陳 喆

（廣西交通科學研究院有限公司，廣西 南寧 530007）

勘察是隧道工程建設(shè)的基礎(chǔ)性工作，其結(jié)果會直接影響工程規(guī)劃及后續(xù)工程建設(shè)質(zhì)量。在隧道勘探中，過去常用鉆探方法，但隨著時代的發(fā)展，隧道工程的復(fù)雜性逐漸提升，其建設(shè)環(huán)境也愈發(fā)苛刻，鉆探方法的多種弊端逐步顯現(xiàn)。物探方法的出現(xiàn)可有效彌補鉆探方法的不足，但其也具有一定的劣勢。實踐證明，若單獨應(yīng)用其中一種方法，難以保證隧道工程建設(shè)質(zhì)量。將兩種方法結(jié)合應(yīng)用到隧道勘察中，對增強勘察全面性有重要作用，也有利于提升勘察數(shù)據(jù)精度。現(xiàn)對隧道勘察中物探和鉆探方法結(jié)合應(yīng)用進行如下分析與論述，供參考。

1 鉆探、物探概述及其結(jié)合應(yīng)用意義

1.1 基本概述

從傳統(tǒng)意義上講，鉆探說的是利用機械設(shè)備在巖石層上鉆孔，通過鉆孔獲得所需地質(zhì)信息，如巖石層特性、土體結(jié)構(gòu)、含水層厚度、巖溶發(fā)育情況等，其優(yōu)點在于獲得地質(zhì)信息的直接性。隨著鉆探技術(shù)的發(fā)展，鉆探的含義有了進一步的變化，其鉆孔條件的豐富性逐漸提升，多種新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，如空氣鉆探、液動沖擊回轉(zhuǎn)鉆探等，相應(yīng)地，技術(shù)配套設(shè)備也得到了完善。然而，鉆探也有著明顯劣勢，如施工成本高、受場地限制大、獲得信息不具有普遍性等。

物探利用物理因素探索巖石層的物理性質(zhì)，通過物理學原理對其進行科學分析與解譯，從而獲得所需地質(zhì)信息。因為可利用的物理因素較多，其利用方法也存在明顯差異，所以物探技術(shù)種類也具有多樣性。常用物探技術(shù)包括高密度電法、瞬變電磁法、音頻大地電磁法、淺層地震法等。物探技術(shù)的優(yōu)點在于施工成本低、速度快、覆蓋范圍廣、獲得信息具有普遍性，其缺點也較為明顯，如易受干擾、數(shù)據(jù)準確性不高、對人員素質(zhì)要求高等。

1.2 結(jié)合應(yīng)用意義

物探、鉆探技術(shù)優(yōu)劣勢互為補充，鉆探可以彌補物探易受干擾、數(shù)據(jù)準確性不高的劣勢，物探可彌補鉆探受場地限制大、成本高、獲得信息不具有普遍性的劣勢。在隧道勘探中，根據(jù)實際隧道建設(shè)情況將兩者結(jié)合應(yīng)用，通過鉆探驗證物探所獲信息準確性，利用物探全面把握隧道建設(shè)環(huán)境水文地質(zhì)條件，可有效提高隧道勘察的準確性，也可避免后續(xù)施工風險的發(fā)生。因此，隧道勘察中物探、鉆探結(jié)合應(yīng)用具有重要意義。

2 隧道勘察中鉆探、物探結(jié)合應(yīng)用技術(shù)方法

2.1 高密度電法

高密度電法是一種基于直流電法、綜合四季測探與電剖面法優(yōu)勢的陣列勘探方法，它主要根據(jù)巖石介質(zhì)電阻的差異性，人工制造電場，通過運用電場原理對其分布特點進行科學分析，確定地質(zhì)視電阻率分布情況，從而獲得地質(zhì)結(jié)構(gòu)信息。該方法適用于水含量少的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，其優(yōu)點在于可通過觀察灰階圖像獲得直觀信息，缺點在于受地質(zhì)水層影響大。運用該方法獲得灰階圖像，若圖像呈層狀分布，即可判斷巖石層完整；如果圖像中層有橢圓或其他形狀的低阻色塊，則判斷存在破碎帶或中軟層等易滲水通道。利用該法獲得水文地質(zhì)信息時，為了保證最終測量結(jié)果的準確性，可運用鉆探對含水較多地質(zhì)層進行重新探測。

