhì)科學(xué)依據(jù)。測試結(jié)果推導(dǎo)，該隧道內(nèi)存在三個(gè)斷層和一個(gè)巖層破碎帶，施工時(shí)需提前注意。

國道317； 隧道； EH-4； 測試； 數(shù)據(jù)； 效果

國道317線崗?fù)兄两_(dá)段矮拉山隧道位于西藏東部橫斷山區(qū)，行政上屬昌都地區(qū)江達(dá)縣。項(xiàng)目起點(diǎn)位于江達(dá)縣崗?fù)墟?zhèn)，終點(diǎn)位于江達(dá)縣同普鄉(xiāng)。為有效探究隧址區(qū)斷層的產(chǎn)狀及破碎帶寬度，巖溶、富水區(qū)的埋深和規(guī)模，地層分界線等不良工程地質(zhì)問題，快速獲取隧道洞身高程范圍內(nèi)的資料，采用EH4大地電磁法物探進(jìn)行相關(guān)工作，該方法在礦山等探測工作中應(yīng)用較多[1-2]，在高速公路勘察設(shè)計(jì)中，尤其是高速公路長大深埋隧道的勘察設(shè)計(jì)中應(yīng)用較多[3-5]。本文主要介紹了該方法的使用步驟及效果分析。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

1.1 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造

據(jù)1∶200 000區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告資料，矮拉山斷裂與隧道軸線在進(jìn)口段相交，幫欠克斷層與隧道軸線在出口段相交。該兩條斷裂為早第四紀(jì)及前第四紀(jì)活動斷裂，為非全新活動斷裂。

1.2 地層與巖性分布

隧址區(qū)發(fā)育的地層主要為：第四系殘破積、崩坡積碎石類土及三疊系中上統(tǒng)江達(dá)組基性火山沉積巖火山角礫巖和上統(tǒng)波里拉組灰?guī)r、泥灰?guī)r、凝灰?guī)r、奪蓋拉組和阿堵拉組泥灰質(zhì)粉砂巖，志留系散則組絹云石英片巖。隧道進(jìn)口處表層為殘坡積的碎石類土，下部主要為中基性火山角礫巖和志留系散則組絹云石英片巖；出口處表層為碎石類土夾黏土，下部為泥灰質(zhì)粉砂巖；洞身東部出露的基巖主要為火山角礫巖、泥灰?guī)r；洞身西部出露的基巖主要為灰?guī)r、凝灰?guī)r、泥灰質(zhì)粉砂巖。

2 實(shí)驗(yàn)儀器及技術(shù)方法

2.1 測試原理

本次電磁測深工作采用的是EH-4連續(xù)電導(dǎo)率剖面儀，在地表?xiàng)l件良好的情況下它可以觀測到離地表幾米至1 000 m內(nèi)的地質(zhì)斷面的電性變化信息，該系統(tǒng)輕便、高效，特別適合于各種不同的地質(zhì)條件和地形比較惡劣的環(huán)境。

用該儀器工作原理是在在一個(gè)寬頻帶上觀測電場和磁場信息，并由此計(jì)算出視電阻率和相位，可確定出大地的地電特征和地下構(gòu)造。

2.3 測試方法

(1)測深點(diǎn)的布置：在具體的觀測點(diǎn)上使用森林羅盤儀指示方向，進(jìn)行坡角改正，用皮尺測量距離，以確定電極和磁棒布置位置。要求點(diǎn)位差小于0.5 m，方位差小于0.2°。

(2)在開展工作的前一天做平行試驗(yàn)，檢測儀器是否工作正常。試驗(yàn)時(shí)兩個(gè)磁棒相隔2～3 m，平行放在地面上，兩個(gè)電偶極子也要平行。觀測電場、磁場通道的時(shí)間序列信號，若兩個(gè)方向通道的波形形態(tài)和強(qiáng)度均基本一致，說明儀器工作正常。

