高密度電法應(yīng)用下的隧道工程論文

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1高密度電法原理

高密度電法的基本原理與傳統(tǒng)的電阻率法完全相同，都是以巖土體的導(dǎo)電性差異為基礎(chǔ)來(lái)研究地層在人工施加電場(chǎng)的作用下傳導(dǎo)電流的分布規(guī)律，從而通過(guò)研究地層的視電阻率變化來(lái)分析巖土層的巖性、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造等特征。其主要特點(diǎn)為一次性布置多個(gè)電極，通過(guò)自動(dòng)控制轉(zhuǎn)換裝置對(duì)所布設(shè)的剖面進(jìn)行自動(dòng)觀測(cè)和記錄；兼具剖面法和測(cè)深法的功能；采集速度快，獲取的地電信息豐富；能根據(jù)探測(cè)目的靈活選擇合適的測(cè)試裝置

2工程實(shí)例及分析

某高速公路擬建隧道位于浙江省東南部，地貌為低山丘陵區(qū)。地質(zhì)資料表明，丘陵表部分布薄層殘坡積含黏性土碎石，灰黃色，稍密。下伏基巖為晶屑玻屑凝灰?guī)r，紫灰色，全風(fēng)化呈砂土狀～碎石狀，厚度一般較小。本次物探工作的主要目的是查明隧道圍巖斷層破碎帶的位置、分布特征和富水狀態(tài)，為隧址區(qū)的工程評(píng)價(jià)和設(shè)計(jì)施工提供科學(xué)依據(jù)。斷層的總體特征是二維板狀體，向下延伸很深。相對(duì)于圍巖介質(zhì)的電阻率，斷層可表現(xiàn)為高阻斷層或低阻斷層，這取決于斷層的性質(zhì)、破碎帶寬度、膠結(jié)程度、含水特征、巖脈侵入等特性及圍巖電阻率特性。一般來(lái)說(shuō)，新活動(dòng)斷層，電阻率值較低，斷層越老，膠結(jié)程度越強(qiáng)，電阻率值越高；斷層破碎帶越寬，越破碎，電阻率相對(duì)較小；地下和地表水越豐富，電阻率越小；張性斷層少水，則為高阻，張性斷層富水，則為低阻；有巖脈順斷層侵入，多為高阻。因此，斷層與隧道周圍巖體的電阻率差異為開(kāi)展高密度電法工作提供了良好的前提條件。根據(jù)隧道埋深及分辨率要求，采用工程中最常用的溫納裝置，該裝置受地形和地表不均勻體的干擾小，是公認(rèn)的最穩(wěn)定的裝置，10m電極距，沿隧道線位布置了一條高密度電法測(cè)線。高密度電阻率法的數(shù)據(jù)處理是將野外觀測(cè)采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)儀器自帶的傳輸軟件，傳送到計(jì)算機(jī)上，再采用RES2DINV二維反演軟件處理。在處理中首先對(duì)少數(shù)畸變點(diǎn)進(jìn)行剔除，主要是剔除一些受接地不好電極影響的壞數(shù)據(jù)和采集系統(tǒng)自帶的隨機(jī)高斯干擾數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行地形校正，最后利用圓滑約束最小二乘法進(jìn)行二維反演計(jì)算，迭代次數(shù)3～5次，最終獲得電阻率等值線剖面圖。這些圖件形象直觀地反映出地電斷面的電性分布和構(gòu)造特征，大大提高了分析解釋效果和精度。在等值線圖上根據(jù)視電阻率的變化特征，結(jié)合相關(guān)地質(zhì)資料，做出地質(zhì)解釋，繪出地質(zhì)解釋圖。

3結(jié)語(yǔ)

斷層破壞了巖體的連續(xù)性和完整性，是一種不良地質(zhì)體。在隧道工程建設(shè)中，斷層的存在不僅影響施工安全，還會(huì)影響隧道穩(wěn)定性。因此，必須需采取有效的手段查明隧道區(qū)的地質(zhì)情況，為隧道設(shè)計(jì)與施工提供準(zhǔn)確可靠的地質(zhì)資料。一般而言，僅用鉆探方法調(diào)查斷層，不僅勘察的費(fèi)用大，而且有可能“漏”掉斷層，存在很大的工程隱患。本文在隧道勘察過(guò)程中，通過(guò)高密度電法資料，并布置了相應(yīng)的鉆孔驗(yàn)證，較為準(zhǔn)確地查明了隧道圍巖斷層破碎帶的位置、分布特征和富水狀態(tài)，彌補(bǔ)了鉆探以點(diǎn)代面的不足，提升了勘察效率和質(zhì)量，降低了勘察成本，起到事半功倍的效果，為隧址區(qū)的工程評(píng)價(jià)和設(shè)計(jì)施工提供科學(xué)依據(jù)。

作者：周志軍單位：浙江省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院