胡程亮

（湖南省勘測設計院有限公司，長沙 410014）

1 引言

地球物理勘探方法的物理前提是利用地下介質間的物性差異，通過儀器接收人工激發(fā)或天然的地球物理場電阻率、波速、密度等在空間或時間上的響應，達到探測地下介質分布特征的目的。工程物探則是利用探測的地下介質的電阻率、波速、密度等分布特征，查明和推測探測目標區(qū)工程地質性質，進而為工程地質問題的解決提供地質依據(jù)。

2 研究區(qū)概況

擬建常德市沅江過江隧道工程位于常德市城區(qū)沅水一橋和三橋之間，距上游在建的三橋約2.3 km，距下游一橋約2.1 km。連通江北城區(qū)皂果路和江南鼎城區(qū)陽明路，隧道全長2.2 km，其中，越江段約1 km，越江段埋深最深達河床以下約23 m。隧址區(qū)兩岸地面高程一般為30.0～34.0 m，沅江大堤高程為42.5 m，河床高程為14.0～26.0 m。隧址區(qū)多由第四系沖積的松散粉細砂、中粗砂層、稍密～密實粉細砂、中粗砂層、圓礫土、卵石土等組成，厚度大于60.0 m；下伏基巖為第三系泥質粉砂巖。

3 物探方法選擇及實施

地層中各層巖土、巖石的物性參數(shù)差異是本測區(qū)開展物探工作的地球物理條件，水、覆蓋層中的松散土類、砂、卵石層與泥質粉砂巖等，它們之間存在電阻率、波速及密度的差異，也存在明顯的波阻抗（波速與密度的乘積）差異，通常較完整的基巖頂面為良好的地震波反射界面，同時第四系覆蓋層內各巖性組之間、覆蓋層與基巖之間也存在一定的電阻率差異，電測深曲線上形成曲線類型的變化。根據(jù)測區(qū)地層的物性參數(shù)特征、地形條件以及測區(qū)試驗效果情況，該項目確定采用電測深法、地震反射波法和高精度磁法相結合的綜合物探方法進行勘探。

根據(jù)常德市沅江過江隧道物探施工方案設計，沿隧道過江段左線、右線共布置三極電測深測線2條（左測線、右測線），在右線陸地段布置地震反射測線共3段，沿隧道過江段左線、右線共布置磁法測線2條（左測線、右測線）。

物探工作自2013年12月28日進場，開始水上電法的外業(yè)采集工作，2014年1月8日開展陸地地震反射參數(shù)試驗和數(shù)據(jù)觀測工作，1月9日開始12次覆蓋反射的野外數(shù)據(jù)采集工作，1月15日完成水上電測深觀測和陸地地震反射的數(shù)據(jù)采集等外業(yè)工作。完成工作量見表2。

表2 物探完成工作量統(tǒng)計表

4 物探成果分析

4.1 電測深成果分析

電測深數(shù)據(jù)處理使用電測深解釋軟件進行，處理流程按兩種執(zhí)行：（1）數(shù)據(jù)輸入→數(shù)據(jù)自動檢查→自動或手工圓滑數(shù)據(jù)→濾波→數(shù)據(jù)格式轉換（DCS2USF）→電阻率等值線成圖→解釋剖面；（2）數(shù)據(jù)輸入→電測深反演程序→依據(jù)模型進行單支曲線一維反演→剖面輸出→解釋。

以左側線為例，電測深等視電阻率斷面圖如圖1所示，一維反演曲線類型圖如圖2所示。從電性上來說，地層整體表現(xiàn)為5層電性結構，結合鉆探揭示的地層結構分析：表層電阻率20～80Ω·m，推斷為黏土、砂、填土等；第二層電阻率180～350Ω·m，推斷為圓礫；第三層100～200Ω·m，推斷為粉質黏土（粉細砂）；第四層電阻率180～350Ω·m，推斷為圓礫；第五層電阻率20～80Ω·m，推斷為基巖反應（電阻率較低，推斷為泥質粉砂巖）。

