電法勘探在雁列山隧道勘察中的應用

劉曉忠 徐帥陵 劉繼朋

(中石化石油工程設計有限公司，山東 東營 257026)

電法勘探在雁列山隧道勘察中的應用

劉曉忠 徐帥陵 劉繼朋

(中石化石油工程設計有限公司，山東 東營 257026)

以雁列山2號隧道勘察工程為實例，介紹了高密度電法和電測深法在山嶺隧道勘察中的實際應用方法，通過探測資料處理結果與鉆孔資料的對比分析，肯定了高密度電法和電測深法在隧道勘察應用中的可行性和準確性。

隧道勘察，高密度電法，電測深

1 工程實例簡介

2 工作原理與工作方法簡述

2.1 高密度電法

本次高密度電法的電極裝置采用溫納裝置，工作流程見圖1。隧道中線縱剖面電極點距采用5 m，電極排列總數為60，最小間隔系數為1，最大間隔系數為18，如圖2所示，隨著間隔系數n逐漸增大，電極間距也相應增大，測量斷面呈倒梯形。隨著AB間距增大，勘探深度不斷增大，在第一測線和第二測線重合段就會出現測點盲區，據推算本次布極方式在第10層深度(間隔系數為10)以下就會出現測點盲區，影響高密度探測結果的精確度。在兩條測線重合段的部分區域，最大勘探深75 m，而隧道在山丘的最大埋深約為90 m，為了精確查明隧道頂底板圍巖的情況，要求勘探深度達100 m以上。為了彌補高密度電法因探測盲區導致的勘探深度不足的缺陷，本次隧道勘察采用電測深法進行了補測。

2.2 電測深法

本次隧道勘察采用的是不等比對稱四極測深裝置，其特點是供電電極(A，B)在測點O兩側沿相反的方向向外移動，而測量電極(M，N)不動或與AB保持一定比例同時移動，電測深的優點是測量深度大。

由于電測深解釋時使用MN→0時的理論曲線，因此MN/AB不應太大，一般取不大于1/3，但MN太小又會使電位差過小或要求供電電流太大而不便工作，故一般取MN/AB≥1/30。表1為本次電測深的電極距方案，在AB改變的一段范圍內MN不變，當AB增大到MN/AB≈1/30時，再將MN增大，在兩種MN交替處的“接頭點”，同一AB對兩種MN都進行觀測，以便曲線圓滑。

表1 電測深極距表

m

3 測線布置與資料的處理、解釋

3.1 野外勘探測線布置

本次電法勘探測量儀器選用DUK-2型高密度電法測量系統，可實現多路電極的供電電極與測量電極的自動轉換，具有轉換速度快，工作效率高，操作簡便，人為操作失誤因素小，實時監視等優點。高密度電法探測縱剖面測線基本上沿隧道穿越中線布設，每條測線共60個電極，電極點距為5 m，測線長約300 m，沿隧道中線共布置3條測線，如圖3所示，相鄰兩條測線有長約150 m的重合段。本次探測是為了查明隧道中線上的地層分布情況、斷裂發育位置及分布范圍、隧道圍巖的完整性程度等。要求探測深度不小于隧道底板深度，達不到深度的局部地段采用電測深進行補充探測。

3.2 探測資料的處理與解釋

探測資料解釋是在分析擬建場地內地層巖性與電阻率對應關系的基礎上，依據探測電阻率值劃分電性層，分析不同電性層與地層巖性、破碎帶等之間的對應關系，然后根據探測剖面上的電性變化確定相對應的巖土層分布、構造發育位置及范圍、地下水分布情況等，并形成電性剖面圖作為成果圖件。

從高密度法反演圖可看出(見圖4)，該隧道的第四系厚度2 m～4 m，局部見基巖出露。隧道出入口處的視電阻率在140 MΩ～400 MΩ之間，解釋為五通組砂巖、粉砂巖，隧道出口處地層視電阻率略低于入口處，解釋為五通組粉砂巖。隧道入口80 m～270 m處視電阻率一般大于800 MΩ，解釋為五通組石英砂巖。在隧道入口126 m～151 m及197 m～230 m處視電阻率與圍巖之間存在明顯的差異，解釋為破碎帶。

圖5為2號隧道電測深等值線圖，從該圖可以看出，電測深法探測成果與高密度圖像基本吻合，在隧道軸線方向的中部反映了一低阻體的存在，解釋為破碎帶。需要說明的是，本次電測深作為補充探測手段，探測點距布設距離較大，約40 m，導致測點間距偏大，測得數據比較離散，繪制的電測深等值線圖就會有一定的偏差，范圍較小的破碎帶反映不明顯。

根據鉆孔ZK2-5X(該鉆孔位置參見圖3)資料，46 m～67 m深度范圍內為泥質粉砂巖，構造裂隙極發育，巖體結構極為破碎，呈碎塊狀、碎屑狀。該層上覆巖層為砂巖和石英砂巖，通過對比隧址地質測繪資料、鉆孔資料以及電法探測資料成果可以看出，電法探測成果較準確的反映了沿隧道中線的地層分布情況以及破碎帶的分布位置、范圍，為隧道工程的掘進施工和支護方案的選擇提供了直觀、準確的地質資料，由此可得出電法探測技術適用于山丘隧道勘察，且探測精度較高，滿足工程建設需要。

4 結語

1)高密度電法與傳統電阻率法相比的優點主要有：a.電極布設簡化，避免了頻繁更改電極設置而導致的故障、干擾等不利因素，提高探測質量；b.自動采集和收錄數據，工作效率高，避免了人工操作誤差和錯誤。2)通過對比鉆孔資料和電法探測成果可得出電法探測技術適用于山丘隧道勘察，且探測精度較高，滿足工程建設需要。3)由于地下地質體存在著各向異性，并且受布極方式、電極點距以及地下巖體裂隙水等因素的影響，探測結果會出現一定的偏差，因此探測資料解釋要結合場地工程地質測繪資料、鉆探資料進行綜合判斷，以提高探測成果的精確度。

[1] 李 富,劉樹才.高密度電阻率法在工程勘察中的應用[J].工程地球物理學報,2006(5)：32.

[2] 楊學義,蔡光桃.高密度電阻率法在基巖面探測中的應用[J].巖土工程,2007(1)：10.

[3] 李金銘.地電場與電法勘探[M].北京:地質出版社,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

劉曉忠(1982- )，男，工程師； 徐帥陵(1976- )，男，高級工程師； 劉繼朋(1990- )，男，助理工程師

U452.1

A