身份证号:5129221978****7478 四川成都 610000
摘要:我国复杂的山区地形地质条件都对公路隧道的工程建设带来了许多影响,采用先进的技术手段,在公路隧道建设的前期勘察过程中发现隐伏不良地质,在设计阶段做好处治预案,提前防范才能使后期工作更加有序安全。本文论述了电磁法在在公路隧道勘察中的具体应用,分别从公路隧道地质选线、地层岩性判识、褶皱构造勘探、断层构造勘探等方面以具体研究公路为实例,介绍了应用效果,同时对部分勘探成果的可靠性给出了判定原则。磁勘探在公路隧道勘察中逐步发展成了一种重要技术手段,在实际工作中应用效果良好,以电阻率区分地层岩性、地质构造、岩溶不良地质等效果明显,电磁法勘探结果可能够用来对岩体完整性进行判断,应用电磁法技术进行隧道勘察是可行的。为后续科研及生产工作中理应更进一步研究,选择更好的处理方法,提高解释电性参数的准确度提供参考。
关键词:电磁法;山区公路隧道;应用研究;
1引言
我国复杂的山区地形地质条件都对公路隧道的工程建设带来了许多影响,采用先进的技术手段,在公路隧道建设的前期勘察过程中发现隐伏不良地质,在设计阶段做好处治预案,提前防范才能使后期工作更加有序安全。
工程物探的探测对象是自然界的地质体,不同的地质体虽然有各自固有的物性特征,但当与不同的围岩组合,甚至不同的地形地貌条件都将其原有的物性特征产生明显的影响,造成在数据采集时可能产生假象,同时物探资料数据处理具有多解性,对资料真实反映地层信息造成干扰。
基于电磁法适用于隧道勘察中并对拟解决问题进行了关键技术研究,本文主要讨论电磁法在实际应用中能解决的隧道勘察的各种地质问题,对资料处理解释主要依据前文章节所研究方法进行。现阶段电磁法技术在公路隧道主要运用有以下几点:前期隧道选线工作、地质构造探查、寻找岩性分界面、探查不良地质体、围岩级别的划分等。下面将结合实例,对电磁法解决的不同问题进行论证。
2.公路深埋隧道地质选线
山区公路隧道建设难度大,通常为整条路线的控制性工点,会对整个工程的投资建设产生重要影响,一般来说会有几个设计方案可供比较。我国西部山区隧道建设存在以下几个特点:海拔高、切割深、埋深大、气候恶劣构、造复杂等,调绘结合钻探的常规地勘方法对隐伏体勘察困难重重。科学的利用电磁法可以在公路隧道选线中取得良好效果。
以省道210线马尔康卓克基至小金段公路升级改造梦笔山隧道为例,研究电磁法勘探技术在公路隧道选线所发挥的作用。拟建K、B6 线梦笔山隧道进口位于马尔康市卓克基镇纳足村,出口位于马尔康州小金县木城村。根据工可和初步调查揭示,隧道位于抚边河断裂带和松刚断裂带之间的挤压区,隧道围岩较差,本次物探要求探查两条隧道的围岩稳定情况,进而进一步确定隧道的线位的走向。场地出露的地层为三叠系上统罗松空多组、新都桥组、侏倭组,场区基岩主要为变质砂岩、炭质板岩,局部存在千枚岩,其中炭质绢云板岩、千枚岩构造裂隙发育较弱,是不透水岩体。综合K线梦笔山隧道及B6K线梦笔山隧道勘察成果,B6K线较K 线隧道岩性上,千枚岩分布更多更广,反映在物探电阻率上,由于岩体本身电阻率更低,更易风华破碎。电阻率较变质砂岩、板岩更低,且B6K线受局域断裂更近,推测部分异常为次级断裂直接影响或穿越带,此段视电阻率反映更为凌乱,且延伸为带状低阻区,从物探反映成果图解译来看,比较而言,K线物探解释的地质围岩条件相对要略好于 B6K 线,综合各种地质情况选择K线方案更为合适。
3.公路深埋隧道地层岩性及褶皱构造勘察
