李國橋

（中鐵第四勘察設計院集團有限公司，湖北武漢 430061）

0 引言

近年來，隧道建設工程項目越來越多，工程建設時所面臨的地質環(huán)境也較為復雜，對勘察工作有著較高的要求。從目前來看，隧道工程普遍有著體量較大、穿越地層較多、地質環(huán)境較惡劣的特征，所以在隧道工程建設前便需要開展全面性的勘察工作，以求充分明確隧道工程所處的地質環(huán)境，方便制定和完善隧道施工方案[1]?；诖耍_使用地質勘探方法顯得至關重要，必須嚴格遵循因地制宜和規(guī)范性這兩點勘探原則。當前應用在隧道勘察中的地質勘探方法較多，大體上可以分為三類，即綜合物探技術、鉆探技術、地質調繪技術，均有著顯著的應用優(yōu)勢?？梢哉f，在長時間的隧道勘察工作中已經(jīng)形成了整體的思路，即以地質勘探方法為抓手，綜合使用地質調查與測繪、原位測試、挖探、鉆探、室內實驗這些勘探方法，能夠確保隧道勘察數(shù)據(jù)的準確性。本文結合當前綜合地質勘探方法的應用與發(fā)展，進一步探討綜合地質勘探方法在隧道勘察中的應用，現(xiàn)作如下的論述。

1 綜合地質勘探方法的發(fā)展

地質勘探工作的重要性是毋庸置疑的，隧道工程、高速工程、山區(qū)公路、環(huán)境治理等項目均需要地質勘探技術的幫助，這對促進地質勘探方法發(fā)展有十分大的益處。在長時間的應用發(fā)展中，地質勘探技術的應用專業(yè)性大大提升，且可使用的技術越來越多，逐漸形成了綜合地質勘探技術體系，其中的地質調繪技術、綜合物探技術、鉆探技術應用尤為廣泛，可以保證和提升勘探作業(yè)的質量。在綜合地質勘探方法的應用過程中，通過結合勘查區(qū)的地質情況選擇可行的地質勘探方法，可以準確知曉勘察區(qū)的各項地質信息，主要有地層構造、自然地理環(huán)境、水文地質條件、地形地貌。在勘察內容上，需要借助綜合地質勘探方法探測軟土、煤層、圍巖、堆巖、地下水這些信息，從而為建設項目的施工方案制定提供地質信息支撐。

綜合物探技術有著顯著的應用優(yōu)勢，雖然是一種間接性的勘察方法，但依然可以精準勘察地質體的物理性質，并可以對相關的地質問題作解釋和推斷。相比之下，綜合物探技術使用時會受到較多因素的影響，主要有自然環(huán)境、人文環(huán)境、地質地形，所以通常情況下會聯(lián)合使用地質調繪技術和鉆探技術，以此確保勘察數(shù)據(jù)的準確。但綜合物探技術也有顯著的優(yōu)勢，比如對場地條件沒有過高的要求，整體操作較為簡單快捷，所使用的設備也較為輕便。

地質測繪技術在各類項目工程的勘察中均有廣泛的應用，比如隧道工程勘察時常用的技術，優(yōu)勢在于可以系統(tǒng)勘察隧道區(qū)域的地形地貌、地質環(huán)境，以此確定出隧道區(qū)的地層巖性條件和水文條件。在地質測繪技術應用過程中，需要勘察技術人員實地觀察和走訪，查明項目工程所處的地貌、地形和地質條件，在此基礎上還需要繪制草圖，全面揭示出項目工程沿線的地質條件。鉆探技術的適用性和針對性較強，可以精準勘察項目工程的水文地質特點，尤其是適合應用在隧道區(qū)域水文地質條件的勘察中，并可以對地質調繪和物探技術的勘察結果作驗證核實。以隧道工程勘察為例，在使用鉆探技術時可以直接鉆取巖芯，通過測試可以獲得勘察區(qū)的巖石特性，室內所開展的巖石試驗可以確定巖體所具有的物理力學性質。但鉆探技術使用過程中易受到勘察場地和地理因素的影響，有著較大的應用缺陷，且勘察周期較長，甚至在一些特殊地層的鉆探作業(yè)中會存在風險，所以應謹慎使用?？偟膩碚f，在當前綜合地質勘探方法的支撐下，地質項目工程的勘察形成了具體的思路，即方案策劃→野外踏勘→工程地質測繪與調查→勘探→原位測試→室內試驗→繪制工程地質平面圖→統(tǒng)計計算→編制報告，如圖1 所示。

