综合物探方法在福建高速公路隧道勘察中的应用.pdf

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1、128福建地质GeologyofFujian第2期综合物探方法在福建高速公路隧道勘察中的应用杨勇(中国地质大学(武汉)资源学院，武汉，430074；福建省物探工程勘察院，福州，350011)摘要在高速公路勘察前期，物探勘察能为高速公路线路的设计及其它勘察工作的布置提供基础资料。根据不同的地质条件以及勘察要求选择合适的物探方法，能达到事半功倍的效果。通过具体实例说明几种物探方法在福建省境内高速公路隧道勘察中的应用效果、存在问题及解决方法等。关键词隧道勘察综合物探方法应用高速公路福建省位于中国东南沿海，面积12万多km2，是个多山的省份，且有多组构造叠加，

2、地质条件较复杂。因此，高速公路勘察前期需要查明所经线路上的地质构造情况。物探勘察可快速、经济、有效地评价隧道的工程地质条件，为线路设计及下一步勘察工作的布置提供可靠依据。1物探方法选择在高速公路勘察中，采用物探方法的主要目的是查明地层情况、隧道(或桥梁等)所在地段构造分布情况、岩溶分布范围等，常用的物探方法有浅层地震(反射、折射)、电法(常规、高密度)、磁法、大地电磁、超声波测井、瞬态瑞雷波勘探以及放射性测量等。针对不同的勘察任务及地球物理条件应选择合适的物探方法，方能取得良好的勘探效果，达到勘察目的。(1)查明基岩中断裂破碎带位置、隧硐处断裂构造破碎

3、带分布等，可选择地震波法、电法、磁法。(2)解决岩土分层问题，可选择地震波法、瞬态瑞雷波勘探。(3)查明岩石波速，可选择地震波法、超声波测井。(4)查明石灰岩地区岩溶分布情况，可选择电法。(5)查明岩体放射性，可选择伽马放射性测量。(6)找寻潜在的滑动面，可优先选择瞬态瑞雷波勘探，其次还可选择地震波法、电法。(7)划分围岩类别，可选择地震波法及超声波测井等。以上方法应根据勘探目标体的深度、物性差异，选择合适的技术参数，如电法，当勘探深度增加时电极距相应加大；目标体较浅时宜选择高密度电法，较深则可选择大地电磁法。收稿日期：2009—12—08作者简介：杨

4、勇(1977一)，男，物探工程师，应用地球物理专业。第2期杨勇；综合物探方法在福建高速公路隧道勘察中的应用1292各种物探方法应用效果2．1浅层地震折射浅层地震折射法是利用人工震源激发的地震波在地下介质传播，当穿过不同波阻抗的分界面时，地震波改变了原来的传播方向而产生了透射，当下层大于上层介质的波阻抗时，在入射角大于或等于临界角的条件下，透射波将会沿着分界面以下层速度“滑行”，这种“滑行波”也将引起界面上层质点的振动，并以折射波的形式传至地面，用地震仪测量其到达地面观测点的时间和震源距，并找出其之间的函数善系，可获得折射界面的空间分布状态(包括介质的界

5、面速度和埋深)[1]。折射波法一般用来探测覆盖层厚度、基岩起伏、断层产状、地下水分布及古河道等水文工程地质问题。在高速公路前期勘察中主要用于划分覆盖层厚度及低速带等，图1是在三阳隧道某段的浅层折射波法处理的成果资料。该隧道所处地层主要为粉砂岩，含少量石灰岩。前期物探资料，该区域内’土层与全风化岩层波速一般为(500～1500)m／s；强风化岩层、构造破碎带与裂隙密集带波速一般为(1500～3ooo)m／s；弱(微)中风化岩层波速一般为(3ooO～4500)m／s；弱(微)风化岩层波速一般大于4500m／s。上述各岩土层之间的波速差异，满足了开展浅层地震

6、勘察波折射法的地球物理前提。通过折射波法在ZK51+336～ZK51+443段发现存在低速带，并划分出了碎块状强风化层。为验证该低速带的存在，在该段重新布置了钻孔(DFK89B)，最后证实了该处确实存在断层破碎带，其厚度超过了16m。似O＼—厂⋯／3．8一亚粘土vll7嬲～946砂土状强风化粉砂岩7201／—丁—、、r／＼——一，赢一I碎块状强风化粉砂岩70038．5断层破碎带47．5—中风化灰岩50．3—∞054．3一断层破碎带中风化硅质粉砂岩640设计隧道毋卜州嚣虽里程桩号至。量空譬生界面速度(m／s)2286233022303330图l三阳隧道某

7、段浅层折射波法解释剖面图Fig·lDiagramshOwingtheinterpretatiVeresuJtsOfasegmentOftheSanyangtunneIbythesha¨owrefractionmethod130福建地质GeologyofFujian第29卷2．2超声波测井在福建高速公路勘察中超声波测井主要是单孔纵波测井，仪器均采用单发双收的工作方式，由发射探头向孔内发射高频弹性脉冲波，由于孔内清水或泥浆的波速(V。)一般小于围岩的波速(V：)，因此脉冲波遇井壁发生折射，2个接收探头分别测量首波的初至时间，通过2接收探头之间的距离(△L)

8、及接收时的时差(△￡)，从而计算求得该段围岩的波速值[2]。不同岩石具有不同的波速，通过声波测