劉曉忠 徐帥陵 劉繼朋

(中石化石油工程設(shè)計(jì)有限公司，山東 東營(yíng) 257026)

電法勘探在雁列山隧道勘察中的應(yīng)用

劉曉忠 徐帥陵 劉繼朋

(中石化石油工程設(shè)計(jì)有限公司，山東 東營(yíng) 257026)

以雁列山2號(hào)隧道勘察工程為實(shí)例，介紹了高密度電法和電測(cè)深法在山嶺隧道勘察中的實(shí)際應(yīng)用方法，通過(guò)探測(cè)資料處理結(jié)果與鉆孔資料的對(duì)比分析，肯定了高密度電法和電測(cè)深法在隧道勘察應(yīng)用中的可行性和準(zhǔn)確性。

隧道勘察，高密度電法，電測(cè)深

1 工程實(shí)例簡(jiǎn)介

2 工作原理與工作方法簡(jiǎn)述

2.1 高密度電法

本次高密度電法的電極裝置采用溫納裝置，工作流程見(jiàn)圖1。隧道中線縱剖面電極點(diǎn)距采用5 m，電極排列總數(shù)為60，最小間隔系數(shù)為1，最大間隔系數(shù)為18，如圖2所示，隨著間隔系數(shù)n逐漸增大，電極間距也相應(yīng)增大，測(cè)量斷面呈倒梯形。隨著AB間距增大，勘探深度不斷增大，在第一測(cè)線和第二測(cè)線重合段就會(huì)出現(xiàn)測(cè)點(diǎn)盲區(qū)，據(jù)推算本次布極方式在第10層深度(間隔系數(shù)為10)以下就會(huì)出現(xiàn)測(cè)點(diǎn)盲區(qū)，影響高密度探測(cè)結(jié)果的精確度。在兩條測(cè)線重合段的部分區(qū)域，最大勘探深75 m，而隧道在山丘的最大埋深約為90 m，為了精確查明隧道頂?shù)装鍑鷰r的情況，要求勘探深度達(dá)100 m以上。為了彌補(bǔ)高密度電法因探測(cè)盲區(qū)導(dǎo)致的勘探深度不足的缺陷，本次隧道勘察采用電測(cè)深法進(jìn)行了補(bǔ)測(cè)。

2.2 電測(cè)深法

本次隧道勘察采用的是不等比對(duì)稱四極測(cè)深裝置，其特點(diǎn)是供電電極(A，B)在測(cè)點(diǎn)O兩側(cè)沿相反的方向向外移動(dòng)，而測(cè)量電極(M，N)不動(dòng)或與AB保持一定比例同時(shí)移動(dòng)，電測(cè)深的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量深度大。

由于電測(cè)深解釋時(shí)使用MN→0時(shí)的理論曲線，因此MN/AB不應(yīng)太大，一般取不大于1/3，但MN太小又會(huì)使電位差過(guò)小或要求供電電流太大而不便工作，故一般取MN/AB≥1/30。表1為本次電測(cè)深的電極距方案，在AB改變的一段范圍內(nèi)MN不變，當(dāng)AB增大到MN/AB≈1/30時(shí)，再將MN增大，在兩種MN交替處的“接頭點(diǎn)”，同一AB對(duì)兩種MN都進(jìn)行觀測(cè)，以便曲線圓滑。

表1 電測(cè)深極距表

m

3 測(cè)線布置與資料的處理、解釋

3.1 野外勘探測(cè)線布置

本次電法勘探測(cè)量?jī)x器選用DUK-2型高密度電法測(cè)量系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)多路電極的供電電極與測(cè)量電極的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，具有轉(zhuǎn)換速度快，工作效率高，操作簡(jiǎn)便，人為操作失誤因素小，實(shí)時(shí)監(jiān)視等優(yōu)點(diǎn)。高密度電法探測(cè)縱剖面測(cè)線基本上沿隧道穿越中線布設(shè)，每條測(cè)線共60個(gè)電極，電極點(diǎn)距為5 m，測(cè)線長(zhǎng)約300 m，沿隧道中線共布置3條測(cè)線，如圖3所示，相鄰兩條測(cè)線有長(zhǎng)約150 m的重合段。本次探測(cè)是為了查明隧道中線上的地層分布情況、斷裂發(fā)育位置及分布范圍、隧道圍巖的完整性程度等。要求探測(cè)深度不小于隧道底板深度，達(dá)不到深度的局部地段采用電測(cè)深進(jìn)行補(bǔ)充探測(cè)。

3.2 探測(cè)資料的處理與解釋

探測(cè)資料解釋是在分析擬建場(chǎng)地內(nèi)地層巖性與電阻率對(duì)應(yīng)關(guān)系的基礎(chǔ)上，依據(jù)探測(cè)電阻率值劃分電性層，分析不同電性層與地層巖性、破碎帶等之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，然后根據(jù)探測(cè)剖面上的電性變化確定相對(duì)應(yīng)的巖土層分布、構(gòu)造發(fā)育位置及范圍、地下水分布情況等，并形成電性剖面圖作為成果圖件。

