時彥芳

山東省地礦工程勘察院，山東濟南，250014

綜合物探方法在309國道馬石店隧道勘察中的應用

時彥芳*

山東省地礦工程勘察院，山東濟南，250014

在309國道馬石店隧道勘察中，利用高密度電阻率法和淺層地震波法進行勘察，為勘察設計提供依據(jù)。實踐表明以高密度電法為主、淺層地震折射波法相輔助進行物探勘測，通過綜合比較，在查明風化層和基巖分界及隱伏構造方面，取得了不錯的效果。

工程地質勘查 高密度電阻率法 淺層地震波法

0 引言

物探技術在隧道勘察中發(fā)揮著越來越重要的作用，由于各種物探方法都有一定的應用前提，對應著不同的優(yōu)勢和局限，加之實際勘察中存在復雜的地質和地形條件，它們都對最終的物探勘察成果解譯有較大的影響，所有用單一的物探方法一般難以查明或解決對應的地質工程問題，在實際工作中，常采用綜合物探方法進行解決【1】。本案例中，乳山309國道所經(jīng)馬石店山地質情況復雜，因而用高密度法和淺層地震波法對圍巖地質條件進行探測，保障隧道安全施工。

本工區(qū)表層為第四系山前洪積物，根據(jù)測區(qū)地層分布條件分析，粘土、殘積土、中風化礫巖、砂巖、砂巖夾泥巖三者之間存在明顯的（或懸殊的）波阻抗差和電阻率差，這是本區(qū)采用淺層地震和高密度電法的物理前提條件，該物理條件可以滿足在本區(qū)采用淺層地震和高密度電法的物探條件（見表1）。

1 隧道勘探方法選擇

1.1 高密度電法

高密度電阻率法的基本原理與常規(guī)電阻率法完全相同，都是以地殼中巖石和礦石的導電性差異為物質基礎，通過觀測與研究人工建立的地中電流場（穩(wěn)定場或交變場）的分布規(guī)律進行找礦和解決地質問題的一組電法勘探分支方法【2，3】。其可以在一條觀測剖面上一次性布置數(shù)十根甚至上百根電極，通過對電極自動轉換器的控制，實現(xiàn)電阻率法中各種不同裝置、不同極距的自動組合，從而一次布極可測得多種裝置、多種極距情況下多個視電阻率參數(shù)，因而無論從效率、成本還是實時處理方面都明顯優(yōu)于傳統(tǒng)電法【4，5】。其中α排列(溫納裝置A M N B)，β排列(偶極裝置A BM N)，γ排列(微分裝置) 和聯(lián)合剖面是常用裝置，由于溫納裝置具有垂直分辨率高的優(yōu)點，本次勘察采用α排列(溫納裝置A M N B)，其中A、B為供電電極，M ，N為測量電極，電極數(shù)為60根。

1.2 淺層地震波法

利用地震波的折射原理，對淺層具有波速差異的地層或構造進行探測，其具有較強的橫向分辨能力，與高密度電法綜合探測，起到了較好的互補和綜合作用【6】。

表1 工區(qū)各介質巖體縱波速度參數(shù)表Table 1 Various medium rock mass compressional wave velocity parameter list in work area

1.3 兩種方法應用前提條件【7~9】

本次勘察主要任務是查明馬石店隧道K119+439（進口）及出口所經(jīng)過區(qū)域地質情況，劃分風化帶與完整基巖分界面，查明隱伏的斷裂帶。由于風化帶相對于完整基巖為疏松物質，因此上層風化帶的地震波速和電阻率一般都低于基巖的地震波速度和電阻率；當基巖存在斷裂或裂隙等隱伏地質構造時，構造處巖石相對破碎，相對于完整基巖為疏松物質，其地震波速度和電阻率一般都低于完整基巖的地震波速度和電阻率，所以應用地震勘探方法和高密度電法可以探測到斷裂和裂隙等隱伏地質構造，對基巖和風化帶進行劃分【10】。

2 應用分析

2.1 高密度電法資料解譯與處理

通過對高密度電阻率法資料進行分析處理，可以較直觀的確定風化層厚度，查明基巖中的斷裂、裂隙構造。風化帶和斷裂相對周圍基巖為低阻體，在勘測中將產(chǎn)生低阻異?！?】。一般來說，高密度視電阻率斷面等值線圖視電阻率的變化，大致反映地下巖體電阻率的變化。由低阻異常的位置和形態(tài)可推測出地質構造的位置和產(chǎn)狀。以電極號為橫坐標，測量深度為縱坐標，繪制高密度視電阻率斷面等值線圖，等值線上標注的數(shù)字為視電阻率值，單位為?·m。隧道進口K119+439及前后各10m處分別布置一條物探線，方向垂直隧道縱向線。根據(jù)高密度視電阻率斷面圖分析，結合有關地質資料，推斷出進洞口K119+429-449號樁段，兩側巖石較為破碎，節(jié)理裂隙較為發(fā)育，左側19m處，存在明顯一條風化破碎裂隙，受該裂隙影響，巖石較為破碎，深度已作用到14m左右（見圖1）。

