綜合物探方法在隧道工程中的應用分析

杜珊珊

摘? ?要：在隧道工程地質勘探中，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，并結合隧道工程實例對方法的應用進行探討。從分析結果來看，通過綜合物探能夠提前發現工程中的不良地質，從而提高工程建設的安全性和效率。

關鍵詞：綜合物探方法;隧道工程;地質勘探

在交通網不斷擴展的過程中，大量隧道工程得到了建設。受復雜地質條件影響，隧道工程施工容易遭遇重大地質災害，所以需要通過地質勘探還原地質情況，為工程建設提供科學依據。應用綜合物探方法開展地質勘探工作，能夠克服單個勘探方法精度或深度不足等問題，使地質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，實際就是利用至少兩種物探技術開展地質勘探工作的方法。作為間接隧道工程勘探技術，綜合物探方法需要結合地質體物理性質完成未知地質問題推斷和解譯，根據探索得到的各種信息對地質情況、圍巖變化趨勢等展開分析[1]。運用地質學、物理學等學科知識和理論規律，能夠實現地質工程的科學預報。現階段，可以采用的物探技術較多，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。在實踐工作中，由于物探設備數據采集容易受到水文、地形、環境等因素的影響，通常需要配合采用地質調繪或鉆探等技術進行地質情況的驗證，保證獲得的數據和資料具有準確性，為地質預報工作的開展提供保障。

2? ? 綜合物探方法在隧道工程中的應用實踐

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。工程所在環境擁有復雜地質條件，容易給工程施工帶來安全威脅，因此需要通過地質勘探掌握現場地質條件。對隧道工程進行物探，由于覆蓋層屬于第四系黏土層和全、強風化基巖，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，能夠實施高密度電法、地震折射法等勘探方法。針對隧道段的斷裂構造巖溶等不良地質體發育進行勘探，由于破碎具有較高含水性和低電性，在基巖發生巖性變化時兩側擁有明顯電性差異，所以具備開展大地電磁探測等工作的條件。為獲得準確勘探結果，針對物探異常帶需要實施鉆探勘察。

2.2? 勘探方法

2.2.1? 大地電磁法

采用大地電磁法進行地質勘探，能夠對巖石電性參數進行獲取，確定地質構造、地層完整性、溶蝕溶洞發育等情況。針對低阻地質體，采用該方法可以獲得較高垂向分辨率，實現巖性和斷層分界的準確定位。方法應用較少受地形影響，可以達到較大勘察深度，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勘探中得到應用。實踐工作中，采用EH-4連續電導率剖面儀進行測試。儀器屬于雙源型電磁系統，擁有人工電磁場和天然電磁場，接收頻點較多，能夠對存在電性差異的地質分層和構造進行探測，并且分辨率較高。

2.2.2? 高密度電法

采用高密度電法，主要對工程兩側動口段進行勘探。在人工施加穩定電流場的作用下，通過陣列勘探對地中傳導電流分布規律進行分析，可以得到所測地電斷面地質解釋數據。作為直流電測法的改進形式，該方法兼具電阻率剖面法和探測法功能，具有較大數據采集密度，在斷面測量中可以得到精度較高的結果，對電性異常體橫向展布、形態等進行直觀反映[2]。實際應用高密度電法，可以將全部電極設置在觀測剖面各測點位置上，然后利用電極轉換裝置和微機工程電測儀實現快速探測，得到的數據可以由微機自動處理，直接顯示地電斷面分布圖。結合隧道工程地質勘探需求，可以采用對稱四極裝置進行勘測，極距在5～10 m之間。

2.2.3? 鉆探勘察法

實施鉆探勘察，需要利用鉆探機機械轉動帶動鉆桿和鉆頭向下運動，對不同直徑和深度圓孔進行鉆取，以實現地質樣本采集和科學研究，獲得各種地質資料信息。應用該方法可以直接鉆取巖芯，獲得定性地質資料，對巖土體風化程度、顏色等基本特性進行反映，完成地層巖性、厚度等性質劃分，獲得斷層性質、巖溶發育程度等數據信息。根據隧道工程地質勘探要求，需要結合綜合物探解譯對重要巖性段和物探異常帶實施鉆探勘察，開展巖土試驗、孔內聲波檢測等工作，掌握工程各巖性地段地質信息。結合工程實際情況，需要完成12個鉆孔布置，進尺量總計769 m。

2.3? 結果分析

2.3.1? 勘探結果

從大地電磁法勘探結果來看，測段地層為深灰色英安巖、凝灰巖，結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。結合地質資料可知，測段巖性復雜，構造發育。從高密度電法測試結果來看，高、低阻區接觸位置與折射低速異常段相互吻合，擁有小里程傾向。結合基巖波速和電性，判斷小里程段屬于低阻區，大里程段則為砂質板巖區域。根據綜合物探解譯結果可知，覆蓋層底部未能達到洞身深度，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造。結合巖性和速度，推斷周圍圍巖屬于V級，洞身兩側圍巖屬于III級。從總體來看，工程環境較為復雜，擁有較多安全隱患，需要采取有效措施對不良地質條件進行改進，以便施工計劃能夠順利進行。

2.3.2? 綜合分析

結合鉆探勘察結果可知，工程圍巖由粉質黏土、中風化灰巖構成，局部存在砂巖，地質條件較差。在洞身中段位置，存在巖土破碎問題，需要適當降低圍巖級別。在樁號K4+800到動口位置，地質結構穩定性較差，需要實施短開挖和弱爆破，并且加強隧道強支護。在隧道址區，存在次生斷層和巖溶異常區，同時存在裂隙密集帶，圍巖為V級，異常區屬于III級。隧道深部圍巖由少量砂巖和灰巖構成，低阻特性明顯，可以滿足應力釋放需求，但屬于巖溶地層，容易發生空腔，因此，需要采取加固處理措施。綜合各項數據，同時考慮水文地質條件給圍巖結構影響，將圍巖劃分為III-V級，分別占54.5%，9.3%和36.2%。

3? ? 結語

應用綜合物探方法，能夠采用大地電磁法、高密度電法等多種方法實現隧道地質超前預報，確保地質信息能夠得到全面掌握。在隧道工程建設過程中，還應結合實際情況進行適合物探方法的選用，并通過科學勘探加強各種地質信息分析，完成隧道開挖后圍巖變化合理預測，繼而為工程施工提供更多安全保障。

[參考文獻]

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

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