(3)電極的布置技術(shù)：本次工作共用四個(gè)電極，每兩個(gè)電極組成一個(gè)電偶極子，為了便于對比監(jiān)視電場信號，其長度等于點(diǎn)距，與測線方向一致的電偶極子叫做X-Dipole；與測線方向垂直的電偶極子叫做Y-Dipole。為了保證Y-Dipole電偶極子的方向與X-Dipole的相互垂直，用森林羅盤儀確定方向，誤差<±0.5°；電偶極子的長度用測繩測量，誤差在<±0.5 m。

(4)磁棒布置技術(shù)：磁棒離前置放大器應(yīng)大于5 m，為了消除人文干擾兩個(gè)磁棒要埋在地下至少5 cm，用地質(zhì)羅盤定方向使其相互垂直，誤差控制在<±0.2°，且水平。所有的工作人員要離開磁棒至少10 m，盡量選擇遠(yuǎn)離房屋、電纜、大樹的地方布置磁棒。

(5)AFE(前置放大器)布置技術(shù)：電、磁道前置放大器放在測量點(diǎn)上，即兩個(gè)電偶極子的中心，為了保護(hù)電、磁道前置放大器應(yīng)首先接地，遠(yuǎn)離磁棒至少10 m。

(6)主機(jī)布置技術(shù)：主機(jī)要放置在遠(yuǎn)離AFE(前置放大器)至少20 m的一個(gè)平臺上，而且操作員最好能看到AFE和磁棒的布置。

2.4 數(shù)據(jù)處理與成圖

EH-4電磁測深數(shù)據(jù)的室內(nèi)處理及反演主要是采用IMAGEM和綜合信息處理系統(tǒng)軟件。主要的處理步驟有以下幾點(diǎn)：

(1)對獲得的電場和磁場虛實(shí)分量和相位數(shù)據(jù)，使用IMAGEM軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)編輯，刪除畸異點(diǎn)，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量。

(2)進(jìn)行靜校正、生成表層電阻率、編輯剖面電阻率及剖面處理。

(3)進(jìn)行空間和頻率插值，對剖面進(jìn)行均勻插值和對頻率按對數(shù)規(guī)律均勻插值。

(4)形成后續(xù)處理必備文件和準(zhǔn)備反演成像參數(shù)文件。

(5)最后經(jīng)過多次疊代反演和正演，輸出二維反演結(jié)果和正演數(shù)據(jù)，如果反演結(jié)果符合已知地質(zhì)特征和其正演數(shù)據(jù)斷面圖與原始數(shù)據(jù)斷面圖基本吻合，正反演計(jì)算終止。

對取得的數(shù)據(jù)通過相應(yīng)計(jì)算得到的參數(shù)，主要是用surfer8軟件對其進(jìn)行成圖處理。通過濾波和插值工作就得到相應(yīng)的平面等值線圖。

3 試探效果分析

該條測線全長4 500 m，里程BK1 003+620～ BK1 008+120段，剖面詳細(xì)電阻率斷面見圖1。

圖1 大地電磁測深反演斷面

電阻率斷面圖上部沿地形線以下(0～80) m，電阻率值一般為(100～400) Ω·m，推測為表層沉積層的分布，其厚度約(50～150) m；在電阻率等值線圖中，里程BK1 003+850～BK1 004+030、BK1 005+190-BK1 005+290、BK1 007+250-BK1 007+350處等值線有錯(cuò)斷現(xiàn)象，推測此處可能有斷裂構(gòu)造通過；結(jié)合1∶200000區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告資料，推測BK1 003+850～BK1 004+030為矮拉山斷裂，BK1 007+250-BK1 007+350為幫欠克斷裂, BK1 005+190-BK1 005+290處推測為斷層，傾向大概為54°；里程BK1 007+120～BK1 007+720、高程3 650～3 750 m處，隧道底板以下80 m左右，電阻率有低阻異常反映，為物探異常區(qū)域，推測為巖層破碎帶，施工時(shí)需提前注意。

