復雜地質條件下公路隧道工程地質勘探技術分析

高芳芳

（四川大學錦城學院，四川 成都 611731）

1 地質勘探的重要性

1.1 能為工程項目開展提供數據支持

在復雜地質條件下的公路隧道工程項目中，施工前的圖紙設計是關鍵環節，而圖紙設計結果應該以施工區域的具體情況為基礎，設計人員在充分了解施工區域的地質、地形之后才能進行設計出圖紙。所開展公路速調工程地質勘探能夠充分了解項目所經區域的水文地質情況，最終為公路隧道工程設計提供可靠的數據支持。

1.2 能夠減少安全事件發生

在公路隧道工程項目中時常會有安全事件發生，而通過地質勘探能夠顯著降低安全事件發生率。例如在部分地區的勘探中發現土層為巖溶地貌，則在施工之間就能及時采取應對措施，選擇避開此路段施工中，保證工程隧道的施工質量，降低安全事件發生率。

2 公路隧道工程地質勘探技術分析

2.1 地球物理勘探技術

在復雜地質條件下的公路隧道工程項目中，地球物理勘探方法具有廣闊的應用前景，其中以淺層折射地震層析技術以及高密度電法兩種技術更為常見，在大部分工程項目中，上述技術都得到了廣泛應用，工程經驗證明，地球物理勘探方法能夠了解目標地區的水文地質、地質構造以及不良地質分布情況，使工作人員能夠了解不良地質的形態與分布，最終為工程項目施工提供了可靠的數據支持[1]。

2.1.1 淺層折射地震層析技術

淺層地震層析技術主要是依靠折射波地震探測方法，通過追蹤觀測系統以及多重相互技術，實現對野外數據的采集。在野外數據采集環節，工作人員可通過工程地震儀進行勘探，根據要求設置24 道或者48 道后，設置的采樣數據為：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間記錄，并由此生成時距曲線；根據時距曲線完成時間場數據的反演擬合，最后反演擬合層析的結果就可以直接反映出勘探區域內的地層厚度變化、起伏形態等，根據出現明顯變化的位置就應該考慮不良地質的可能。

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，實現了電測深以及電剖面的結合，在地質勘探中，能夠通過高密度的布點方法，對不免地區進行多層次的二維點側面測量，并提取大量數據。與傳統技術相比，高密度電阻率法具有測量速度快、精度高的優勢，能夠短時間內尋找到土洞、溶洞、破碎帶等，具有先進性。

在應用高密度電阻率法期間，野外工作中普遍采用40-60 個電極組合測量裝置，根據區域范圍設置裝置之間的點距5-10m，排列長度為300-450m。野外測量數據經過傳輸系統能夠直接上傳到計算機中做初步處理，數據轉換后就能對地質的相關數據做出推斷與解釋，尤其是可以完成異常點的檢查，保證了各項數據真實性。

在整個技術運用期間，高密度電阻率法的資料在經過計算機處理后，能夠完成刪除壞點、校正地形以及各式轉換的操作；之后通過Res2sinv 軟件做二維反演，反演的結果能夠轉換為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，對地質狀態做出解釋。

2.2 遙感技術

遙感技術在不良地質勘探中發揮著重要作用，能夠發揮技術本身“快速、多源、廣域”的優點完成勘探，成為先導地質選線的關鍵。

2.2.1 遙感數據的選擇

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

表1 不同選線階段的遙感數據組合解釋

2.2.2 遙感數據的處理

在復雜地質條件下，公路隧道工程地質勘探中所能采集的數據是多元化的，所以為了能夠提高數據解譯效果，需要通過多種方法來處理遙感數據，這樣才能更好的評價施工區域的不良地質情況，其中的關鍵路徑為：（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，在對頻域內的圖像進行處理后，再將圖像轉變為具有空間域特性的彩色圖像，在這種圖像模式中能夠充分增強目標區域的構造與巖性特征。

在經過圖像處理之后，能夠清晰解釋施工區域的地質構造情況，具有滿意效果。

2.3 地質雷達

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

地質雷達技術使目前較為常見的隱蔽探測技術，具有較高的技術水平，依靠自身的高分辨率，根據其發射聲波頻率變化來判斷地質狀態。在地質雷達檢測應用期間，需要在原始檢測技術的基礎上通過專業雷達技術來對數據進行加工與過濾。從技術手段來看，地質雷達技術能夠通過過濾無效信號以及增強有效信號，也能降低噪音并提高圖像分辨率。同時在數據監測期間，還需要做好圖像的判斷與解釋，依靠雷達圖像中的地質勘探技術以及圖像的正演結果，通過上述方法就能判斷雷達獲得的圖像，最終判斷區域是否存在地質風險問題。

3 結束語

在復雜地質條件下，做好公路隧道工程地質勘探成為保證工程項目順利施工的關鍵。本文詳細介紹了地質雷達技術、地球物理勘探技術以及遙感技術，上述方法能夠進一步提高公路隧道工程地質勘探水平，采集詳細的地質信息，最終為進一步提高地質檢測水平奠定基礎。