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摘要：地质勘察工作在我国工程建设行业中具有重要的作用，尤其是在公路桥梁工程中，当遇到隧道施工时，需要开展地质勘察工作探明地质结构条件，以及隧道洞身的地质情况和断裂发育情况，从而为施工设计提供更加科学的数据支持，提高隧道设计与隧道施工的科学性。本文对微动探测技术在浅埋隧道地质勘察中的应用进行了深入的研究与分析，并提出了一些合理的意见和措施，旨在进一步提高隧道地质勘察工作质量，为我国道路工程建设打下坚实的基础。
关键词：微动探测技术；浅埋隧道；地质勘察；应用分析；优化策略
浅埋隧道是指隧道最大埋深较小的隧道类型，隧道上部覆盖层不足隧道洞跨二倍的隧道区段则属于隧道浅埋段，隧道是当公路、铁路等工程施工时遇到了山岭阻碍，为了穿过山体而修建的构造物。在进行隧道开挖施工前，必须要探明开挖区域的地质构造结构信息，根据地质构造结构信息的特点对隧道开挖方案进行设计，从而确保隧道开挖施工的科学性和合理性，还能够保障施工人员的安全。微动探测技术是一种有效的地质勘察技术，具有高效率、高精准性、低成本的特点，因此在我国许多浅埋隧道的地质勘察工作中有着广泛地应用。
1工程概况
1.1隧道基本情况
本次工程拟建隧道位于H市两个村所之间的山体中，隧道最大埋深为75m，设计为双向六车道双线双洞隧道。负责本次施工设计的XS施工建设团队拟采用最小净距离的方案，主要分为南、北两条线路，南北进口隧道的辐净距约为6.6m，南北出口隧道的辐净距约为5.0m，该隧道的北线全长约为420m，南线全长约为430m，设计车速标准为40km/h。此次隧道工程内轮廊建筑界限的净宽度约为14.5m，外侧人行道2m，内侧检修车道宽度为0.8m，车行道净宽度为11.7m，总高度约为5m。隧道施工地址位于穿过山体的坳陷带中段，根据地址勘察工作人员的勘测结果显示，隧道施工地区有F1断裂地址构造，断裂宽度约为15m，长度超过1000m，产状200°∠70°-75°，为挤压条带发育，内部压碎碎裂程度较为严重，还存在着部分其他岩脉侵入的情况，整体属于扭性断层地址结构，断层整体走向沿着隧道的主轴线分布，从而使隧道的维护岩石界别降低。为了进一步检测隧道内部的破碎带不良地质的具体情况，XS施工技术团队拟采用微动探测技术对隧道内部的地质情况看展全方位的地质检测。
根据我国其他隧道施工的具体案例证明，微动检测技术在浅埋隧道类型中的地质勘测具有良好的应用效果，例如在深圳市地铁七号线隧道工程建设中，技术人员通过采用微动技术共计得到二个共18个探测点的速度剖面，并对地质结构中的花岗岩进行划分，从而使隧道工程的建设方案更加科学，取得了良好的应用效果，在把握隧道内部地质构造以及岩石分布的基本情况下，能够有效地降低施工难度[1]。
1.2微动探测技术简介
微动探测技术是利用了地球表面存在微弱波动的基本原理，地球表面的微弱波动来自于自然界的基本活动和人类的基本活动，自然界中的潮汐活动、分运动、气压变压运动、火山活动等都会产生相应的微弱波动，人类活动中的汽车运动乃至于人类行走都会产生一定的微弱波动，这些微弱波动会以振动的方式向外扩散，并且含有一定的能量，该能量主要是以面波的方式进行传播，通过对该能量面波的勘测，即可获得地质构造中的相应信息。微动探测中的振动源头主要可以分为自然活动和人类活动两大类型，这两个类型的振动分别对应着不同的频段，低频段信号主要反映的是地层信息，岩土工程所探测的主要是高频度信号，其振动源头一般是来自勘测点附近的交通振动、机械振动等，振动源头距离较近的情况下，微动波场中含有体波和面波两种类型，当振动源头较远时，微动波场中则主要以面波能量为主[2]。