工程物探法在浙江天公山隧道勘察中应用研究

　　摘要：天公山隧道穿越位于浙江省义乌市后宅街道岭脚村和毛店桥头之间的山体中，杭金衢高速公路的西侧约300m左右，轴线与杭金衢高速公路近于平行。隧址区地形起伏较大，地貌上属构造剥蚀低山、丘陵，大部分基岩裸露，覆盖层较薄。本次勘察主要利用高密度电阻率法，地震折射法，地震反射波法三种工程物探法对天公山隧道工程地质特性进行研究，为工程选址与施工提供科学依据。
　　关键词：工程物探法；浙江天公山隧道；勘察；应用研究
　　1.地质与地球物理特征
　　1.1地质特征
　　据义乌市1∶5万地质图资料结合钻探、地质调绘，隧址区分布的地层主要为第四系全新统残坡积层（Q4el+dl）主要为含碎石粉质黏土，基岩为上侏罗统劳村组第二段（J3l2）岩性主要由灰紫色、浅灰色流纹质晶玻屑熔结凝灰岩、流纹质玻屑熔结凝灰岩组成，局部夹流纹质晶玻屑凝灰岩、流纹质玻屑凝灰岩、凝灰质角砾岩、沉凝灰岩等；上侏罗统大爽组第一段（J3d1）岩性为由灰色砾岩、砂砾岩与灰紫色含砾砂岩、紫红色粉砂岩等组成。本区处于江山-绍兴深断裂北西边缘双尖破火山内，区域上北东向断裂较发育，航卫片线性影像清楚。区内主要发育2条（F1、F2）断裂，为分水塘-大陈断裂带主干断裂的组成部分。F1断裂：斜贯区内中部偏北西一带，走向NE40°，区内延伸长>1km，断面倾向南东，倾角50°～70°，局部发育构造透镜体、构造角砾岩、构造劈理、片理，显示多期不同性质的特点。F2断裂：分布于区内南东，走向NE40°，区内延伸长>350m，断面倾向南东，倾角70°，力学性质为压扭性。
　　1.2地球物理特征
　　通过本次物探勘查，结合前人工作经验，勘查区范围内各类岩石等目标体的视电阻率ρs、纵波速度νp详见表1。
　　2.物探观测装置和参数
　　2.1高密度电阻率法
　　本次勘查采用偶极观测装置。偶极装置也就是对称四极电阻率测量装置，A、B作为供电电极，M、N为测量电极，本次采用等比装置，MN与AB的比，控制在1/3～1/30的范围利用直流电场理论和均匀地下半空间电场分布规律，来研究某一层深度的电阻率变化规律。随着间隔系数n的逐渐增大，电极间距也均匀拉开，探测深度也随着层层往下增大，最终由计算机自动绘成呈倒梯形的断面彩图。野外实际工作，取最小间隔系数1，最大间隔系数27，点距9.0m，一个排列由80个电极组成，剖面长度711m；工作电压180V～270V。
　　2.2地震反射波法
　　地震反射波法勘探采集参数：总道数24道，道距2.0m，偏移距6.0m，采样间隔100μs，采样点数2048点，频率上限4000Hz，频率下限80Hz，震源采用24磅榔头敲击铁板激震。采用共炮点、3次覆盖、12道观测的观测系统观测，用骄佳技术公司的反射波处理软件分析处理。a—a’剖面，起点坐标X=3251254.2，Y=207235.8，终点坐标X=3251377.8，Y= 207310.0。都在一个坡上，同向轴连续可追，旅行时t0在24～ 30ms间，推断是微风化基岩面的反映，只在靠近沟底，同向轴稍有变动，推断受F1断裂影响。b—b’剖面，起点坐标X= 3251996.0，Y=207680.7，终点坐标X=3252344.2，Y= 207889.5。由于地形上下起伏太大，处理结果很差。
　　2.3地震折射法勘探
　　经野外试验，地震折射波法采集参数：道数12道，道距5.0m，偏移距20.0m，采样间隔500μs，采样点数1024点，频率上限4000Hz，频率下限0.1Hz，震源采用24磅榔头敲击铁板激震。采用相遇追逐观测系统观测，用t0差数时距曲线法分析、绘制折射界面。
　　3.工程物探成果解释
　　3.1物探异常的推断依据
　　（1）视电阻率异常特征：视电阻率曲线色带均匀，变化缓慢，反映地下介质较均匀或层面较连续；如果呈高阻，则说明岩性较完整；如果呈相对的低阻，则说明基岩风化层有一定厚度。若在高阻、变化均匀的视电阻率曲线上出现杂乱、孤立的相对低阻异常或视电阻率异常出现明显的梯度带，则说明岩性较破碎或发育断层。浅部孤立的相对高低阻异常一般为覆盖层引起。
　　（2）折射波时距曲线特征：低波速对应第四系、全风化层厚或基岩破碎，高波速对应风化弱、基岩完整。
　　（3）同向轴连续、可追索，表面基岩完整；同向轴错断、尖灭或存在绕射弧，表明发育断裂构造或岩溶等。
　　3.2工程物探成果解释
　　（1）轴线
　　工程物探地质纵剖面（设进洞口--坐标：X=3251280.2，Y=207251.5为隧道起点，里程0。下同）。①0+000～0+025段25mⅣ级：第四系（全风化层）～强风化层厚1.5～2.0m，νp<700m/s，ρs<200Ω·m；中～微风化层νp>3000m/s，ρs= 800～2000Ω·m。隧道通过第四系（全风化层）～强风化层，施工时要做好防水、止水措施。隧道埋置较浅，受f1断裂影响，围岩稳定性较差，为Ⅳ级围岩。②0+025～0+345段320mⅡ～Ⅲ級：第四系（全风化层）～强风化层厚1.0～2.0m，νp<700m/s，ρs<500Ω·m；中～微风化层νp>3000m/s，ρs=800Ω·m～2000Ω·m。地下水主要为基岩裂隙水，隧道穿越中～弱风化层，围岩稳定性较好，为Ⅲ级围岩。③0+345～0+375段30mⅣ级：J1节理密集带，宽3m～5m，视电阻率ρs<500Ω·m；地下水为基岩裂隙水，可能有线状渗水现象；围岩稳定性较差，为Ⅳ级围岩。④0+375～0+540段165mⅡ～Ⅲ级：第四系（全风化层）～强风化层厚0.5m～2.0m，νp<700m/s，ρs<500Ω·m；中～微风化层νp>3000m/s，ρs=800Ω·m～2000Ω·m。地下水主要为基岩裂隙水，隧道穿越中～微风化层，围岩稳定性较好，为Ⅲ级围岩。⑤0+540～0+590段60mⅣ级：J2节理密集带，宽3m～5m，视电阻率ρs<500Ω·m；地下水为基岩裂隙水，可能有线状渗水现象；围岩稳定性较差，为Ⅳ级围岩。⑥0+590～0+955段365mⅡ～Ⅲ级：第四系（全风化层）～强风化层厚0.5～2.0m，νp<700m/s，ρs<500Ω·m；中～微风化层νp>3000m/s，ρs=800Ω·m～2000Ω·m。地下水主要为基岩裂隙水，隧道穿越中～微风化层，围岩稳定性较好，为Ⅱ～Ⅲ级围岩。⑦0+955～1+156段201mⅣ级：F2断裂发育带，宽8m～15m，视电阻率ρs<500Ω·m；地下水为基岩裂隙水，可能有线状渗水现象；隧道埋置较浅，受F2断裂影响，围岩稳定性较差，为Ⅳ级围岩。

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