电法勘探在雁列山隧道勘察中的应用

刘晓忠 徐帅陵 刘继朋

(中石化石油工程设计有限公司，山东 东营 257026)

电法勘探在雁列山隧道勘察中的应用

刘晓忠 徐帅陵 刘继朋

(中石化石油工程设计有限公司，山东 东营 257026)

以雁列山2号隧道勘察工程为实例，介绍了高密度电法和电测深法在山岭隧道勘察中的实际应用方法，通过探测资料处理结果与钻孔资料的对比分析，肯定了高密度电法和电测深法在隧道勘察应用中的可行性和准确性。

隧道勘察，高密度电法，电测深

1 工程实例简介

2 工作原理与工作方法简述

2.1 高密度电法

本次高密度电法的电极装置采用温纳装置，工作流程见图1。隧道中线纵剖面电极点距采用5 m，电极排列总数为60，最小间隔系数为1，最大间隔系数为18，如图2所示，随着间隔系数n逐渐增大，电极间距也相应增大，测量断面呈倒梯形。随着AB间距增大，勘探深度不断增大，在第一测线和第二测线重合段就会出现测点盲区，据推算本次布极方式在第10层深度(间隔系数为10)以下就会出现测点盲区，影响高密度探测结果的精确度。在两条测线重合段的部分区域，最大勘探深75 m，而隧道在山丘的最大埋深约为90 m，为了精确查明隧道顶底板围岩的情况，要求勘探深度达100 m以上。为了弥补高密度电法因探测盲区导致的勘探深度不足的缺陷，本次隧道勘察采用电测深法进行了补测。

2.2 电测深法

本次隧道勘察采用的是不等比对称四极测深装置，其特点是供电电极(A，B)在测点O两侧沿相反的方向向外移动，而测量电极(M，N)不动或与AB保持一定比例同时移动，电测深的优点是测量深度大。

由于电测深解释时使用MN→0时的理论曲线，因此MN/AB不应太大，一般取不大于1/3，但MN太小又会使电位差过小或要求供电电流太大而不便工作，故一般取MN/AB≥1/30。表1为本次电测深的电极距方案，在AB改变的一段范围内MN不变，当AB增大到MN/AB≈1/30时，再将MN增大，在两种MN交替处的“接头点”，同一AB对两种MN都进行观测，以便曲线圆滑。

表1 电测深极距表

m

3 测线布置与资料的处理、解释

3.1 野外勘探测线布置

本次电法勘探测量仪器选用DUK-2型高密度电法测量系统，可实现多路电极的供电电极与测量电极的自动转换，具有转换速度快，工作效率高，操作简便，人为操作失误因素小，实时监视等优点。高密度电法探测纵剖面测线基本上沿隧道穿越中线布设，每条测线共60个电极，电极点距为5 m，测线长约300 m，沿隧道中线共布置3条测线，如图3所示，相邻两条测线有长约150 m的重合段。本次探测是为了查明隧道中线上的地层分布情况、断裂发育位置及分布范围、隧道围岩的完整性程度等。要求探测深度不小于隧道底板深度，达不到深度的局部地段采用电测深进行补充探测。

3.2 探测资料的处理与解释

探测资料解释是在分析拟建场地内地层岩性与电阻率对应关系的基础上，依据探测电阻率值划分电性层，分析不同电性层与地层岩性、破碎带等之间的对应关系，然后根据探测剖面上的电性变化确定相对应的岩土层分布、构造发育位置及范围、地下水分布情况等，并形成电性剖面图作为成果图件。

从高密度法反演图可看出(见图4)，该隧道的第四系厚度2 m～4 m，局部见基岩出露。隧道出入口处的视电阻率在140 MΩ～400 MΩ之间，解释为五通组砂岩、粉砂岩，隧道出口处地层视电阻率略低于入口处，解释为五通组粉砂岩。隧道入口80 m～270 m处视电阻率一般大于800 MΩ，解释为五通组石英砂岩。在隧道入口126 m～151 m及197 m～230 m处视电阻率与围岩之间存在明显的差异，解释为破碎带。

图5为2号隧道电测深等值线图，从该图可以看出，电测深法探测成果与高密度图像基本吻合，在隧道轴线方向的中部反映了一低阻体的存在，解释为破碎带。需要说明的是，本次电测深作为补充探测手段，探测点距布设距离较大，约40 m，导致测点间距偏大，测得数据比较离散，绘制的电测深等值线图就会有一定的偏差，范围较小的破碎带反映不明显。

根据钻孔ZK2-5X(该钻孔位置参见图3)资料，46 m～67 m深度范围内为泥质粉砂岩，构造裂隙极发育，岩体结构极为破碎，呈碎块状、碎屑状。该层上覆岩层为砂岩和石英砂岩，通过对比隧址地质测绘资料、钻孔资料以及电法探测资料成果可以看出，电法探测成果较准确的反映了沿隧道中线的地层分布情况以及破碎带的分布位置、范围，为隧道工程的掘进施工和支护方案的选择提供了直观、准确的地质资料，由此可得出电法探测技术适用于山丘隧道勘察，且探测精度较高，满足工程建设需要。

4 结语

1)高密度电法与传统电阻率法相比的优点主要有：a.电极布设简化，避免了频繁更改电极设置而导致的故障、干扰等不利因素，提高探测质量；b.自动采集和收录数据，工作效率高，避免了人工操作误差和错误。2)通过对比钻孔资料和电法探测成果可得出电法探测技术适用于山丘隧道勘察，且探测精度较高，满足工程建设需要。3)由于地下地质体存在着各向异性，并且受布极方式、电极点距以及地下岩体裂隙水等因素的影响，探测结果会出现一定的偏差，因此探测资料解释要结合场地工程地质测绘资料、钻探资料进行综合判断，以提高探测成果的精确度。

[1] 李 富,刘树才.高密度电阻率法在工程勘察中的应用[J].工程地球物理学报,2006(5)：32.

[2] 杨学义,蔡光桃.高密度电阻率法在基岩面探测中的应用[J].岩土工程,2007(1)：10.

[3] 李金铭.地电场与电法勘探[M].北京:地质出版社,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

刘晓忠(1982- )，男，工程师； 徐帅陵(1976- )，男，高级工程师； 刘继朋(1990- )，男，助理工程师

U452.1

A