隧道勘察效果中浅层地震折射波法的应用

程 旭 波

(山西省地勘局二一四地质队，山西 运城 044000)

隧道勘察效果中浅层地震折射波法的应用

程 旭 波

(山西省地勘局二一四地质队，山西 运城 044000)

结合工程实例，介绍了利用浅层地震波法对隧道围岩地质条件进行勘测的技术，并对浅层地震折射波法的完善措施作了讨论，促使地震折射波法在隧道勘测当中发挥更好的作用，为勘测设计提供准确的参考依据。

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在隧道勘察当中，最好的方法就是浅层地震折射法，广大的物探工作者都对浅层地震探测法十分的青睐，因为它有着极高的精度和极高的效率。它可以提供岩土动力学参数，也可以提供岩性变化图；它可以提供地质构造剖面图，也可以提供测区内地质层位的断裂分布图。而在工程地质问题的解决上，浅层地震折射波法更是拿手。本文以浅层地震折射波法在牛岭隧道勘察中的应用为例，探究隧道勘察效果中浅层地震折射波法的举措。

1 牛岭隧道概况

牛岭隧道位于福建省龙岩市长汀县G319牛岭隧道附近，进口端属于龙岩市长汀县大同乡白头布，进口桩号：NL01，大地坐标(X=2 860 477.089 0，Y=425 416.202 0)；出口端属于龙岩市长汀县大同乡白头布，出口桩号：NL02，大地坐标(X=2 860 201.083 0，Y=426 190.094 0)。隧道长度约821.82 m，属于山岭隧道。在西气东输三线天然气管道东段工程福建龙岩牛岭隧道施工之中，地质情况复杂，为了有效保障隧道施工安全可靠性，利用高密度法、浅层地震波法等，加强对围岩地质条件的全面探测，并且给勘察设计提供相应的依据[1]。在福建省龙岩市长汀县G319牛岭隧道勘察中，利用浅层地震波法进行勘察，为勘察设计提供了重要的依据。最后的结果表明，浅层地震折射波法在隧道勘察中起到了至关重要的作用。

2 浅层地震波法的应用

关于牛岭隧道勘察任务，主要是查明牛岭隧道以及出口经过区域的地质情况，以完整基岩和风化带的划分为基础，最终查明潜在的断裂带。实践中，因风化带为疏松物质，上层风化带地震波速以及电阻率等通常都低于地震波速度、电阻率；如果基岩断裂、裂隙，则构造位置的岩石相对比较破碎，较之于完整的基岩而言，震波速度、电阻率等均低于完整基岩状态下的地震波速度、电阻率。基于此，采用地震勘探法可有效探测断裂、裂隙地质构造，并且对风化带、基岩进行划分[2]。利用地震波的折射原理，具有较强的横向分辨能力，同时对浅层具有波速差异的地层或构造进行探测，与高密度电法综合探测，起到了较好的综合作用。

以浅层地震折射波勘测方法具有工作效率高、地质资料直观的特点，浅层地震折射波法能够快速的获取丰富的地质信息，在相关图像的重新建立之后，清晰地反映出相关地质的结构类型，这一切都是浅层地震折射波法的功劳，为工程勘探带来了极大的便利。浅层折射波法勘探，能够快速的确定基岩起伏程度和基岩的深度。如果勘测区域的基岩较为完整，则适用于浅层地震折射波法对其进行勘探。

在福建省龙岩市长汀县G319牛岭隧道勘察工作当中，用浅层地震折射波法进行勘探，取得了比较好的效果。基于剖面图、电阻率断面图，并根据异常反应特点推断解释破碎带分布情况，这对日后的隧道设计起到了非常重要的促进作用[3]。在铁路、高速公路的隧道勘测当中，地震折射波法可以发挥很大的作用，它不仅在确定隧道洞身围岩和覆盖层的厚度方面起着比较好的作用，而且还在查找破碎带的位置、构造和规模等方面起着比较好的作用。浅层地震折射波测试采用美国生产的专有地震仪器，以及我们国内生产的新型检波器、炸药震源。从应用实践来看，其共有24道采样，而且每道间距大约在5 m，采用全频段接收方式，间隔大约0.25 ms；同时，有1 024个采样点，而且记录的长度大约为256 ms，实现了零延时[4]。

3 在隧道勘察效果中浅层地震折射波法的举措

通过对隧道勘察资料的对比分析可以看到，隧道测线地层包括的速度介质有两层，其中下层为基岩，由花岗岩和凝熔灰岩构成，上层的介质主要是风化层和土层，该层的波速较缓和。相对来说，下层的弹性波速比较快，变化也非常大，上下层分界面比较明显。

3.1 有效整理折射资料

整理折射资料是折射波勘探工作中的一个非常重要的环节，它的主要内容是密切结合地震折射波的动力学特点，确保初至时间的正确拾取。折射资料的整理讲究其准确性，在折射资料整理的过程中，要考虑到各方面的因素，因为风速、折射面夹角等等都会对折射资料整理的结果产生影响。在隧道的勘探当中，地震折射波法的成功最初就是依靠折射资料整理的准确性、及时性，当然也和折射资料的解释有很大的关系，只有做好折射资料整理，才能进而精确的作出折射资料解释分析，最终使浅层地震折射波法取得成功。

