高密度电法应用下的隧道工程论文

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1高密度电法原理

高密度电法的基本原理与传统的电阻率法完全相同，都是以岩土体的导电性差异为基础来研究地层在人工施加电场的作用下传导电流的分布规律，从而通过研究地层的视电阻率变化来分析岩土层的岩性、结构、构造等特征。其主要特点为一次性布置多个电极，通过自动控制转换装置对所布设的剖面进行自动观测和记录；兼具剖面法和测深法的功能；采集速度快，获取的地电信息丰富；能根据探测目的灵活选择合适的测试装置

2工程实例及分析

某高速公路拟建隧道位于浙江省东南部，地貌为低山丘陵区。地质资料表明，丘陵表部分布薄层残坡积含黏性土碎石，灰黄色，稍密。下伏基岩为晶屑玻屑凝灰岩，紫灰色，全风化呈砂土状～碎石状，厚度一般较小。本次物探工作的主要目的是查明隧道围岩断层破碎带的位置、分布特征和富水状态，为隧址区的工程评价和设计施工提供科学依据。断层的总体特征是二维板状体，向下延伸很深。相对于围岩介质的电阻率，断层可表现为高阻断层或低阻断层，这取决于断层的性质、破碎带宽度、胶结程度、含水特征、岩脉侵入等特性及围岩电阻率特性。一般来说，新活动断层，电阻率值较低，断层越老，胶结程度越强，电阻率值越高；断层破碎带越宽，越破碎，电阻率相对较小；地下和地表水越丰富，电阻率越小；张性断层少水，则为高阻，张性断层富水，则为低阻；有岩脉顺断层侵入，多为高阻。因此，断层与隧道周围岩体的电阻率差异为开展高密度电法工作提供了良好的前提条件。根据隧道埋深及分辨率要求，采用工程中最常用的温纳装置，该装置受地形和地表不均匀体的干扰小，是公认的最稳定的装置，10m电极距，沿隧道线位布置了一条高密度电法测线。高密度电阻率法的数据处理是将野外观测采集到的数据通过仪器自带的传输软件，传送到计算机上，再采用RES2DINV二维反演软件处理。在处理中首先对少数畸变点进行剔除，主要是剔除一些受接地不好电极影响的坏数据和采集系统自带的随机高斯干扰数据，然后进行地形校正，最后利用圆滑约束最小二乘法进行二维反演计算，迭代次数3～5次，最终获得电阻率等值线剖面图。这些图件形象直观地反映出地电断面的电性分布和构造特征，大大提高了分析解释效果和精度。在等值线图上根据视电阻率的变化特征，结合相关地质资料，做出地质解释，绘出地质解释图。

3结语

断层破坏了岩体的连续性和完整性，是一种不良地质体。在隧道工程建设中，断层的存在不仅影响施工安全，还会影响隧道稳定性。因此，必须需采取有效的手段查明隧道区的地质情况，为隧道设计与施工提供准确可靠的地质资料。一般而言，仅用钻探方法调查断层，不仅勘察的费用大，而且有可能“漏”掉断层，存在很大的工程隐患。本文在隧道勘察过程中，通过高密度电法资料，并布置了相应的钻孔验证，较为准确地查明了隧道围岩断层破碎带的位置、分布特征和富水状态，弥补了钻探以点代面的不足，提升了勘察效率和质量，降低了勘察成本，起到事半功倍的效果，为隧址区的工程评价和设计施工提供科学依据。

作者：周志军单位：浙江省交通规划设计研究院