高密度电法勘察隧道工程论文

摘要：隧道勘察主要是是查明隧道区工程地质条件，确定隧道各段围岩类别，对围岩工程地质特征、洞口和洞身稳定性、水文地质条件等进行工程地质评价，提供隧道施工图设计所需参数。关键词：隧道；勘察；手段；方法隧道工程地质勘察是指为隧道工程的设计、施工等进行的专门工程地质调查工作。隧道勘察一般分为初步勘察阶段和定测阶段。今天小编为大家推荐《高密度电法勘察隧道工程论文(精选3篇)》相关资料，欢迎阅读！

高密度电法勘察隧道工程论文 篇1：

综合地质勘察在长大隧道勘察中的应用探析

【摘要】随着我国经济的高速发展，作为国民经济重要支撑的铁路工程数量越来越多，其工程环境也日益复杂。尤其是随着铁路里程的延长，山区铁路建设成为铁路工程的重要组成部分。山区铁路需要建设长达隧道，因此加强长达隧道的勘察对铁路工程的建设具有重要的作用。本文就综合地质勘察在长达隧道勘查中的应用进行了分析，以此为我国长大隧道的勘察提供参考。

【关键字】综合地质勘察；长大隧道；应用

0.引言

铁路建设的加快使得长大隧道的勘察越来越常见。长大隧道一般具有线路复杂、地质复杂等特点，因此勘察工作具有较大的困难。因此相关人员应该借助综合地质勘察技术提高长大隧道的勘察的准确性，确保铁路工程的顺利进行。

1.影响我国长大隧道勘察准确性的因素

1.1地质地形因素

长大隧道一般那分布于山区和丘陵地带，隧道穿越的底层包含砂岩、泥岩、砂质泥等，岩体变化性较大，对隧道挖开面的稳定性影响较大。同时山区多褶皱地带，植被稀疏，地形复杂，因此隧道勘察工作难度较大[1]。

1.2气候因素

我国面积广大，幅员辽阔，因此气候环境存在较差的擦异性，如有的地方属于大陆性季风气候，终年少雨、夏季炎热、冬季酷寒，东南地区的山区受海洋性季风气候和山地气候影响较大，气候湿热，雨水过多，这些因素都增加了长大隧道的勘察难度。

1.3勘察手段落后

我国传统长大隧道勘察手段主要包括地表测绘、目测观察等，然后通过对所测的数据进行分析，确定该地区的地质地貌，影响了勘察工作的准确性。

综上所述，要想提高长大隧道的地质勘察工作的准确性就必须采用综合地质勘察技术，提高勘察的准确性，为我国长大隧道的建设提供可靠的依据。

2.综合地质勘察在长大隧道的应用

综合地质勘察主要包括的技术有：遥感、地质调绘、物探等。

2.1遥感

遥感技术就是通过遥感图像全面真实的记录地表物体的具体情况，主要包括地层、地貌、岩石、植被、水文、土壤、人文等。是一个综合的信息库。同时遥感技术的资料与图像连接性较强，从而使得遥感技术获得信息可靠性较高[2]。因此将遥感技术应用于长大隧道的勘察具有重要的作用。使用遥感技术可以查看地表物体之间的关系，同时结合野外调绘技术可以准确的评估地质地层断裂构造。同时遥感技术能够将解译工作从纸上转为计算机，实现三维立体解释，从而提高解译工作的精确度，同时将地质实际材料图转为三维的、可視的，成为长大隧道地质勘察的重要技术和工具，不仅减少了传统勘察工作的盲目性，提高勘查工作的精确度，而且降低了勘察人员的工作强度，提高了劳动效果，为长大隧道的勘察提供坚实的基础。

