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1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?。坏叵潞偷乇硭截S富,電阻率越??;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。圖2為經(jīng)過(guò)反演處理后得到的高密度電法電阻率斷面圖。從圖2中可以看出,電阻率值從上至下逐漸變大,上部相對(duì)低阻為第四系覆蓋層及全強(qiáng)風(fēng)化晶屑玻屑凝灰?guī)r,下部相對(duì)高阻為中風(fēng)化晶屑玻屑凝灰?guī)r。其中在地表位置110~166m及255~303m兩處存在明顯的條帶狀低阻異常,其垂向延伸大、不閉合,而兩側(cè)均為高阻,結(jié)合相關(guān)地質(zhì)資料,推測(cè)此兩處異常為斷層破碎帶,帶內(nèi)巖體破碎,完整性差。具體地質(zhì)解釋如圖3所示。根據(jù)高密度電法解譯的斷層破碎帶位置,布置了一個(gè)驗(yàn)證鉆孔ZKS19-1。鉆探結(jié)果顯示:巖芯破碎,多呈碎塊狀,局部短柱狀,呈壓碎構(gòu)造,局部具構(gòu)造角礫特征,隱伏裂隙發(fā)育,裂隙面有綠泥石化現(xiàn)象。圖4為ZKS19-1部分巖芯照片。由此可見(jiàn),鉆探結(jié)果與高密度電法解譯結(jié)果相吻合,高密度電法取得了良好的地質(zhì)效果,準(zhǔn)確地劃分出了斷層破碎帶分布范圍,為進(jìn)一步劃分隧道圍巖級(jí)別,指導(dǎo)隧道施工奠定了良好的基礎(chǔ)。
2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)?!?shí)例表明,高密度電法具有效率高、能夠快速獲取測(cè)線下方電阻率分布,地電信息豐富、直觀、成本較低等優(yōu)勢(shì),可準(zhǔn)確劃分出斷層破碎帶分布范圍,能有效指導(dǎo)隧道施工,是隧道地質(zhì)工程勘察中一種行之有效的方法。
作者:周志軍 單位:浙江省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院