綜合物探法在礦山隧道勘查中的應用

張桃榮，雷 宛，林劍凱，田銀川，尹美琳

（成都理工大學地球物理學院 四川 成都 610059）

隨著我國采礦業的飛速發展，為節約工程量，經常會修建地下礦山隧道來節約人力物力，綜合物探在礦山隧道勘查中起到了很大的作用，物探技術也將成為我國礦山隧道建設乃至經濟建設的尖兵。本次研究隧道位于新疆伊寧縣，本段線路穿越天山山區，地形切割大，風化強烈，穿越長度331.66m，屬于山嶺隧道。本次物探勘查目的是運用地球物理方法，查明工區的覆蓋層厚度、基巖起伏形態、巖性分界線及不良地質體（隱伏斷層、節理裂隙破碎帶等）的展布情況。

1 區域地質及地球物理概況

1.1 地質概況

隧址區及其附近地區出露地層主要為第四系沖洪積層（Q4al+pl）、崩積層（Q4col）、坡殘積層（Q4dl+el），下伏華力西期中期侵入巖（）二長花崗巖、鉀長花崗巖、黑云花崗巖，及志留系上統（S3）石灰巖、凝灰巖及泥灰巖[1]。

1.2 地球物理條件

根據工程地質調繪以及鉆探資料揭示，場區內巖石因風化程度不一、巖性變化接觸帶或破碎帶的存在引起地震波速度發生改變，這為地震反射勘探提供了前提，同樣這些地質情況的變化引起電阻率變化不一，為音頻大地電磁測深提供了前提。

2 野外工作測線布置

物探勘查采用淺層地震反射波法及音頻大地電磁測深法進行綜合勘查，完成地震剖面3條，隧道主軸縱線剖面1條長度440m，隧道進口與出口橫測線剖面兩條各240m，總計920m；完成陸地音頻大地電磁測深剖面3條，隧道主軸縱線剖面1條長度425m，隧道進口與出口橫測線剖面兩條各250m，根據醉倒主軸縱線反演結果存在物探異常的情況在對應位置，增加一橫測線，長度50m，總計長度975m，同時對ZK1、ZK2兩個鉆孔進行了波速測試[2]。

3 成果資料分析

3.1 地震探結果

根據地震縱波反射的時間剖面圖可以識別且能較好的連續追蹤的有效反射波組主要有3個，為T1、T2和T3反射波組。根據時間剖面來看，反射波組T1，反射能量總體相對較弱，連續性較好，結合速度綜合分析，推測T1為較為松散的覆蓋層與強風化層界面產生的反射波組。反射波組T2，反射特征明顯，連續性較好，反射能量稍強，結合速度綜合分析，推測T2為強風化層與中風化層界面產生的反射波組。反射波組T3波組，反射特征明顯，連續性較好，反射能量強，分布于基巖內部，結合速度綜合分析，推斷為巖面以下各地質分層面的反射。在K0+310m～370m位置存在異常，縱波的反射時間剖面，反射波組同向軸發生突變，出現錯斷的現象，初步推測為斷層破碎帶[3]。

3.2 音頻大地電磁測深勘探成果

根據音頻大地電磁反演剖面的電阻率總體分布特征看，整個剖面電阻率分布特征相對簡單，呈從地表往下依次增大變化，淺部橫向變化相對變化較大，說明淺部巖性風化程度不一，現對該剖面電阻率異常特征及具體推斷解釋結果詳見下：

物探里程樁號0m～100m，該段位于隧道進口段，電阻率數值在200Ω·m以下，推斷隧道穿越淺層為第四系覆蓋層及角礫土，巖石極破碎，隧道開挖易產生坍塌和滑坡、崩塌，應注意基坑排水和支護。

物探里程樁號.100m～300m，該段隧道穿越段，電阻率橫向依次增高，末端電阻率下降，推斷隧道穿越強風化基巖，巖石破碎。

物探里程樁號300m～375m，該段隧道穿越段電阻率橫向變化大，低阻向大號里程方向下傾，推斷隧道穿越一斷層破碎帶，巖石極破碎。

根據縱線反演結果存在物探異常的情況在對應位置，增加一平行測線，該測線平行隧道縱線右50m，中心為K0+345，在物探里程Z2K0+380m附近電阻率呈低阻特征向大號方向延伸，異常范圍30m～65m，推斷為斷裂構造或破碎帶，該破碎帶與縱線應為同一破碎帶。

3.3 勘探結果綜合分析

根據物探資料，結合地質調繪、鉆探成果，繪制解釋剖面圖如圖1所示。地下介質可以初步的分為三層：第一層為第四系松散土和強風化花崗巖混合的角礫土覆蓋層，以強風化花崗巖為主，以土質填充，極其破碎。隧道軸線表層都有分布，厚度不均勻，一般為2m～12m，有些位置較薄，甚至沒有，進出口位置覆蓋層厚度比較大，最厚可達到19m，縱波波速為700～1850m/s；第二層介質為二長花崗巖和黑云花崗巖，劃為強風化層，強風化層厚度較大且不均勻，厚度在4.3m～26.3m不等，縱波波速為2950～3950m/s；第三層介質為二長花崗巖和黑云花崗巖，劃為中風化層，裂隙發育，巖石較破碎，縱波波速為4100～4800m/s。在K0+340處，地震勘探數據表現波速低和波形絮亂異常，電阻率橫向變化梯度大，呈向大號方向下傾趨勢，推測為斷裂構造或破碎帶，帶寬約20m～60m，巖石極破碎，穩定性差，有一定的透水、導水性，對隧道影響較大。隧道進出口，表層松散土或角礫土和強風化層厚穩定性差，易失穩變形。

4 結論

圍繞本次工程物探任務，采用淺層地震反射與音頻大地電磁結合鉆孔資料互相驗證、互相補充所進行的綜合勘探，在本測區是行之有效的，在勘查中所采用的物探方法具備反映地層形態的功能，能夠收到良好的勘探效果，應該推廣應用。