2.2地质调绘

地质调绘工作室长大隧道工程勘察的前提，因此地质调绘工作质量的高低直接影响着长大隧道勘察工作的准确性。所谓的地质调绘就是从宏观到微观、从定性到定量分析、从现象到本质的方法，依据是地质现象，指导是地质理论，过程是使用地质理论将地质现象去伪存真，进行本质上的总结和概括[3]。在长大隧道的勘查中地质调绘工作的主要内容是分析地层岩性、特征以及组合关系和观察皱褶、断裂等地质构造对长大隧道的工程的影响。具体操作如下，首先使用垂直地质界线的穿越法进行调查，在重要的地质界线使用沿线追踪法重点观察断裂、软岩层、以及地表水体较大等地质的关系。其次确定调查范围，一般来说是以线路的中心为圆心进行500米范围的重点调查，500-1000米的补偿调查。并根据现有的资料进行核对。最后总结所调查的地质调绘结果。有数据表明地质调绘的精度直接与长大隧道勘察的精准性有关。因此在使用地质调绘时，应该根据工程的地质特征、确定合理的调查手段、科学的分布勘察点，确保工程地质以及水文条件，保证隧道洞身尽量避开滑坡、采空区等地区，保证工程资料的准确性，为工程采取正确的措施提供数据依据[4]。

2.3物探

物探作为一种间接的勘探手段，主要是通过地址体所表现的物性推断地质问题，因此物探勘察手段需要与其他直接勘察手段相结合使用综合物探方式才能提高勘察的准确性。常用的物探方法主要包括地震折射波法、反射波法、高密度电法等[5]。在长大隧道的具体勘察中，勘察人员应该根据隧道的具体情况以及工程所经区域的地质地形灵活使用物探方法，实现多种物探方法的结合，确定工程所在区域的地质构造、断层布置、溶区分布等，正确分析深孔所在位置等，这可以有效的缩短长大隧道的勘察时间，节约勘察成本，提高工程效益。

2.4钻探及地质测试

地质钻探是在地质调绘和物探结束之后，根据二者在勘察中的不足进行针对性的勘察工作，通过钻探直接获取地质的岩芯，直接的查看岩土颜色、岩层分布以及岩体风化等现状，有利于准确的获取长大隧道所经区域的岩层机构、完整性以及水文条件方面的数据，为隧道工程提供准确的参考数据。

3.结语

使用遥感、地质调绘、物探以及钻探等现代综合勘察手段，有利于提高长大隧道勘察的准确性，缩短勘察时间，提高工程效益。但是单一的勘察手段不必可避免的存在一定的缺陷，因此在实际的勘查工作中应该根据地质地形的特点是用多种勘察手段，进行综合勘察，确保勘察工作的质量，提高勘察数据的准确性，为长大隧道工程的勘察和施工提供坚实的基础，为社会主义经济的发展保驾护航。

【参考文献】

[1]杨文锋.综合物探在阿尔及利亚东西高速公路隧道勘察中的应用[J].公路.2011（09）：108-110.

[2]王亚伟.公路越岭隧道勘察方法的选择[J].公路.2011（08）：369-371.

[3]许再良，赵建峰.太行山特长隧道综合勘察技术的应用与效果[J].铁道工程学报. 2012（10）：806-808.

[4]赵文星.综合勘探在隧道工程地质勘察中的应用[J].铁道勘察.2012（03）：16-18.

[5]曹哲明.高频大地电磁测深在隧道工程勘察中的应用[J].工程勘察.2012（05）：423-425.

作者：宋婉虹　任辉

高密度电法勘察隧道工程论文 篇2：

浅谈隧道工程勘察

摘要：隧道勘察主要是是查明隧道区工程地质条件，确定隧道各段围岩类别，对围岩工程地质特征、洞口和洞身稳定性、水文地质条件等进行工程地质评价，提供隧道施工图设计所需参数。