隧道为岩体内部开挖掘进形成的构筑物,其整体稳定性受周围岩石影响。隧道不同岩性围岩、以及完整围岩会褶皱构造之间电性特征不同,因此可以采用电磁法进行岩性划分及褶皱构造识别。在不同地层接触时,接触层面由于岩体性质的差异往往会照成层间结合差,地下水发育等现象,会对隧道开挖产生不利影响。在褶皱比较强烈的地区,在构造作用下,岩体完整性会遭到破坏,岩石强度降低,在背向斜核部可能会成为储水区域,这些都会在对公路隧道穿越带来不利影响,因此,褶皱构造也是隧道勘察中重点要解决的问题之一。
以桃巴高速米仓山隧道为例,说明电磁法在在岩性识别及褶皱构造中的应用。米仓山隧道总长接近14千米,是国内第二长的已建成公路隧道,隧道穿越沉积岩和火成岩,桩号AK50 附近存在复向斜构造。本次论文研究中对大量隧道进行统计,得出了以下几点判断岩层分界面可靠性的经验结论:(1)从地质上来看,所测目标地层厚度均匀且均满足分辨率要求,地层间有足够分辨的电性区别,即使地层为隐伏地层,仍可以通过电磁法技术来确定地层界限,并且准确率较高;(2)在所测目标地层厚度不均匀,但电性有一定差异,地质界限清晰的情况下,通过正确的模型建立,结合调绘及钻孔情况,也可以较为明确的分出地层界限;(3)所测目标地层厚度不均匀,电性特征接近,且地层倾角不大时,较难以通过电磁法进行分辨,尤其是对于埋深较大的水平地层,需要结合钻探及测井资料,进行约束校正,才有可能分出不同地层分布;(4)对于地层倾角较大或近直立地层,钻探基本无法进行地层划分,若各地层厚度及电性差异均满足分辨率要求,此种情况下结合地质调查提前建立正确的地质模型,通过合理的参数选择能取得宏观岩性分布情况。
4.公路深埋隧道断层构造勘察
在公路地质选线时,应尽量避开活动断裂区域。隧道设计施工也应加强对断层不利影响的考虑。通过电磁法勘探,可以对断层规模、延伸及影响范围等方面进行探查。
以雅安至石棉高速公路为例大相岭隧道为例,大相岭隧道位处四川省雅安市荥经县与汉源县交界处的大相岭,隧道位于成都平原与山区的过渡带,为深切割高中山区,山峦起伏、地形复杂,相对高差超过2000m。隧址区主要岩性为流纹岩,出口附近局部存在白云岩。通过电磁法勘探成果图可以看出,电阻率除了客观反应了洞身处的地质情况外,对原有地质进行了较好的补充与拓展,对断层特征展示的清晰而准确。在电磁法成果图里面,分布对推测断层进行命名,依次从Fw1~Fw11,我们可以根据物探成果直观的看出相应断层的里程桩号、宽度、是否对隧道洞身产生影响等,同时结合已知资料可以进一步推测断层倾角、富水程度等信息,隧道已经通车,物探成果对后期施工起到了较好的指导作用。
5.结束语
本文论述了电磁法在在公路隧道勘察中的具体应用,分别从公路隧道地质选线、地层岩性判识、褶皱构造勘探、断层构造勘探等方面以具体研究公路为实例,介绍了应用效果,同时对部分勘探成果的可靠性给出了判定原则。磁勘探在公路隧道勘察中逐步发展成了一种重要技术手段,在实际工作中应用效果良好,以电阻率区分地层岩性、地质构造、岩溶不良地质等效果明显,电磁法勘探结果可能够用来对岩体完整性进行判断,应用电磁法技术进行隧道勘察是可行的。由于电阻率影响因素非常多,还有大量的研究工作需要做。后续科研及生产工作中理应更进一步研究,选择更好的处理方法,提高解释电性参数的准确度。
参考文献:
[1]陈理,秦其明,王楠等.大地电磁测深正演和反演研究综述[J].北京大学学报(自然科学版), 2014. 50(5):979-984.
[2]封崇德,赵虎. 2011.高频大地电磁测深在米仓山特长隧道勘察中的应用研究[J].兰州交通大学学报,2011. 30(04):49-53.
[3]李斌,封崇德,赵虎等.公路深埋特长隧道物探勘察中大地电磁法典型地质模型正演数值模拟[J].地质灾害与环境保护,2012.(s1),193-196.