微分电测深法在隧道地质勘查的作用

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目前，随着基础设施的不断建设，隧道的地质灾害也是频发。为了保证在隧道在施工过程中顺利进行和人员安全，对于隧道存在复杂地质情况下，物探方法可以作为初期的一种高效率的勘探方法，可以有效推测不良地质体的埋深及范围，为隧道的设计、施工提供有效的参考。其中，微分电测深方法以其独特的工作方式，较好的场地适应能力而广泛应用于工程地质勘察、岩溶勘查等领域。该方法最早是由钟世航教授在1992年提出，庄浩等微分电测深方法对水平层状和球体的响应进行数值模拟。国内学者开展关于微分电测深法在水文、岩溶、矿山中的应用研究工作，特别是地下巷道的拐角以及复杂地形下具有较好的应用效果。本文开展微分电测深法在探测万香仑隧道不良地质体的应用研究。

基本原理

微分电测深法也是一种电阻率测深，采用的特殊的装置布置，装置布置示意图如图1所示，以A为测深点，固定供电电极A、B位置，AB之间的距离一般为探测目标深度的两倍，测量电极M、N电极在垂直A、B电极的测线上移动，测量梯度电场。微分电测深的特点：分辨率与MN之间的距离有关，MN值越小分辨率越高；异常灵敏度高于对称四级电测深法；能有效反映层状地质体和三维地质体的形态及顶底板埋深。行业曲线linkindustryappraisementDOI：10.3969/j.issn.1001-8972.2019.21.026可替代度影响力可实现度行业关联度真实度应用实例地质概况万香仑隧道是一座在建分离式长隧道，其所在地貌为剥蚀低丘陵地貌，低丘陵山体斜坡较平缓，植被发育，该区域出露的地层按由上至下的顺序分别为第四系全新统残坡积的亚粘土、碎石，下伏基岩为元古界板溪群泥质板岩、砂质板岩、变质石英砂岩。地球物理勘探方法的物理前提就是利用地下介质间物性差异，而微分电测深法的物性差异是地下介质的电阻率差异。利用电阻率差异来探明隧道破碎带的分布区域。现场物探测试表明，场地内的完整岩体、构造破碎带、岩体节理裂隙密集带等之间存在着明显的电阻率差异。勘探区域的主要地下介质物性参数范围值如表1所示。终点位于隧道桩号K11+910.1右044.2m处，测线长度207m，测点间距为1m。分析其电性特征可知：在测线80～150m存在一处视电阻率小于1000Ω.m的低阻异常区，为构造破碎带。如图2所示。测线二起点位于隧道桩号K11+870.2左029.0m处，终点位于隧道桩号K12+105.5左016.6m处，测线长度267m，测点间距为1m。分析其电性特征可知：在测线85~140m存在一处视电阻小于1000Ω.m率异常区。分析为构造破碎带，如图3所示。

结语

微分电测深法在具有电阻率物性差异的前提下，对断层破碎带具有较好的探测效果。方法在野外采集数据过程中能够适应复杂的地形条件。微分电测深法在探测异常体埋深及范围相对于对称四级测深法有着更高的分辨率。采集梯度场，减小了体积效应的影响。

作者:陈浩