圖1 地質項目工程的勘察思路

2 隧道勘察中綜合地質勘探方法的應用

2.1 地質調繪技術

在隧道工程的地質勘察作業(yè)中，最基礎的便是調查與測繪，這可以借助地質調繪技術完成。具體來說，在隧道工程的調查與測繪工作中，勘察技術人員應將重點放在工程地質和水文地質信息的采集這一方面，從而獲取精準的勘察信息。為明確隧道工程所在區(qū)域的工程地質條件，勘察技術人員需要實地觀察和走訪，有助于更加精準的明確隧道工程沿線的地質條件、地形地貌。針對隧道工程的特點，勘察技術人員一方面要按照要求勘察地形和地貌的特征，精準劃分地貌單元，另一方面要對各個地貌單元的形成過程和構造特點作一分析，確定出因果關系。隧道工程的巖石厚度、性質、成因、分布范圍均是地質調繪的重點，地質構造類型、地質構造活動特點均需要重點分析，勘察技術人員要認真對待。除此之外，在隧道工程的勘察作業(yè)中，勘察技術人員可以使用遙感圖像資料，這樣可以盡快找出斷層所在位置，可獲取到更多的地質資料，在此基礎上展開地質調查工作，勢必可以取得更好的成效，確定隧道工程的巖土條件和地質條件，對提升遙感圖形地質資料的準確性會有十分大的益處。

2.2 物探測試技術

為明確和掌握隧道洞身周圍土石分界、風化層的厚度，需要使用電測深法和地震折射法，可以順利完成隧道地質勘察作業(yè)。若是要使用隧道洞身物探測試技術，則勘察技術人員需要前期開展一些工作，比如需要順著中線放線，確定出最佳的勘探點。結合當前隧道工程的地質勘察工作來看，在勘探點的布設時，通常情況下兩個勘探點之間的距離不能小于20m，且不超過50m。若是在勘察工作中發(fā)現(xiàn)勘探點存在異?；蚩梢桑瑒t必須采取加密監(jiān)測方法，或者可以結合實際情況開展反復觀測。

在隧道工程的勘察作業(yè)中，物探測試技術發(fā)揮著顯著作用，比如可以與鉆探方法聯(lián)合使用，開展綜合性的物探作業(yè)。若是勘察技術人員需要明確鉆探孔內部巖石的結構特點，主要是巖石的破碎程度和地下水含水層的位置，以便為隧道內部地下水活動提供參考資料，則此時可以聯(lián)合使用鉆探技術和物探技術，當前的一些鉆探設備有著體積小、進尺較快、操作方便的特點，適用于隧道工程的勘察作業(yè)中。若是要使用綜合測井這一方法，則需要勘察技術人員合理選擇勘察參數(shù)，同時要對隧道鉆探資料作一分析，對不同測井曲線的物性和分層進行比對分析，由此確定出隧道地層的深度和厚度。若是在勘查過程中發(fā)現(xiàn)曲線深度存在異常，則可以借助聲波測井曲線這一方法開展基準測試。

2.3 高密度電法

在隧道勘察工作中，高密度電法的應用較為常見，且多應用在埋深較大和鉆探技術無法查證的隧道工程中，可取得較好的勘察效果。就高密度電法的應用特點來說，勘察技術人員主要是借助高密度電法測量系統(tǒng)收集所需要的地質資料，而后利用相應的軟件推演二維電阻率成像，這可以得出隧道工程較多的信息[2]。在這些勘察信息的幫助下，勘察技術人員可以確定隧道工程的暗河管道、巖溶洞穴的埋深和位置，可因此確定隧道工程所受到的影響因素。

高密度電法作為一種新型的綜合地質勘探方法，工作原理與常規(guī)電法沒有太大的差異，可以測試兩級間的電位差，獲得記錄點的電阻率值。但相比之下，高密度電法的應用優(yōu)勢明顯高于傳統(tǒng)的電法測試技術，一方面數(shù)據(jù)采集速度更快，且采集到的信息更加的豐富全面，另一方面因為有軟件和二維成像的支撐，所以勘探精度可以有所保證。

2.4 鉆探和勘探測試

在隧道工程的勘察作業(yè)中，遙感圖像資料、地質測繪資料所發(fā)揮出的作用不容忽視，必須始終作為勘察作業(yè)的基礎，在此基礎上科學布置勘探點，便于開展鉆探勘察作業(yè)。在使用鉆探和勘探測試技術時，可以將勘探重點放在隧道地層層序和巖土特性這一方面，在隧道的出口位置和進口位置分別布置鉆孔，鉆孔位置可以分別選在淺埋段和物探異常段[3]。除此之外，為了明確隧道工程斷層的具體位置，勘察技術人員可以在斷層和接觸帶的連接位置布設鉆孔，通常鉆孔可以設計3個，還需要在丘陵斜坡土石分界位置布設勘探孔，所需要的勘探孔較為簡易。