关键词：隧道；勘察；手段；方法

隧道工程地质勘察是指为隧道工程的设计、施工等进行的专门工程地质调查工作。隧道勘察一般分为初步勘察阶段和定测阶段。初勘阶段主要是调查选线地段的地形、地质构造、岩性、断层、风化破碎带等地质地貌条件。定测阶段是解决设计施工中的具体工程地质问题，主要工作有：①绘制沿隧道轴线的地质纵剖而图；确定隧道开挖后将遇到的岩层，特别是软弱岩层的具体位置、性质和宽度；确定围岩不同的稳定性分段以及地下水和有害气体的可能涌出地段等。②根据岩体稳定程度及其他工程地质条件，提出掘进方式的建议等。

一、隧道勘察的几个阶段阶段

初步勘察 重点查明各拟选方案的工程地质条件，进行围岩的初步分类，为设计确定最优线路方案提供必要的工程地质资料。勘察工作在搜集和研究已有档案文献资料基础上，以工程地质测绘和工程地球物理勘探（简称物探）为主，必要时进行适量的勘探和测试工作，以论证区域和隧道通过地段山体的稳定性；评价岩层产状、褶曲和断裂构造、不良地质现象、岩体（见岩石和岩体）的结构、覆盖层的厚度等对隧道及其进出口选择的影响。隧道线路的选择要求避开断层破碎带、溶洞发育带以及地下水丰富和地层松软的地段。进出口宜选择在山体稳定、覆盖层薄、无不良地质现象的地段。

详细勘察 进一步查明拟建隧道的山体稳定性和进出口围岩的工程性质，为最终确定隧道轴线位置和衬砌支护的设计提供依据。勘察工作应对进出口和隧道的重点地段进行大比例尺的工程地质测绘，并在此基础上进行山地工程、物探和工程钻探工作；根据需要还要进行岩体原位试验、有害气体和地温的测定。钻孔宜沿隧道轴线两侧洞壁外适当距离处交错布设，孔数根据地质条件确定，孔深应穿过洞底设计标高一定深度，遇有不良地质现象时适当加深。有时也可布设平硐，评价隧洞的工程地质条件，确定围岩的类别，划分工程地质单元，进行围岩稳定性的评价。对存在的特殊性岩土和不良地质现象还应予以评价。

施工勘察 主要是：做好施工超前地质预报，及时发现施工中暴露的工程地质问题，提出相应的处理方案，并配合导洞或毛洞的开挖进行围岩的地质编录和素描。当工程需要时，可进行涌水量、围岩压力和岩体变形等监测工作，根据实测资料对详细勘察时的评价予以修正和补充。

二、勘察方法及手段

为了查明隧道区工程地质特征、水文地质条件及不良地质现象，分段确定围岩级别，为设计和施工提供有效的工程地质资料和经济合理的处理方案，勘察中在遥感判释的基础上采用了工程地质调绘、地质钻探、高密度电法、地震勘探、声波测试、抽水、压水试验、室内试验及瓦斯检测等多种方法和手段进行综合勘察。

三、隧道工程地质条件分析评价中值得注意的一些问题

隧道工程地质条件分析评价的内容应包括一切可能影响隧道工程安全的地质问题。 除了对隧址区已有的工程地质问题认真分析评价外， 还应研究环境工程地质问题与隧道工程之间的相互关系， 以及隧道建设可能诱发的环境及环境工程地质问题。对于山岭隧道而言， 主要的工程地质问题包括滑坡、 膨胀岩、 断裂构造及断层破碎带、 高初始应力、 偏压问题、 高地温、 岩溶、 放射性、 有毒有害气体等， 当隧道通过存在上述某种或几种工程地质问题并存的地段时， 就必须对其进行分析研究评价。

1、滑坡： 由于隧道洞身不应在滑坡 、 错落体内穿过， 如必须通过此类地段时， 应使洞身埋置在错落体或滑动面以下一定深度的稳固地层中， 因此， 需重点查明滑坡滑动面位置、 产状，才能为设计确定隧洞位置提供依据。