2.2 淺層地震法

淺層地震法主要利用巖石介質(zhì)地震波傳播規(guī)律，通過運用波動原理對地震波反射結(jié)果進行科學分析，從而獲得地質(zhì)結(jié)構(gòu)信息。該法適用于構(gòu)造帶探尋方面。運用此方法獲得波形若出現(xiàn)形狀相似、同相軸光滑、周期相同的情況，則判斷其為完整連續(xù)巖層；如果出現(xiàn)畸變、凌亂的情況，則判斷其為巖溶或破碎帶區(qū)域。要獲知其具體信息，則根據(jù)施工需要，在把握充分地質(zhì)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進行鉆探。

2.3 音頻大地電磁法

音頻大地電磁法主要利用大地電阻率與信號頻率，通過運用電磁場原理對兩者進行對比分析，根據(jù)分析所得波阻抗計算出介質(zhì)視電阻率，從而獲得地質(zhì)信息。該方法常用測量方式為標量測量，先搜集區(qū)域地質(zhì)材料，通過對區(qū)域水文地質(zhì)條件的了解，科學設(shè)計觀測系統(tǒng)，然后觀測并布設(shè)信號發(fā)射源，最后分析測量數(shù)據(jù)。要獲得具體地質(zhì)信息，則結(jié)合實際情況進行鉆探。

3 隧道勘察中鉆探、物探結(jié)合應(yīng)用實踐過程及結(jié)果

3.1 綜合勘察具體方法

隧道勘察需要充分考慮隧道地形、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、巖石風化程度、地表基巖露頭、地表植被、隧道埋深等多個因素。在隧道埋深參數(shù)大，且埋深參數(shù)大的段落在總體隧道段落中占比達的情況下，若僅用鉆探，則勘察難度大，需要應(yīng)用鉆探、物探綜合勘察。實際隧道勘察過程中，關(guān)鍵工作在于對地質(zhì)巖層分布信息的獲取，以及對不良地質(zhì)條件及關(guān)鍵問題的全面探索。筆者認為，隧道勘察應(yīng)當先從了解隧道宏觀構(gòu)造開始，再進行局部巖石層特性定性定量分析，獲得科學的地質(zhì)信息，這表現(xiàn)在勘察方法的運用上，就是先運用物探，再運用鉆探。通過對當前隧道勘察方法的總結(jié)，得出如下綜合勘察方法：第一步，通過對隧道建設(shè)環(huán)境地質(zhì)資料的有效分析，進行1 ∶10000 地質(zhì)調(diào)繪，對環(huán)境地質(zhì)結(jié)構(gòu)及巖石層特性有基本的了解；第二步，針對關(guān)鍵問題，如巖溶、涌突水，進行1 ∶10000 地質(zhì)專項調(diào)繪；第三步，根據(jù)隧道實際情況運用物探技術(shù)，分層次、分類別解譯隧道環(huán)境地質(zhì)結(jié)構(gòu)及巖石層特性；第四步，基于以上工作進行鉆探，著重強調(diào)物探異常帶、含水量大巖石帶、重點段落、存在疑問的表層構(gòu)造帶的勘探；第五步，圍繞鉆孔開展多種實驗，如瓦斯壓力測試、取樣室內(nèi)測試、應(yīng)力測試等，獲得相關(guān)參數(shù)，并通過對勘察資料的全面分析，得出最終勘察結(jié)果。某隧道工程勘察方法如表1 所示。

表1 某隧道工程勘察方法

3.2 工程地質(zhì)調(diào)繪

根據(jù)實際調(diào)查地質(zhì)資料，對隧道建設(shè)環(huán)境進行1 ∶10000 地質(zhì)調(diào)繪，作初步統(tǒng)計量測工作，基本了解地質(zhì)結(jié)構(gòu)、巖石層特性以及巖石帶分布，并確定具體的勘察路線線位。以此為基礎(chǔ)，再次進行地質(zhì)調(diào)繪，詳細統(tǒng)計量測巖層產(chǎn)狀、節(jié)理裂縫、巖石層具體特性，把握關(guān)鍵地質(zhì)問題及不良地質(zhì)，為后續(xù)專項調(diào)查與物探、鉆探奠定堅實基礎(chǔ)。