3.2 折射资料解释方面的举措

折射资料的解释是在折射资料的整理之后的，与折射资料的整理密不可分、同样重要。如何提高折射资料解释精度，要用到长排列追逐相遇相聚差数法。根据野外记录绘制相遇时距曲线，通过复合排列对界面重复观测，并且利用追逐时距曲线的呼唤点、平行性等反复进行对比，这样可以准确识别、追踪基岩界面。解释时，应当密切结合工程拟建地点的地质情况，特别是在推断断层、速度突变段时，一定要仔细检查和确保初至时的准确度[5]。

4 对浅层地震折射波法的完善

地震折射波法在解决各种地质问题中得到了广泛的应用，其效果也非常好，可以说没有浅层地震折射波法，就没有隧道探测的成功，但是在浅层地震波法的应用当中，也出现了一些无法解决的问题，这就说明浅层地震折射波法也存在一些不足之处，为了使地震折射波法更好的应用到隧道勘测当中，必须对地震折射波法进行完善。

4.1 采集原始数据要求初至清晰

要想改善地震折射波法，必须首先使采集到的原始数据初至清晰，在地震的记录当中，必须与隧道的连续相一致，不得超过1/5；当远炮炮检距超过盲区时，盲区估计一定要根据近炮最远道到达时间来确定。

4.2 注意坡度和折射界面倾角

当地形坡度变大的时候，就是危险的前兆，这时，相关人员必须进行及时的地形改正，同样的，当折射界倾角变大的时候，这也预示着会有潜在的危险，相关人员也应及时的进行穿透波校正，从而避免危险的发生。

4.3 掌握资料解释时距曲线规律

资料解释过程中，时距曲线表现出如下规律：即采用t0差数时，利用时距曲线法进行反演时，排列重复道的t0时间之差应当控制在5 ms范围之内；在相遇互换过程中，应当确保其不超过5 ms；而且同侧近、远炮时距曲线应当在盲区出现以后，保持平行。对于两远炮时距曲线张口而言，通常由大变小，相交后再由小变大[5]。

4.4 资料采集选用合适观测系统

资料采集中选用合适的观测系统对整个隧道勘测都是十分有利的，因为没有合适的观测系统，就会对观测以及勘察结果造成影响，根据测线内隧道工程地质探测的了解，应选用复合长排列追逐相遇时距观测系统，选用复合长排列追逐相遇时距观测系统，能够更加容易的取得铁路隧道探测的成功。

4.5 布置检波器应严格与实际里程相对应

在检波器布置过程中，应当确保其与实际里程对应，究其原因主要是因为地形起伏相对较大，而且构造相对比较复杂的地区应当注意测线倾角[6]。注意这里说的是严格对应，检波器的布置是以实际里程为准的，如果数据不准确，对检波器的布置会有影响，也会影响隧道探测的成功率，必须得到重视。

5 结语

浅层地震折射波法是一种快速的勘探手段，浅层地震折射波法必须与地质调查和地质探索相融合，才能发挥出巨大的作用，在一些特殊的地质勘察当中，也可以适当与高密度电法相结合，两种方法的结合带来的力量会更强大，在隧道的勘察过程中相互验证，相互扶持，相互转化，彼此取长补短，最终快速的完成隧道的勘察。相信随着科技的不断进步、浅层地震折射波法的不断改善，隧道勘探工作将会进行的越来越顺利，成功率将会越来越高。

[1] 曾 国,崔德海,刘 杰,等.地震折射波法和高密度电法在隧道勘察中的应用[J].物探与化探,2009,33(5):608-612.

[2] 时彦芳.综合物探方法在马石店隧道勘察中的应用[J].山东国土资源,2010,26(8):22-24.

[3] 时彦芳.综合物探方法在福建省龙岩市长汀县G319牛岭隧道勘察中的应用[J].化工矿产地质,2011,33(2):121-124.

[4] 赵德亨,田 钢,王帮兵，等.浅层地震折射波法综述[J].世界地质,2005,24(2):188-193.

[5] 熊昌盛,顾汉明,陈毅敏,等.提高浅层地震折射波法在隧道勘察效果的举措[J].工程地球物理学报,2004,1(5):452-456.

[6] 宋国阳,刘国争.浅层地震折射波法技术应用[J].煤炭技术,2009,28(10):134-136.

Applicationoftunnelsurveyeffectinshallowseismicrefractionwavemethod

CHENGXu-bo

(ShanxiGeologySurveyBureauNo.214GeologyTeam,Yuncheng044000,China)

Combining with engineering examples, the paper introduces technology of surveying tunnel surrounding rock geology conditions with shallow seismic wave method, discusses its improving measures, so as to improve its role in tunnel survey, which has provided some guidance for survey and design.

tunnel survey, shallow refraction, data, accuracy

1009-6825(2014)33-0179-02

2014-09-14

程旭波(1987- )，男，助理工程师

U452

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