2、膨胀岩： 多见于粘土岩 、 页岩 、 泥质砂岩； 伊利石含量大于20%。 重点研究膨胀性岩的分布产状、 膨胀潜势， 分析评价其对隧道工程安全和稳定性的影响。

3、断裂构造及断层破碎带 ： 重点研究大型断裂构造是否为活动断裂， 如为活动断裂应避

开。 隧道还应尽量避开断层破碎带， 特别是含水丰富的破碎带， 必须穿越时， 隧道应与之垂直或大角度斜交通过， 并应提醒设计施工方做好支护及排截水措施， 预防出现坍塌、 避免富水破碎带出现突水涌泥现象造成安全事故。

4、高初始应力 ： 岩体初始应力对隧道围岩的稳定性有较大影响， 特别是高初始应力的存在。 高初始应力会导致隧道洞壁岩体在开挖过程中时有饼化、 岩爆等不良现象的发生， 造成隧道成洞性差。 高初始应力主要存在于埋深大、 构造作用强烈的隧道。 因此， 对于深埋隧道应通过地应力测试结果按公路隧道设计规范判定是否存在高初始应力地段。

5、偏压问题： 主要出现在埋深较浅的隧道。根据隧道走向与地形等高线相交情况判定， 如隧道傍山而设， 走向与地形等高线平行或小角度斜交， 隧道外侧洞壁较薄， 将出现偏压问题。 偏压会降低围岩稳定性。

6、高地温： 地温高低与埋深有关 ， 随埋深增大而递增。 因此高地温主要出现在深埋隧道。对于深埋隧道应研究地温随埋深升温情况以及是否出现高地温现象。

7、岩溶： 应重点查明洞身不同地段的岩溶发育程度和分布规律、 岩溶洞穴的形态规模、 含

水特性、 岩溶水富水程度、 补给排泄条件。 分析评价隧道场地的适宜性、 隧道围岩的稳定性、 岩溶水对隧道安全和稳定性的影响及在施工和营运时产生的危害。

8、放射性： 主要针对花岗岩等岩浆岩类地区及存在放射性物质地区的隧道。

9、有毒有害气体 ： 应查明有毒有害气体的含量、 压力、 性质， 并判断其对隧道施工、 营运的影响。

四、结语

隧道工程其实是地质工程、 隐蔽工程， 需通过资料收集与研究、 工程地质调绘、 钻探、 物探及各种测试试验等综合勘察方法手段才能获得较为准确可靠的工程地质资料。 在隧道工程地质勘察过程中， 勘察方法的选择及主次应根据设计勘察阶段和地质条件综合确定。 隧道工程地质勘察的最终目的是根据通过综合勘察方法获得控制隧道围岩稳定的各项因素，分段确定隧道围岩级别， 为隧道施工布置、 各段洞身掘进方法及程序、 支护及衬砌类型或整治工程设计提供详实可靠的工程地质依据。

作者：和峰铭 杨冠军

高密度电法勘察隧道工程论文 篇3：

高密度电法在岩溶隧道渗漏探查中的应用

【摘 要】在灰岩分布区岩溶的发育对浅埋隧道危害极大，主要表现为降雨或者地下水引起的隧道渗漏。高密度电法近年来广泛用于地质灾害调查及工程勘察中，以京珠高速广东段媲双坳隧道为例，应用高密度电法对隧道调查区内大型岩溶渗透通道进行了探测。探测结果与地面调查所探查的岩溶塌陷等实际地质体相吻合，验证了高密度电法在岩溶地区渗漏探查中可行性和准确性。