沿隧道縱斷面K119+439- K119+715布置一條物探線。根據(jù)高密度視電阻率斷面圖，結合有關地質資料分析，K119+429-K119+705號樁縱向剖面，電阻率小于90?·m，為風化層，大于90 ?·m，小于160?·m為中風化基巖。水平120m處，電阻率成梯度狀，推斷為節(jié)理構造，該構造兩側巖石較為破碎。樁號k199+688處，兩側巖石風化破碎較為嚴重（圖2）。雖然地電差異明顯，但測區(qū)地質構造復雜，考慮電測深條件性和局限性，為更準確查明隱伏構造，用淺層地震波法進行驗證，為半定量提供更充分的依據(jù)。

2.2 淺層地震波法資料解譯與處理

K119+440-688號樁縱向剖面，地震剖面同相軸明顯殲滅復合，不連續(xù)，與電測深解譯相互驗證，推斷為節(jié)理構造，該構造兩側巖石較為破碎，樁號k199+688處，兩側巖石風化破碎較為嚴重（圖3）。

3 討論

高密度電法為主，淺層地震折射波勘探相輔助是目前許多實際工作中常用到的勘察方法。此方法具有自動化程度高、工作效率高、地質資料形象直觀等特點，能以快捷高效的方式獲得豐富的地質信息，進行二維或三維分布的圖像重建后，能更清晰的反映地質結構，為工程勘探帶來了方便。結合地質調查資料或鉆孔資料，可以較為準確地推測出地質體形態(tài)和產(chǎn)狀。高密度電法比較適合對高、低電阻率介質體進行劃分，反映分界面的起伏狀況。在山區(qū)等地質情況復雜地區(qū)進行勘探，相對其他電測深方法，可取得較為理想的探查效果。淺層折射波法勘探，對于確定基巖深度、確定基巖起伏程度效果比較好。測區(qū)山體基巖附于表層風化帶之下，保存完整程度較高，適合用淺層折射波法進行勘探【11】。

圖1 馬石店隧道進口橫向斷面圖Fig 1 The crosswise sectional drawing of Mashidian tunnel imports

圖2 馬石店隧道K119+440~K119+688號樁縱向斷面圖Fig 2 Longitudinal sectional drawing of Mashidian tunnel K119+440~K119+688 number pile

圖3 馬石店隧道k119+440-688號樁縱向cdp剖面圖Fig.3 Longitudinal cdp sectional drawing of Mashidian tunnel k119+440-688 number pile

在309國道馬石店隧道勘察工作中，應用高密度電法為主，淺層地震折射波勘探相輔助的綜合物探方法，取得了不錯的效果。由獲得的cdp剖面圖及電阻率斷面圖，并根據(jù)其上的異常反應特征推斷解釋出破碎帶的分布范圍，與地質調查資料和鉆孔資料吻合較好，對以后的隧道設計工作具有指導意義。

1 杜良法，何國強，黃壯遠. 地球物理方法在環(huán)境污染監(jiān)測及治理方面的應用[J]. 山東國土資源，2008，24(6)：53～55

2 李金銘. 地電場與電法勘探[M]. 北京：地質出版社，2005

3 劉曉東，張虎生，朱偉忠. 高密度電法在工程物探中的應用[J]. 工程勘察，2001，29(4)：25～56

4 王梅生，胡永貴，王秋成，等. 高密度地震數(shù)據(jù)采集中參數(shù)選取方法探討[J]. 勘探地球物理進展，2009，32(6)：404～408

5 程志平. 電法勘探教程[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社，2000

6 周孝宇. 綜合物探方法在隧道勘察中的應用[J]. 西部探礦工程，2006，18(12)：167～168

7 韋紅，朱仕軍，譚勇. 地震相干體技術在識別小斷層和裂縫中的應用——以川西地區(qū)沙溪廟組為例[J].山東國土資源，2009，25(5)：356～361

8 傅良魁. 應用地球物理教程——電法勘探[M]. 北京：地質出版社，1991

9 李金都，王學潮. CSAMT新技術探測南水北調西線工程區(qū)斷層研究[J]. 人民黃河，2004，26(1)：42～43

10 徐伯勛，白旭濱，于常青. 地震勘探信息技術提取、分析與預測[M]. 北京：地質出版社，2001

11 周正中. 綜合物探方法在地裂縫探測中的應用[J]. 工程地球物理學報，2008，5(6)：15～18

APPLICATION OF COMPLICATED PHYSICAL EXPLORATION METHOD IN 309 NATIONAL HIGHWAY MASHIDIAN TUNNEL INVESTIGATION

Shi Yanfang

Shandong Geo –Engineering Exploration Institute，Jinan ,Shandong，250014，China

Mashidian tunnel is explored by using high-density resistivity method and shallow seismic method，high-density electrical is main，assisted by shallow seismic refraction method. through a comprehensive comparison，the boundary between Regolith and bedrock， as well as the buried structure，can be identified to provide a basis for the survey and design.

engineering geology investigation，high-density resistivity method，shallow seismic method

P631.322+P631.426

A

1006–5296（2011）02–0121–04

時彥芳（1983～），男，測繪及物探專業(yè)，助理工程師

2010-08-06