2.5 EH4 大地電磁測深系統(tǒng)

EH4 大地電磁測深系統(tǒng)是一種較新型的大地電磁測量系統(tǒng)，有效的勘探深度可以達到幾十米至三千米，主要使用被動源電磁法。在使用EH4 大地電磁測深系統(tǒng)進行隧道工程的勘察作業(yè)時，勘察技術人員既可以使用天然場源的大地電磁信號，也可以使用人工場源的電磁信號。在實際使用時，考慮到人工場源的電磁信號較淺，所以應該用在淺部構造的探測作業(yè)中，而天然場源的大地電磁信號較強，所以可以用來揭示深部構造。通過聯(lián)合使用兩種信號源，可以確定隧道工程基底的埋深和起伏，并形成二維電阻剖面成像，準確度高[4]。

2.6 地震勘探和鉆孔超聲波測井

隧道內部的地層巖石特性是較為復雜的，隱節(jié)理發(fā)育的速度較快，同時地表會有較明顯的風化，這導致鉆探技術使用時會出現(xiàn)取芯率較低的情況，對整個隧道工程的勘探作業(yè)有很大的影響。針對于此，勘察技術人員可以使用地震勘探和鉆孔超聲波測井技術，既可以減少人為因素的影響，也可以精準判斷出巖石的風化程度，值得推廣應用。以地震勘探為例，勘察技術人員可以使用反射法、地震測井、折射法，比如在使用地震測井這一方法時，應確保震源位于井口的附近，檢波器放置在鉆孔內部，以此測量井深和時間差，計算出地層的平均速度，同時可以測定出震源信號到達每一個深度區(qū)間所花費的時間與速度[5]。目前來看，地震測井在隧道工程中的應用逐漸廣泛，可以精準確定隧道工程的地質構造情況，后續(xù)應進一步加大研究力度，掌握更多使用要點。

2.7 室內試驗

室內試驗是隧道工程勘察作業(yè)中的重要環(huán)節(jié)，是隧道工程評價土石特性的重要手段，同時也是有效解決一些工程地質問題的主要途徑。具體來說，通過常用的物探技術、鉆探技術可以清楚土石的空間分布、形成條件等信息，只可以進行定性評價，但無法完成定量評價，此時便需要使用到室內試驗這一方法。在室內試驗工作中，要充分明確地質條件評價的要點，確保室內試驗所選擇的指標、因子均符合隧道工程的特性。除此之外，在室內試驗時應該對重要物理場進行重點觀測，判斷隧道工程的地質情況。

3 對綜合地質勘探方法在隧道勘察中應用的再思考

隧道勘察中所使用的地質勘探方法有著顯著優(yōu)勢，可以推廣應用在隧道勘察的各個場景中，當前所使用的勘探技術主要包括挖探、簡易鉆探、鉆探和地球物理勘探，各有優(yōu)勢和不足。比如挖探技術的最大優(yōu)勢是可以獲取到隧道工程的原狀土樣，勘察資料有著直觀性的特性，但勘探深度是有限的。再比如鉆探技術的使用場景較為特殊，多應用在挖探技術和鉆探技術無法適用的場景中，不僅可以應用在隧道勘察作業(yè)中，也可以應用在橋梁和大型滑坡工程的勘察作業(yè)中[6]。地區(qū)物理勘探技術因為有專門的儀器，可以觀測物理場的變化情況，可以幫助勘察技術人員掌握地下地質情況。

由此可以看出，在當前的隧道勘察作業(yè)中，雖然可以使用的地質勘探方法較多，但均不同程度的存在著缺陷和不足，為了能夠實現(xiàn)最佳的勘察作業(yè)效果，應將這些地質勘查方法結合起來使用。另外，后續(xù)要進一步加大研究力度，一方面要突破當前地質勘探方法應用時所面臨的困境，提升實際勘察作業(yè)的實用性和適用性，另一方面要依托現(xiàn)有的科學技術加大創(chuàng)新力度，使用新型、有發(fā)展?jié)摿Φ牡刭|勘探方法，更好的促進隧道工程勘察作業(yè)的開展。除此之外，應重點關注隧道勘察的評價工作，這主要是因為隧道的址區(qū)巖性較為復雜，穩(wěn)定性和安全性均易受到影響。在實際開展隧道勘察的評價工作時，要分為隧道進洞口段、出洞口段、洞身段這三部分進行評價，評價內容必須包括圍巖分級、邊坡穩(wěn)定性、隧道洞口段工程地質，尤其是要評價好隧道洞口段工程地質。

4 結語

綜上所述，隧道工程的勘察作業(yè)有著較強的復雜性，對整個勘察作業(yè)有著較高的要求，必須使用好地質勘探技術，確保勘察結果的準確與有效。隧道勘察作業(yè)中所使用的綜合物探技術、鉆探技術、地質調繪技術各有優(yōu)勢，應結合隧道工程的特點合理使用，發(fā)揮好各種地質勘探技術的優(yōu)勢，從而實現(xiàn)預期的勘察目標。