总体来说，微动是由体波和面波所组成的复杂振动形式，其中面波能量占微动波总能量的80%左右，面波中的大部分能量传播模式为基阶模式。虽然微动信号的振动幅度会随着时间和空间的变化而变化，但是在特定时间和空间内具有一定的稳定性，可以通过采用时空中的平稳随机过程对其描述。微动探测技术就是以平稳随机过程的理论为基础，从微动信号中获取面波的变化曲线，根据变化曲线和信息可以获得地质构造的横波传播速度，从而更加明确地掌握地质构造的基本情况[3]。
2微动探测技术的应用
微动探测技术是基于微动台勘测的地球物理勘测方法，其基本应用流程为：勘测台→微动观测波形记录→瑞雷波相速度频散曲线→面波相速度等值线图。观测台主要的作用是采集微动波的信号，并应用所设置的算法才能从多个勘测台中提取所探测的信号并将其记录，再由特定算法将其绘制成为瑞雷波速相速度频散曲线，再直接绘制等值线图，根据等值线图即可真实地反应出所探测区域内地址构造的变化，以及地址构造中的各种信息，所得出的结果较为精确[4]。
在本次工程中，XS施工技术团队拟采用圆形的勘测台，每个圆形勘测台中边缘部分设置五个检波器，圆形勘测台中心设置一个检波器，从而构成一个完整的数据采集系统，每个检波器之间的距离为6m，并设置组成勘测台阵，使其覆盖本次隧道工程的全部范围。
数据采集时微动探测技术应用中的核心环节，本次隧道工程所采用的微动探测仪器是由H市当地地质仪器厂所生产的一种标注型微动探测仪器，经过技术人员检测各项指标正常，不存在质量问题，能够满足本次隧道工程的微动探测技术应用需求。将各微动探测仪器采用无线的方式进行连接，通过GPS授时功能能够实现多台微动探测仪器同步采集数据。在实际施工过程中，按照设计方案所设计的观测系统沿着隧道线路逐点进行观测，每个观测点的观测时间都控制在了20分钟左右。因为本次隧道工程的地标环境较为复杂，存在有水泥路面、毛草地、荆棘地还有部分养殖场，地标环境类型总体多样；隧道工程建设地形起伏较大，既有平地也有斜坡；微动探测仪器与地面的接触环境较差，直接接触不够紧密，因此施工人员将周围区域内的草根、树干、砂石等全部清理，使微动探测仪器能够与地面连接紧固，从而能够提高勘测数值的精确性，防止因连接不够紧密造成勘测结果数据准确性较低的问题。测试前将周围区域的人员疏散，降低了人类活动对微动探测的影响，整体探测环境较为安静，干扰信号较少，所以勘测数据结果的准确性能够得到保障[5]。
3微动探测技术应用结果分析
在本次隧道工程中，沿着隧道的南北线共设置勘测线路两条，北侧线路勘测台阵的观测点为80个，南侧线路勘测台阵观测点为83个。根据北侧线路勘测台阵的观测结果显示，本次隧道工程的地质构造的速度剖面呈现以下特征：（1）在距离进出口较近的两侧，隧道洞身范围内微动波传播速度较慢，结合钻孔资料可以判断在隧道进出口附近，进口附近的隧道穿过了粉质黏土、残积性黏土、砂土和碎块伏强风化炭质粉砂岩，出口附近的隧道洞身穿过了砂土、碎块桩强风化炭质粉砂岩和碎裂岩石等。（2）结合钻孔资料，可以判断隧道中间部分主要穿过基层岩石，但是基层岩石的速度有着一定的差距，速度较快的区域内为较为完整的岩石，速度较低的区域内为较为破碎的岩石，面波向速度的变化结果可以说明该隧道内部地质构造的连续性较差，说明隧道洞身受到了附近断裂构造的影响，基层岩石的完整性被破坏。总体来看，本次隧道工程洞身区域的地质结构稳定性较差，因此需要采用特殊的施工方案，不能按照传统的施工方法开展施工，需要结合主要地质构造类型，采用特殊的隧道施工方法，重点是对隧道洞身结构加固，防止其出现塌陷等事故[6]。