3.3 地質(zhì)專項調(diào)查

物探所獲數(shù)據(jù)信息的準確性和隧道建設(shè)環(huán)境水文地質(zhì)條件的相關(guān)性較強，若水文地質(zhì)條件復(fù)雜，易出現(xiàn)涌突水情況，那么物探所獲信息就和實際地質(zhì)情況存在顯著差異。因此，要對水文地質(zhì)進行專項調(diào)查。在調(diào)查過程中，根據(jù)隧道地形地貌、地表水系以及地下水類型、排泄方向、補給、基準面、徑流等的差異性，劃分水文地質(zhì)單元，通過對不同單元地表地下水流量的有效監(jiān)測，獲取其水文參數(shù)，了解其水文特征，從而確定之后物探、鉆探重點區(qū)域。

3.4 綜合物探

以大地電磁法為例，首先，運用直流電測法測試隧道中具有代表性的巖石層的電性參數(shù)；其次，根據(jù)隧道實際情況進行物探，獲得相關(guān)物理參數(shù)，即電阻率；再次，結(jié)合專項調(diào)查中確定的重點區(qū)域，解譯地質(zhì)構(gòu)造、巖層分布及巖石特性；最后，對上述工作所獲地質(zhì)信息進行驗證，進一步確定后續(xù)勘察重點。

3.5 鉆探、測試與試驗

通過對上述工作所獲地質(zhì)信息的定性分析，進行重點區(qū)域鉆探，了解巖層結(jié)構(gòu)、地質(zhì)穩(wěn)定性，驗證物探結(jié)果。基于此圍繞鉆孔開展多種實驗，并通過對勘察資料的全面分析，獲得最終地質(zhì)勘察結(jié)果。若鉆孔顯示中上部為灰?guī)r，以下為泥質(zhì)粉砂巖，而地質(zhì)調(diào)繪結(jié)果表明這部分巖層結(jié)構(gòu)為向斜，則根據(jù)地理理論判定調(diào)繪結(jié)果正確。如果鉆孔顯示上部為粉砂巖、頁巖，下部位白云巖，而物探結(jié)果表明該孔區(qū)域無大型巖溶管道，通過對物探結(jié)果的分析發(fā)現(xiàn)，巖層質(zhì)軟，存在節(jié)理縫隙，則根據(jù)地理理論判斷物探結(jié)果正確。巖石接觸帶復(fù)雜區(qū)域易發(fā)生發(fā)生涌突水問題，某隧道工程通過對比物探和鉆探結(jié)果發(fā)現(xiàn)，物探推斷接觸帶和鉆孔差距不足4m，由此可見，物探能夠為鉆探指明方向。

3.6 實踐效果

米倉山隧道工程在地質(zhì)勘察中對物探、鉆探進行了綜合運用，實踐結(jié)果表明，隧道建設(shè)環(huán)境巖石層特性復(fù)雜，包含多種巖石，存在巖溶、煤層瓦斯等不良地質(zhì)。在實際施工建設(shè)中，進口掘進長度已經(jīng)多于3km，開挖后發(fā)現(xiàn)隧道巖石條件與勘察結(jié)果具有高度一致性。然而，因為受到不可抗因素及人為因素的影響，圍巖級別和勘察報告有所出入。而出口端掘進長度4km，巖石為堅硬閃光巖，其級別為Ⅲ，基本與勘察報告一致。因此，隧道勘察中鉆探、物探結(jié)合應(yīng)用對隧道工程建設(shè)有重要作用。

4 結(jié)束語

綜上所述，鉆探、物探是隧道勘察中常用的兩種方法，兩者各有其優(yōu)劣勢，且互為補充。在實際隧道勘察中結(jié)合應(yīng)用鉆探、物探，應(yīng)當先收集相關(guān)資料，進行一定比例的地質(zhì)測繪，從宏觀上把握隧道地質(zhì)結(jié)構(gòu)及巖層特性；然后進行水文地質(zhì)專項調(diào)查，再針對關(guān)鍵問題及不良地質(zhì)條件運用物探技術(shù)進行具體探查；最后運用鉆探技術(shù)對物探結(jié)果進行再次驗證，并通過對勘察資料的匯總分析，獲得具有全面性、準確性的勘察結(jié)果。