微分電測深法在隧道地質勘查的作用

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目前，隨著基礎設施的不斷建設，隧道的地質災害也是頻發。為了保證在隧道在施工過程中順利進行和人員安全，對于隧道存在復雜地質情況下，物探方法可以作為初期的一種高效率的勘探方法，可以有效推測不良地質體的埋深及范圍，為隧道的設計、施工提供有效的參考。其中，微分電測深方法以其獨特的工作方式，較好的場地適應能力而廣泛應用于工程地質勘察、巖溶勘查等領域。該方法最早是由鐘世航教授在1992年提出，莊浩等微分電測深方法對水平層狀和球體的響應進行數值模擬。國內學者開展關于微分電測深法在水文、巖溶、礦山中的應用研究工作，特別是地下巷道的拐角以及復雜地形下具有較好的應用效果。本文開展微分電測深法在探測萬香侖隧道不良地質體的應用研究。

基本原理

微分電測深法也是一種電阻率測深，采用的特殊的裝置布置，裝置布置示意圖如圖1所示，以A為測深點，固定供電電極A、B位置，AB之間的距離一般為探測目標深度的兩倍，測量電極M、N電極在垂直A、B電極的測線上移動，測量梯度電場。微分電測深的特點：分辨率與MN之間的距離有關，MN值越小分辨率越高；異常靈敏度高于對稱四級電測深法；能有效反映層狀地質體和三維地質體的形態及頂底板埋深。行業曲線linkindustryappraisementDOI：10.3969/j.issn.1001-8972.2019.21.026可替代度影響力可實現度行業關聯度真實度應用實例地質概況萬香侖隧道是一座在建分離式長隧道，其所在地貌為剝蝕低丘陵地貌，低丘陵山體斜坡較平緩，植被發育，該區域出露的地層按由上至下的順序分別為第四系全新統殘坡積的亞粘土、碎石，下伏基巖為元古界板溪群泥質板巖、砂質板巖、變質石英砂巖。地球物理勘探方法的物理前提就是利用地下介質間物性差異，而微分電測深法的物性差異是地下介質的電阻率差異。利用電阻率差異來探明隧道破碎帶的分布區域。現場物探測試表明，場地內的完整巖體、構造破碎帶、巖體節理裂隙密集帶等之間存在著明顯的電阻率差異。勘探區域的主要地下介質物性參數范圍值如表1所示。終點位于隧道樁號K11+910.1右044.2m處，測線長度207m，測點間距為1m。分析其電性特征可知：在測線80～150m存在一處視電阻率小于1000Ω.m的低阻異常區，為構造破碎帶。如圖2所示。測線二起點位于隧道樁號K11+870.2左029.0m處，終點位于隧道樁號K12+105.5左016.6m處，測線長度267m，測點間距為1m。分析其電性特征可知：在測線85~140m存在一處視電阻小于1000Ω.m率異常區。分析為構造破碎帶，如圖3所示。

結語

微分電測深法在具有電阻率物性差異的前提下，對斷層破碎帶具有較好的探測效果。方法在野外采集數據過程中能夠適應復雜的地形條件。微分電測深法在探測異常體埋深及范圍相對于對稱四級測深法有著更高的分辨率。采集梯度場，減小了體積效應的影響。

作者:陳浩