高密度电法在城市隧道勘察中的应用

柳杰

摘    要：孤石、富水裂隙发育带等不良地质体在隧道建设中将对隧道工程施工产生安全隐患。因此，需采取有效的地球物理手段配合钻探查明隧址区的地质情况，为隧道设计与施工提供准确可靠的地质资料。高密度电法具有测点密度大、信息量大、工作效率高的特点，在某城市隧道勘察中采用高密度电法勘探，根据高密度电法断面及钻探成果划出了富水裂隙发育带和孤石发育区，充分发挥了物探方法在隧道勘查中的作用。

关键词：高密度电法;孤石;富水裂隙发育带;隧道勘察

1  引言

随着城市不断发展，人民生活质量的不断提高，居民对出行的质量要求越来越高，为了有效缓解交通拥堵问题，缩短通行时间，更有必要在城市山体中修建隧道来解决这一问题。孤石、富水裂隙发育带是隧道开挖中比较常见的复杂地质问题，容易对施工产生较大影响，因此查明孤石与富水裂隙的发育情况极其重要。物探方法是隧道勘察中十分重要的方法，尤其是高密度电法，具有测点密度大、信息量大、工作效率高的特点[1]。

2  基本原理

高密度电法是二维地电断面测量中的一种新型电法勘察方法，它把常规电法中的剖面法和测深法集成为一体，通过以较高密度的布设测点，然后逐测点进行观测，其理论原理与常规电阻率法相同[2]。高密度电法集中了常规电剖面法和电测深法的优点，不仅可以观测地下一定深度范围内横向电性的变化情况，同时还可以观测垂向电性的变化特征，具有采集数据量大，测点密度高的特点，从而弥补了常规电法数据少，解释方法单一的不足，增强了适应各种地电条件的能力[3-5]。

在、A、B极向地下供入电流I，测量M、N极之间的电位差[ΔU]，根据公式[ρs=K·ΔUMNI]即可求得M、N中点（O点）的视电阻率值，式中K为装置系数。如果逐步移动O点和变换供电电极距L，便可得出O点各深度处的视电阻率值[ρs]随L变化的曲线，根据曲线分析电场在地下介质中的分布情况，从而区分各种介质的分布特征。

3  测区地质概况

根据区域地质资料，测区附近有瘦狗岭断裂和南岗—太平断裂，地质构造较为活跃;经现场地质调查发现，测区孤石较为发育，地表孤石直径3.0m～8.0m，呈中偏微风化状，裂隙发育。

根据区域地质资料，场地主要为第四系全新统人工填土层（Q4ml），第四系全新统冲积层（Q4al）、坡积层（Q3dl）、第四系上更新统坡积层（Q3dl）和残积层（Qel），基岩为燕山期晚期侵入花岗岩（γ53-1）、白垩系三水组（K2s1）及第三系?心组（E1-2b2-3）碎屑岩。

4  工作布置

根据设计隧址及现场地形条件，沿设计隧道轴线共布置两条高密度电法测线，对隧道途经区域完全覆盖。本次高密度电法探勘使用重庆地质仪器厂生产的DZD-6A多功能直流电法仪，配以DUK-2A 120道多路电极转换器构成电阻率測量系统，采用温纳剖面（WN）装置，可有效减小地形变化对测量结果的影响，减少供电电压，并有利于压制干扰，增强有效信号。

5  成果分析

物探资料分析解释的目的是将物探成果图，通过地质语言和符号，解释和绘制成地质剖面图，以达到解决工程地质问题的目的。

对于同一均质原生岩层，其电阻率通常为区间值的高次方值。然而，由于场区的岩层在经历了地质历史中的多次构造运动后，岩层可能发生倒转、断裂和裂隙带发育，由此带来的是花岗岩、碎屑岩中的不均匀风化和地下水的选择性渗入与运移，以致出现了受原岩、风化程度、岩溶裂隙等控制的块状和带状视电阻率分布现象。由于越是保留原生岩层性质的岩石的电阻率越高，越是受地下水浸润甚至含水饱和的岩石的电阻率越低，因此，由该隧道区的电阻率高低变化规律可以判断出基岩及不良地质体分布。

通过上述分析，本次高密度电法探测在左线圈定了1处富水裂隙发育带，其特征大致为：富水裂隙发育带大致走向为N50°E，宽度在15m～40m之间，其左下方为完整基岩带，右上方为孤石堆积区。右线K0+730～K0+760段孤石较为发育。

6  结束语

孤石、富水裂隙发育带等不良地质体对隧道建设影响巨大，可能会造成塌方、大变形等灾害，威胁施工安全。孤石分布具有不规律性[6]，仅依靠钻探手段更难以准确探查，本次物探工作使用高密度电法结合钻探资料，减小了物探多解性，基本查明了隧址区可能存在的孤石、富水裂隙发育带等不良地质体，并在施工中得到验证，与隧道开挖情况基本相符。

参考文献：

[1] 罗高玲，陈鹏飞，罗起.高密度电法在某隧道勘察中的应用[J].中国科技信息，2011（16）.

[2] 薛晓东.二维高密度电法在清徐县地裂缝勘察中的应用[J].山西建筑，2015.

[3] 吴灿灿，曹静，王芳， et al.高密度电阻率法的综合应用[J].科技经济市场，2009.

[4] 赵颖，雷创锋.高密度电法在工程勘察中的应用[J].施工技术，2009（s1）：477～480.

[5] 尹杰.刍议水利工程地质勘察中的高密度电法[J].2013（5）：566.

[6] 李振团.花岗岩球状风化体分布特征及工程影响[J].黑龙江交通科技，2017.