圖1 左測線電測深等視電阻率斷面圖

圖2 左測線電測深一維反演成果圖

從等視電阻率斷面圖結合視電阻率曲線分析來看，左測線覆蓋層厚度大于90 m，沿測線無明顯的地質斷層構造異常。

4.2 地震反射成果分析

淺層反射地震勘探數(shù)據(jù)處理是一項重要工作。在原始記錄數(shù)據(jù)可靠的前提下，能否獲得用于地質推斷的高質量時間剖面，關鍵在于所用處理軟件的質量和處理時所用的各種參數(shù)。本次陸地地震數(shù)據(jù)采用VISTA10.0地震數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進行，處理流程分為5部分：輸入部分、預處理部分、實質性處理部分、修飾性處理部分和輸出部分。

以地震反射ZF3測線為例，表層的、粉細砂以及砂巖間存在明顯的波阻抗差異，形成了比較好的反射界面，其中，粉質黏土及粉細砂與下伏圓礫間反射界面時間主要在20～35 ms，在整個測區(qū)內可連續(xù)追蹤，粉質黏土層厚度在10～17 m；圓礫與下伏粉細砂層反射界面時間在90～110 ms，在整個測區(qū)內可連續(xù)追蹤，圓礫層厚在10～24 m；粉細砂與下伏圓礫層反射界面時間在125～160 ms，在整個測區(qū)內可連續(xù)追蹤，粉細砂層厚在10～20 m；圓礫與下伏砂巖（基巖）反射界面時間在190～235 ms，在整個測區(qū)內基本可連續(xù)追蹤，圓礫層厚在18～36 m；泥質粉砂巖埋深大于90 m，反射波組同相軸較亂，推斷基巖風化影響，無明顯的斷層構造異常反應。

4.3 磁法成果分析

以左測線為例，ZK0+800～ZK1+140段未發(fā)現(xiàn)水下有障礙物（如沉船、混凝土和鋼鐵構件等）。ZK1+140～ZK1+210段磁異常較大，此處有2條鐵船在打鉆，推斷為受鐵船影響的假異常。ZK1+210～ZK1+290未發(fā)現(xiàn)水下有障礙物（如沉船、混凝土和鋼鐵構件等）。ZK1+290～ZK1+380段ZK1+300和ZK1+370兩處磁異常較大，推斷水下有障礙物（如沉船、混凝土和鋼鐵構件等）。ZK1+380～ZK1+525段未發(fā)現(xiàn)水下有障礙物（如沉船、混凝土和鋼鐵構件等）。ZK1+525～ZK1+600段磁異常較大，此處停放有一條輪渡鐵船，推斷為受鐵船影響的假異常。

5 物探成果驗證

本工程于2014年3月～5月實施了巖土工程詳細勘察工作，完成101個鉆孔進尺4897.40 m，根據(jù)鉆探成果，驗證物探主要成果如下：

1）物探推測：下伏泥質粉砂巖埋深大于90 m，勘察Jz-Ⅲ14-沅隧32-1鉆孔91.6 m揭露基巖，且上覆地層揭露厚度與物探基本一致，隧址區(qū)無明顯的斷層構造。

2）左線ZK1+290～ZK1+380段ZK1+300和ZK1+370兩處、右線YK1+290～YK1+380段YK1+300和YK1+370兩處磁異常較大，推斷水下有障礙物（如沉船、混凝土和鋼鐵構件等），勘察在鉆孔Jz-Ⅲ14-沅隧48處遇到沉錨，沉錨埋深標高13.0 m，與物探成果相符。

6 結語

工程物探方法作為巖土工程勘察方法之一，在查明覆蓋層、不良地質作用、構造斷裂時，可以解決地質鉆探工作量大、投資大且周期長的弊端，彌補只能對單一點進行勘察、孔孔之間地層無法做到無縫對接、鉆探結果以點帶面等缺陷。

但是，由于物探成果具有一定的多解性，必須與常規(guī)的巖土工程勘察手段相結合，用物探指導鉆探，提高鉆探的目的性、針對性，用鉆探驗證物探，提高物探的解釋精度，從而取得滿意的勘察效果。