隧道岩溶探测中高密度电法的应用

时间:2022-06-03 13:45:02 公文范文 浏览次数:

摘要:长石隧道为灰岩隧道,溶蚀现象较为普遍。多数情况下为裂隙岩溶,与断裂、节理密集带分布有关。溶隙几十厘米宽,沿断裂和节理带走向发育;在地下水汇集区和断裂交汇处,时常有较大溶洞发育。高密度电法的运用,让施工更加安全可靠。

关键词:高密度电法;岩溶;隧道;运用

一、前言

在岩溶隧道建设中会各种各样的岩溶地质灾害,如溶蚀带、溶洞、土洞等。这些不良地质出现的随机性较大,仅用钻探难以探测,必须借助工程物探手段。目前高密度电法作为一种有效、快捷的方法,以其生产成本低、工作效率高等特点,在岩溶地区得到广泛应用。

二、高密度电法的基本原理

(一)高密度电法的工作原理

高密度电法的基本工作原理与常规电阻率法大体相同。它是以岩土体的电性差异为基础的一种电探方法,根据在施加电场作用下地层传导电流的分布规律,推断地下具有不同电阻率的地质体的赋存情况。它和常规电阻率法一样通过由两边电极向地下供电流I,然后在中间两极间测量电位差ΔV,从而可求得该点的视电阻率值。根据实测的视电阻率剖面进行计算、分析,便可获得地层中的电阻率分布情况,从而可以划分地层,确定异常地层等。

(二)高密度电法的设备组成

高密度电法数据采集系统由主机、多路电极转换器、电极系统3部分组成。多路电极转换器通过电缆控制电极系统各电极的供电与测量状态,主机通过通讯电缆、供电电缆向多路电极转换器发出工作指令,向电极供电并接收、存贮测量数据,数据采集结果自动存入主机,主机通过通讯软件把原始数据传输给计算机,计算机将数据转换成处理软件要求的数据格式,经相应处理模块进行畸變点剔除、地形校正等预处理后,做视电阻率等值线图。在等值线图上根据视电阻率的变化特征结合钻探、地质调资料进行地质解释,并绘制出物探成果解释图。

(三)高密度电法成果解释

高密度电法剖面为视电阻率成像图。高阻区代表岩体致密,完整性好,含水量小,低阻区代表岩体含水、松散破碎或裂隙含水带。岩溶空洞表现高阻区,填充黏土和水的溶洞呈低阻区。多数岩溶洞穴和岩溶裂隙带为部分填充,上部为空洞,下部为松散填充,上部表现为高阻,下部为低阻去,构成断续的串珠状组合异常区。

三、工程实例(长石隧道)

(一)测线布置

长石隧道横穿连绵高大山体,进口位于陡斜坡中部,基岩出露较好,结合现场岩层产状、地形地貌情况,共沿隧道左幅轴线布置一条测线,左幅ZK121+795~ZK122+190,长度为395米,编号分别为DF1-DF1’。

(二)工作参数及仪器

工作参数具体情况见下表:

(三)成果解释

左幅成果解释图如下:

测线DF1-DF1’:从反演色度图推测ZK121+885~ZK121+915米段低阻异常为溶槽发育区,ZK121+985~ZK122+015米段顶板高程约1482米处有一低阻异常区,底部向下延伸未封闭,推测为溶蚀裂隙、节理裂隙发育密集区或岩溶发育区。

四、结论

实践结果表明,该方法岩溶地区的不良地质取得较理想的探查效果,为工程建设提供了可靠依据,节省了勘察费用,具有较高的经济价值。

高密度电阻率法有其独特的优越性,也存在局限性和不足之处。沿线的设施可能引起视电阻率曲线的畸变,影响探测的精度,也不能了解岩土的力学性质。由于方法的局限性,异常区不排除由于局部地质体的物性突变(如大块孤石、劣质碳、炭质页岩夹层等)的影响,需进一步进行钻探验证。因此,高密度电法要与钻探、地质调查等配合方可取得更优质高效的勘察成果。

【参考文献】

[1]邓超文.高密度电法的原理及工程应用[J].自然科学,2007,6(6):65-67.

[2]黄绍逵.高密度电法在岩溶勘察中的应用[J].工程地球物理学报,2009,12(6):720-723.

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