高密度電法在城市隧道勘察中的應用

柳杰

摘? ? 要：孤石、富水裂隙發育帶等不良地質體在隧道建設中將對隧道工程施工產生安全隱患。因此，需采取有效的地球物理手段配合鉆探查明隧址區的地質情況，為隧道設計與施工提供準確可靠的地質資料。高密度電法具有測點密度大、信息量大、工作效率高的特點，在某城市隧道勘察中采用高密度電法勘探，根據高密度電法斷面及鉆探成果劃出了富水裂隙發育帶和孤石發育區，充分發揮了物探方法在隧道勘查中的作用。

關鍵詞：高密度電法;孤石;富水裂隙發育帶;隧道勘察

1? 引言

隨著城市不斷發展，人民生活質量的不斷提高，居民對出行的質量要求越來越高，為了有效緩解交通擁堵問題，縮短通行時間，更有必要在城市山體中修建隧道來解決這一問題。孤石、富水裂隙發育帶是隧道開挖中比較常見的復雜地質問題，容易對施工產生較大影響，因此查明孤石與富水裂隙的發育情況極其重要。物探方法是隧道勘察中十分重要的方法，尤其是高密度電法，具有測點密度大、信息量大、工作效率高的特點[1]。

2? 基本原理

高密度電法是二維地電斷面測量中的一種新型電法勘察方法，它把常規電法中的剖面法和測深法集成為一體，通過以較高密度的布設測點，然后逐測點進行觀測，其理論原理與常規電阻率法相同[2]。高密度電法集中了常規電剖面法和電測深法的優點，不僅可以觀測地下一定深度范圍內橫向電性的變化情況，同時還可以觀測垂向電性的變化特征，具有采集數據量大，測點密度高的特點，從而彌補了常規電法數據少，解釋方法單一的不足，增強了適應各種地電條件的能力[3-5]。

在、A、B極向地下供入電流I，測量M、N極之間的電位差[ΔU]，根據公式[ρs=K·ΔUMNI]即可求得M、N中點（O點）的視電阻率值，式中K為裝置系數。如果逐步移動O點和變換供電電極距L，便可得出O點各深度處的視電阻率值[ρs]隨L變化的曲線，根據曲線分析電場在地下介質中的分布情況，從而區分各種介質的分布特征。

3? 測區地質概況

根據區域地質資料，測區附近有瘦狗嶺斷裂和南崗—太平斷裂，地質構造較為活躍;經現場地質調查發現，測區孤石較為發育，地表孤石直徑3.0m～8.0m，呈中偏微風化狀，裂隙發育。

根據區域地質資料，場地主要為第四系全新統人工填土層（Q4ml），第四系全新統沖積層（Q4al）、坡積層（Q3dl）、第四系上更新統坡積層（Q3dl）和殘積層（Qel），基巖為燕山期晚期侵入花崗巖（γ53-1）、白堊系三水組（K2s1）及第三系?心組（E1-2b2-3）碎屑巖。

4? 工作布置

根據設計隧址及現場地形條件，沿設計隧道軸線共布置兩條高密度電法測線，對隧道途經區域完全覆蓋。本次高密度電法探勘使用重慶地質儀器廠生產的DZD-6A多功能直流電法儀，配以DUK-2A 120道多路電極轉換器構成電阻率測量系統，采用溫納剖面（WN）裝置，可有效減小地形變化對測量結果的影響，減少供電電壓，并有利于壓制干擾，增強有效信號。

5? 成果分析

物探資料分析解釋的目的是將物探成果圖，通過地質語言和符號，解釋和繪制成地質剖面圖，以達到解決工程地質問題的目的。

對于同一均質原生巖層，其電阻率通常為區間值的高次方值。然而，由于場區的巖層在經歷了地質歷史中的多次構造運動后，巖層可能發生倒轉、斷裂和裂隙帶發育，由此帶來的是花崗巖、碎屑巖中的不均勻風化和地下水的選擇性滲入與運移，以致出現了受原巖、風化程度、巖溶裂隙等控制的塊狀和帶狀視電阻率分布現象。由于越是保留原生巖層性質的巖石的電阻率越高，越是受地下水浸潤甚至含水飽和的巖石的電阻率越低，因此，由該隧道區的電阻率高低變化規律可以判斷出基巖及不良地質體分布。

通過上述分析，本次高密度電法探測在左線圈定了1處富水裂隙發育帶，其特征大致為：富水裂隙發育帶大致走向為N50°E，寬度在15m～40m之間，其左下方為完整基巖帶，右上方為孤石堆積區。右線K0+730～K0+760段孤石較為發育。

6? 結束語

孤石、富水裂隙發育帶等不良地質體對隧道建設影響巨大，可能會造成塌方、大變形等災害，威脅施工安全。孤石分布具有不規律性[6]，僅依靠鉆探手段更難以準確探查，本次物探工作使用高密度電法結合鉆探資料，減小了物探多解性，基本查明了隧址區可能存在的孤石、富水裂隙發育帶等不良地質體，并在施工中得到驗證，與隧道開挖情況基本相符。

參考文獻：

[1] 羅高玲，陳鵬飛，羅起.高密度電法在某隧道勘察中的應用[J].中國科技信息，2011（16）.

[2] 薛曉東.二維高密度電法在清徐縣地裂縫勘察中的應用[J].山西建筑，2015.

[3] 吳燦燦，曹靜，王芳， et al.高密度電阻率法的綜合應用[J].科技經濟市場，2009.

[4] 趙穎，雷創鋒.高密度電法在工程勘察中的應用[J].施工技術，2009（s1）：477～480.

[5] 尹杰.芻議水利工程地質勘察中的高密度電法[J].2013（5）：566.

[6] 李振團.花崗巖球狀風化體分布特征及工程影響[J].黑龍江交通科技，2017.