從高密度法反演圖可看出(見(jiàn)圖4)，該隧道的第四系厚度2 m～4 m，局部見(jiàn)基巖出露。隧道出入口處的視電阻率在140 MΩ～400 MΩ之間，解釋為五通組砂巖、粉砂巖，隧道出口處地層視電阻率略低于入口處，解釋為五通組粉砂巖。隧道入口80 m～270 m處視電阻率一般大于800 MΩ，解釋為五通組石英砂巖。在隧道入口126 m～151 m及197 m～230 m處視電阻率與圍巖之間存在明顯的差異，解釋為破碎帶。

圖5為2號(hào)隧道電測(cè)深等值線圖，從該圖可以看出，電測(cè)深法探測(cè)成果與高密度圖像基本吻合，在隧道軸線方向的中部反映了一低阻體的存在，解釋為破碎帶。需要說(shuō)明的是，本次電測(cè)深作為補(bǔ)充探測(cè)手段，探測(cè)點(diǎn)距布設(shè)距離較大，約40 m，導(dǎo)致測(cè)點(diǎn)間距偏大，測(cè)得數(shù)據(jù)比較離散，繪制的電測(cè)深等值線圖就會(huì)有一定的偏差，范圍較小的破碎帶反映不明顯。

根據(jù)鉆孔ZK2-5X(該鉆孔位置參見(jiàn)圖3)資料，46 m～67 m深度范圍內(nèi)為泥質(zhì)粉砂巖，構(gòu)造裂隙極發(fā)育，巖體結(jié)構(gòu)極為破碎，呈碎塊狀、碎屑狀。該層上覆巖層為砂巖和石英砂巖，通過(guò)對(duì)比隧址地質(zhì)測(cè)繪資料、鉆孔資料以及電法探測(cè)資料成果可以看出，電法探測(cè)成果較準(zhǔn)確的反映了沿隧道中線的地層分布情況以及破碎帶的分布位置、范圍，為隧道工程的掘進(jìn)施工和支護(hù)方案的選擇提供了直觀、準(zhǔn)確的地質(zhì)資料，由此可得出電法探測(cè)技術(shù)適用于山丘隧道勘察，且探測(cè)精度較高，滿足工程建設(shè)需要。

4 結(jié)語(yǔ)

1)高密度電法與傳統(tǒng)電阻率法相比的優(yōu)點(diǎn)主要有：a.電極布設(shè)簡(jiǎn)化，避免了頻繁更改電極設(shè)置而導(dǎo)致的故障、干擾等不利因素，提高探測(cè)質(zhì)量；b.自動(dòng)采集和收錄數(shù)據(jù)，工作效率高，避免了人工操作誤差和錯(cuò)誤。2)通過(guò)對(duì)比鉆孔資料和電法探測(cè)成果可得出電法探測(cè)技術(shù)適用于山丘隧道勘察，且探測(cè)精度較高，滿足工程建設(shè)需要。3)由于地下地質(zhì)體存在著各向異性，并且受布極方式、電極點(diǎn)距以及地下巖體裂隙水等因素的影響，探測(cè)結(jié)果會(huì)出現(xiàn)一定的偏差，因此探測(cè)資料解釋要結(jié)合場(chǎng)地工程地質(zhì)測(cè)繪資料、鉆探資料進(jìn)行綜合判斷，以提高探測(cè)成果的精確度。

[1] 李 富,劉樹才.高密度電阻率法在工程勘察中的應(yīng)用[J].工程地球物理學(xué)報(bào),2006(5)：32.

[2] 楊學(xué)義,蔡光桃.高密度電阻率法在基巖面探測(cè)中的應(yīng)用[J].巖土工程,2007(1)：10.

[3] 李金銘.地電場(chǎng)與電法勘探[M].北京:地質(zhì)出版社,2007.

The application of electrical sounding in Yanlie mountain tunnel investigation

LIU Xiao-zhong XU Shuai-ling LIU Ji-peng

(SinoPetroleumEngineeringDesignLimitedCompany,Dongying257026,China)

Taking the No.2 tunnel project in Yanlie mountain tunnel as an example, this paper introduced the practical application of high density electric method and electrical sounding in mountain tunnel investigation, through the comparison and analysis on investigation data treatment results and borehole data, confirmed the feasibility and accuracy of application of high density electric method and electrical sounding method in tunnel investigation.

tunnel investigation, high density electric method, electrical sounding

1009-6825(2014)07-0182-03

2013-12-24

劉曉忠(1982- )，男，工程師； 徐帥陵(1976- )，男，高級(jí)工程師； 劉繼朋(1990- )，男，助理工程師

U452.1

A