【关键】岩溶地区 隧道渗水 高密度电法 渗漏通道

作者简介：黄聪（1987- ），男（汉族），中国地质大学，岩土工程专业，主要从事工程地质勘察及地质灾害评估。

1. 引言

1.1 研究现状

如今国内高密度电法的应用比较多，涉及的领域也很广 ，根据不完全统计主要有：刘晓东等（2002年）运用高密度电法进行岩溶地区灾害调查，包括：岩溶发育区的划分、基岩断裂和构造的调查，岩溶发育情况的了解等；郭铁柱（2001年）运用高密度电法在水库坝基的渗漏勘查中收到了很好的效果；王玉清等（2001年）运用高密度电法在高层建筑的选址勘察中查明了区域内浅层溶洞的平面分布和空间展布，从环境地质角度对工程的选址和地基的处理提出了科学的建议；侯烈忠等（1997年）通过对国内某机场跑道高密度电法勘探资料的分析和处理，阐述了探测到的地质异常体在多种处理图件中的特征反映及电法在地基勘察中的良好效果；王士鹏（2000年）在水文地质与工程地质中的运用高密度电法在地下水的探寻，采空区的查明，岩溶发育带的探测和地层单元的划分等诸方面得到了很好的效果。

2. 物探方法介绍

在岩溶区进行地质勘察时，由于岩溶区地下水地质的复杂性和岩溶发育的空间不均性，仅仅依靠传统地质调查方法不易得到令人满意的勘察结果。如果能够结合物探方法，同时运用工程地质调查进行现场勘查，就可以获得比较准确直观的结果，在某些情况下甚至还可以解决单纯地质调查无法解决的问题。下面介绍几种常用的物探方法：

2.1 电法

高密度电法是一种阵列勘察方法，也称自动电阻率系统，其功能可视为测探与电剖面法的结合。通过电极向地下供电形成人工电场，测量电场，获得地下介质视电阻率ρs的分布，从而提供可靠的地下地质结构解释。高密度电法原理简单，图像直观，是一种分辨率比较高的物探方法。该方法在工程地质勘察和地质灾害调查中应用广泛。

完整碳酸盐岩岩体的电阻率一般都相对较高。在岩溶发育区， 如果溶蚀空间内无充填物， 相对于围岩该区域具有高电阻率， 是高电阻体；如果空间内充填水或其他沉积物，则相对于围岩为低电阻体。无论哪种情况， 它们都是电法探测适宜对象。正因如此，电法成为了岩溶勘察的最常用的物探方法。

本次物探采用的是施伦贝尔装置。施伦贝尔装置的电极排列规律是：A、M、N和B是4根电极（其中A和B是供电电极，M和N是测量电极，且AM=NB），随着间隔系数n由n（MIN）逐渐增大到n（MAX），AM与NB之间的间距也均匀拉开，在整个测量过程中MN固定为一个点距。数据按间隔系数由小到大的顺序分层存储，结果为倒梯形区域（如圖1所示）。

2.2 地震法

地震法可进行岩溶勘察的基础是岩溶地质体与围岩在地震波吸收系数或者波速的差异。地震波在致密岩体中传播较快，吸收系数也相对较小。而溶蚀空间内无论充填与否，地震波波速都相对要较小，吸收系数也明显大得多。

岩溶上界面不是地震波折射面，所以折射波法在探测岩溶方面运用较少，也鲜有成功运用的案例。岩溶上界面虽然是良好的地震波反射面，但反射波法成效也不大，主要是因为入射波波长大于溶蚀体直径时，就无法获得很好的反射效果。

2.3 重力法

重力法在地形平坦的岩溶发育地区得到广泛应用。重力法进行岩溶勘察的基础是岩溶溶蚀空间在一般情况下相对于围岩都是低密度体。岩溶勘察时，最好方法是采用微重力仪测量微重力，做结果分析。但是该方法需要进行地形影响校正，同时还要排除地表风化带和潜水面起伏等的影响，因此该方法不适合山区岩溶勘察。