4 結(jié)論

通過本次大地電磁工作，基本查明了該工區(qū)內(nèi)測線附近可能存在的斷層的位置和產(chǎn)狀以及軟弱巖層、覆蓋層厚度等情況。

BK線電阻率斷面圖上部沿地形線以下(0～80) m，電阻率值一般為(100～400) Ω·m，推測為表層沉積層的分布，其厚度約(50～150) m；在電阻率等值線圖中，BK1 003+850～BK1 004+030、BK1 005+190-BK1 005+290、BK1 007+250-BK1 007+350處等值線有錯(cuò)斷現(xiàn)象，推測此處可能有斷裂構(gòu)造通過；結(jié)合1∶200 000區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告德格幅的資料，推測BK1 003+850～BK1 004+030為矮拉山斷裂，BK1 007+250-BK1 007+350為幫欠克斷裂；BK1 005+190-BK1 005+290處推測為斷層，傾向大概為54°；里程BK1 007+120～BK1 007+720、高程3 650～3 750 m處，隧道底板以下80 m左右，電阻率有低阻異常反映，為物探異常區(qū)域，推測為巖層破碎帶，施工時(shí)需提前注意。

[1] 周明平,楊炳南,朱大偉,等. 貴州省松桃縣普覺錳礦區(qū)EH4大地電磁法試探效果[J]. 貴州地質(zhì),2013(1):28-32.

[2] 屈利軍,李波,胡緒云. 綜合電法在南嶺魏家鎢礦深部勘查中的應(yīng)用[J]. 工程地球物理學(xué)報(bào),2015(2):183-189.

[3] 柳建新，蔣玲霞，嚴(yán)家斌，等.EH-4電磁成像系統(tǒng)在高速公路隧道工程勘察中的應(yīng)用[J]．工程地球物理學(xué)報(bào)，2008,5(6):652-656.

[4] 胡衛(wèi)群，王建軍．EH-4電磁測深法在隧道斷層勘察中的應(yīng)用[J].公路工程，2012,37(5):191-193.

[5] 魏士俊．EH-4高頻大地電磁測深法在隧道勘察中的應(yīng)用研究[D].成都：成都理工大學(xué)，2013．

京滬高鐵沿線環(huán)境綜合整治打響攻堅(jiān)戰(zhàn)住建部 鐵路聯(lián)手發(fā)動“三大戰(zhàn)役”

近日，針對高鐵沿線存在的安全隱患和“臟亂差”這一老大難問題，住房城鄉(xiāng)建設(shè)部、國家鐵路局、中國鐵路總公司聯(lián)手部署專項(xiàng)行動，要求沿線的地方政府同鐵路方面共同抓好“三大戰(zhàn)役”，堅(jiān)決根治頑疾。

第一戰(zhàn)役是查處重大和明顯隱患。5月15日前完成對影響京滬高鐵運(yùn)營安全問題的排查整改，發(fā)現(xiàn)問題立即處理。

第二戰(zhàn)役是查處違法違規(guī)。6月底前，嚴(yán)肅查處高鐵沿線保護(hù)區(qū)和控制區(qū)內(nèi)的違法占地、違法建設(shè)、違法經(jīng)營行為，建立臺賬，逐一銷號。

第三戰(zhàn)役是排查和整治環(huán)境。排查高鐵沿線保護(hù)區(qū)、控制區(qū)、可視區(qū)范圍內(nèi)影響觀瞻、污染環(huán)境等突出問題，9月底整治工作要取得明顯成效。

同時(shí)，三部門還要求抓緊建立“雙段長”責(zé)任制，完善安防、技防和人防體系，建立會商制度，防止問題反復(fù)。建立負(fù)面清單，加強(qiáng)部門協(xié)調(diào)，嚴(yán)格控制新建鐵路周邊的開發(fā)建設(shè)活動。

摘自《中國建設(shè)報(bào)》

邱曉東(1984～)，男，工程師，主要從事巖土工程檢測等研究。

P631.3+25

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[定稿日期]2017-07-31