4隧道工程施工开挖
为了保证本次隧道施工安全，防止因为爆破对隧道洞身稳定性造成的影响，结合本次隧道围护岩石变化较为多样的特点，XS施工技术团队拟采用三台阶七步的开挖方法，并以机械作为主要开挖方式，开挖设备的挖掘机经过检测能够满足本次隧道工程的开挖需求。因为当前本次隧道工程的双向洞已经全部挖通，XS施工技术团队对隧道内部和围护岩石的情况进行了详细的记录，根据与本次开挖的信息对比显示，微动探测技术对隧道洞体剖面的断裂情况探测结果较为准确，根据统计结果，岩土层的分界面、岩石的完整性和对应的位置探测结果准确率均在95以上，面相波速度数值与岩土层的情况密切相关，具体信息为：（1）Vr=150—300m/s，为含粉质黏土、残积性黏土与沙土状强分化碳质粉砂岩类型，对该部分采用人工电镐和挖掘机开挖，每0.5m开挖时间为2小时，没有采取特殊开挖措施。（2）Vr=400—500m/s，为碎裂岩土和碎块状强分化岩土类型，对该部分采用装配有破碎锤杆的挖掘机进行开挖，同时采用风镐进行修整，每0.5m的挖掘时间为2.5小时，没有采用特殊开挖措施。（3）Vr=500—650m/s，为碎裂岩土、碎块状强分化岩土和中分化岩土类型，中风化岩土破碎情况较为严重，对该部分采用装配有破碎锤杆的挖掘机进行开挖，同时采用风镐进行修整，每0.5m的挖掘时间为3小时，当开挖部分局部强度过大时，采用履带式潜孔钻机进行钻孔，从而为破碎锤杆提供切入点，该特殊措施取得了良好的效果，节省了局部强度过大区域的开挖时间[7]。（4）Vr=700—1000m/s，该区域内基层岩土较为完整，岩土整体强度较高，对该部分采用装配有破碎锤杆的挖掘机进行开挖，同时采用风镐进行修整，每0.5m的挖掘时间为10小时，在围护岩石强度较高的区域，采用履带式潜孔钻机进行钻孔，从而为破碎锤杆提供切入点，按时因为该区域内挖掘机连续作业时间较长，为了防止因局部过热导致破碎锤杆断裂，在作业过程中需要对其进行洒水降温，能够取得较好的效果，在保持挖掘效率的基础上，能够避免出现机械问题。
5微动探测技术在本次隧道工程中的应用效果评价
微动探测技术能够利用环境的微动波，根据微动波在岩体中的传播速度，能够较为准确地判断隧道地质构造中的信息，且基本不会受到场地条件的限制，具有低成本、高精准性、高效的地质信息探测手段，在本次隧道工程中的应用取得了良好的效果，详细探明了本次隧道内部的基本地质构造情况，从而为施工设计提供了科学的信息。在本次工程中，通过将微动探测技术与钻孔施工方式结合，得到了准确的隧道地质构造剖面图，面波频散速度等值线显示了隧道地质构造的变化，且对地质构造中存在的异常现象有着较为明显的反应，整体应用效果良好。根据微动探测技术的探测结果表明，本次H市的隧道工程应用微动探测技术探明了施工区域内的基本情况，结果较为可靠，经过与实际开挖结果对比，准确率在95%以上，因此可以证明微动探测技术对于隧道的地质开挖探测工作是具有较好指导作用，可以帮助工程团队更加清晰地了解隧道内部的地质构造信息，从而为施工设计方案提供科学的数据支持，优化隧道施工方案，可以为同类型的工程提供参考与借鉴作用[8]。
结束语
综上所述，本文结合H市的具体隧道工程，对微动探测技术的实际应用效果进行了阐述，结果证明微动探测技术具有良好的应用效果，希望可以对其他同类型工程施工起到一定的借鉴和帮助作用，从而不断提高我国隧道工程建设质量，促进我国道路工程更好地发展，为我国社会现代化建设提供有力的支持。
参考文献：
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