综合物探方法在隧道工程中的应用分析

杜珊珊

摘   要：在隧道工程地质勘探中，采用综合物探方法可以获取较好的勘察效果。文章对综合物探方法展开分析，并结合隧道工程实例对方法的应用进行探讨。从分析结果来看，通过综合物探能够提前发现工程中的不良地质，从而提高工程建设的安全性和效率。

关键词：综合物探方法;隧道工程;地质勘探

在交通网不断扩展的过程中，大量隧道工程得到了建设。受复杂地质条件影响，隧道工程施工容易遭遇重大地质灾害，所以需要通过地质勘探还原地质情况，为工程建设提供科学依据。应用综合物探方法开展地质勘探工作，能够克服单个勘探方法精度或深度不足等问题，使地质解译多重性最大限度减少，因此能够满足隧道工程勘探需求。

1    综合物探方法概述

所谓的综合物探方法，实际就是利用至少两种物探技术开展地质勘探工作的方法。作为间接隧道工程勘探技术，综合物探方法需要结合地质体物理性质完成未知地质问题推断和解译，根据探索得到的各种信息对地质情况、围岩变化趋势等展开分析[1]。运用地质学、物理学等学科知识和理论规律，能够实现地质工程的科学预报。现阶段，可以采用的物探技术较多，如高频大地电磁法、音频大地电磁法、地震折射波法、高密度电法等。在实践工作中，由于物探设备数据采集容易受到水文、地形、环境等因素的影响，通常需要配合采用地质调绘或钻探等技术进行地质情况的验证，保证获得的数据和资料具有准确性，为地质预报工作的开展提供保障。

2    综合物探方法在隧道工程中的应用实践

2.1  工程概况

某隧道工程需要穿越山体，净空尺寸为10×5 m，分为左、右两洞，左洞2 285 m，右洞2 318 m，埋深最大为229 m。工程所在环境拥有复杂地质条件，容易给工程施工带来安全威胁，因此需要通过地质勘探掌握现场地质条件。对隧道工程进行物探，由于覆盖层属于第四系黏土层和全、强风化基岩，拥有较低的纵波平均速度，约在600～1 500 m/s之间，弱、微风化基岩纵波速度在2 000 m/s以上，因此存在明显电性差异，能够实施高密度电法、地震折射法等勘探方法。针对隧道段的断裂构造岩溶等不良地质体发育进行勘探，由于破碎具有较高含水性和低电性，在基岩发生岩性变化时两侧拥有明显电性差异，所以具备开展大地电磁探测等工作的条件。为获得准确勘探结果，针对物探异常带需要实施钻探勘察。

2.2  勘探方法

2.2.1  大地电磁法

采用大地电磁法进行地质勘探，能够对岩石电性参数进行获取，确定地质构造、地层完整性、溶蚀溶洞发育等情况。针对低阻地质体，采用该方法可以获得较高垂向分辨率，实现岩性和断层分界的准确定位。方法应用较少受地形影响，可以达到较大勘察深度，克服浅地表带来的高阻屏蔽作用，因此能够在工程纵轴线地质勘探中得到应用。实践工作中，采用EH-4连续电导率剖面仪进行测试。仪器属于双源型电磁系统，拥有人工电磁场和天然电磁场，接收频点较多，能够对存在电性差异的地质分层和构造进行探测，并且分辨率较高。

2.2.2  高密度电法

采用高密度电法，主要对工程两侧动口段进行勘探。在人工施加稳定电流场的作用下，通过阵列勘探对地中传导电流分布规律进行分析，可以得到所测地电断面地质解释数据。作为直流电测法的改进形式，该方法兼具电阻率剖面法和探测法功能，具有较大数据采集密度，在断面测量中可以得到精度较高的结果，对电性异常体横向展布、形态等进行直观反映[2]。实际应用高密度电法，可以将全部电极设置在观测剖面各测点位置上，然后利用电极转换装置和微机工程电测仪实现快速探测，得到的数据可以由微机自动处理，直接显示地电断面分布图。结合隧道工程地质勘探需求，可以采用对称四极装置进行勘测，极距在5～10 m之间。

2.2.3  钻探勘察法

实施钻探勘察，需要利用钻探机机械转动带动钻杆和钻头向下运动，对不同直径和深度圆孔进行钻取，以实现地质样本采集和科学研究，获得各种地质资料信息。应用该方法可以直接钻取岩芯，获得定性地质资料，对岩土体风化程度、颜色等基本特性进行反映，完成地层岩性、厚度等性质划分，获得断层性质、岩溶发育程度等数据信息。根据隧道工程地质勘探要求，需要结合综合物探解译对重要岩性段和物探异常带实施钻探勘察，开展岩土试验、孔内声波检测等工作，掌握工程各岩性地段地质信息。结合工程实际情况，需要完成12个钻孔布置，进尺量总计769 m。

2.3  结果分析

2.3.1  勘探结果

从大地电磁法勘探结果来看，测段地层为深灰色英安岩、凝灰岩，结合视电阻率断面可知剖面中段存在倾向大里程的低阻条带状异常，拥有较陡倾角，判断为断裂破碎带。结合地质资料可知，测段岩性复杂，构造发育。从高密度电法测试结果来看，高、低阻区接触位置与折射低速异常段相互吻合，拥有小里程倾向。结合基岩波速和电性，判断小里程段属于低阻区，大里程段则为砂质板岩区域。根据综合物探解译结果可知，覆盖层底部未能达到洞身深度，测段不存在浅埋段，属于粉砂岩。在断面中断，存在大里程方向断裂构造。结合岩性和速度，推断周围围岩属于V级，洞身两侧围岩属于III级。从总体来看，工程环境较为复杂，拥有较多安全隐患，需要采取有效措施对不良地质条件进行改进，以便施工计划能够顺利进行。

2.3.2  综合分析

结合钻探勘察结果可知，工程围岩由粉质黏土、中风化灰岩构成，局部存在砂岩，地质条件较差。在洞身中段位置，存在岩土破碎问题，需要适当降低围岩级别。在桩号K4+800到动口位置，地质结构稳定性较差，需要实施短开挖和弱爆破，并且加强隧道强支护。在隧道址区，存在次生断层和岩溶异常区，同时存在裂隙密集带，围岩为V级，异常区属于III级。隧道深部围岩由少量砂岩和灰岩构成，低阻特性明显，可以满足应力释放需求，但属于岩溶地层，容易发生空腔，因此，需要采取加固处理措施。综合各项数据，同时考虑水文地质条件给围岩结构影响，将围岩划分为III-V级，分别占54.5%，9.3%和36.2%。

3    结语

应用综合物探方法，能够采用大地电磁法、高密度电法等多种方法实现隧道地质超前预报，确保地质信息能够得到全面掌握。在隧道工程建设过程中，还应结合实际情况进行适合物探方法的选用，并通过科学勘探加强各种地质信息分析，完成隧道开挖后围岩变化合理预测，继而为工程施工提供更多安全保障。

[参考文献]

[1]刘亮红，刘亮.综合物探方法在隧道工程勘察中的应用[J].价值工程，2019（26）：132-134.

[2]曾波，米濤.综合物探方法在隧道地质工程勘查中的研究应用[J].居舍，2019（20）：166.