3 直流高密度电法在岩溶勘察中的实际应用

3.1 隧道工程地质条件

京珠高速媲双坳隧道北行长约755米；南行长约760米。位于乳源县东坪乡长溪村北西约 2.5km。隧道区段内围岩多以Ⅲ、IV 级为主，但受地质构造影响，节理发育等情况，隧道内岩溶十分发育。溶洞内多以粘土充填并夹有孤石，部分溶蚀洼地、落水洞漏斗直接从地表发育到隧道断面内。地下水类型主要是基岩溶裂隙水，受地表水补给，受大气降水影响极大。隧道内水量较大，部分设置的排水管中有鱼虾等流出。各裂隙相互贯通直至地表。媲双坳隧道北行洞，共检测到41 条裂缝（纹），其中有39 条环向裂缝（纹），占95.1%，2 条纵向裂缝（纹），占4.9% 。检测到1 处积水、1 处滴水、1 处冒泥、24 处渗水痕迹、41 处渗水。媲双坳隧道南行洞，共检测到35 条裂缝，其中有33 条环向裂缝（纹），占94.2%，1 条纵向裂缝，占2.9%，1 条斜向裂缝，占2.9%。检测到3 处滴水区、35 处渗水痕迹、11 处渗水。根据施工勘察报告，场区地表水及地下水主要活跃在雨季，施工勘钻孔水位位于钻孔底面以下，所打钻孔均为干孔。

3.2 高密度电法适用条件分析

隧道勘查区地表以第四系亚粘土为主、局部出露泥盆系东岗岭组灰岩，下伏岩层主要为灰岩、砂岩，并广泛发育有岩溶不良地质体。在布置测线之前，进行了现场介质电阻率测量，场地内主要介质电性差异明显（详见表1），与其他有关文献相比较，数据之间数量级吻合性较好，因此可以作为有效的电法勘探结果解释参考。

在各种地质作用的长期作用下，灰岩会遭受部分溶解和侵蚀，经过水的化学和机械作用后会形成溶蚀裂隙、溶沟、溶槽、溶洞、溶蚀洼地等。一般情况下，岩溶发育的岩体与岩溶不发育的岩体具有明显的电性差异：溶槽、溶沟通常充填有土类充填物，视电阻率呈现低阻异常；位于水位以下或土类充填的溶洞，视电阻率呈现低阻异常；空洞或半充填溶洞，视电阻率呈现高阻异常。因此，通过这种地电性质的差异，我们利用电法勘探能够找到岩溶、断层等不良地质体。

工作区内存在大量高压输电线路、人文电磁干扰严重；并且工作区内地形起伏较大，不利于电磁法施工。因此，我们选用直流高密度电法。该方法具有以下优点：（1）电极布设一次性完成，减少了因电极设置引起的干扰和由此带来的测量误差；（2）能有效地进行多种电极排列方式的测量，可获得丰富的关于地电结构信息；（3）受人文电磁干扰小；（4）工作效率高。

3.3 测线布置

测线布置如平面图所示，沿隧道右线布置一条纵向测线PS-WT1，长324m。横向切隧道岩溶渗漏灾害严重地段，布置六条测线，分别为PS-WT2，长130.5m，PS-WT3，长130.5m，PS-WT4，长130.5m，PS-WT5，长130.5m，PS-WT6，长265.5m，PS-WT7，130.5m，七条测线总长度为1242m（详见图2）。

本次物探工作参数为：工作装置为施伦贝尔装置和温纳装置、电极距为4.5m、隔離系数为1～39、最大电极数为80、供电电压为240V。

3.4探测成果

通过对物探数据进行分析，处理和解释，结合现场已有的地质资料，查明该岩溶地区渗漏通道物探图空间分布形态和位置，展布于CAD图（图3）。

可发现，岩溶通道主要出现在隧道北段至中段，与实地踏勘所得到的隧道内部渗漏病害出现位置符合。电法的适宜深度基本80m以内，而调查区域地表距离隧道顶板距离垂直高度为最大为90m左右，基本满足电法的勘察适宜深度要求。大水量渗漏处在空间上相吻合，可以推断降雨地表水通过地表塌陷渗入地下岩溶渗漏通道后，通过比较短的路径直接渗入隧道内部，造成大水量的渗漏水灾害。隧道三维形态（图4）为丘陵环绕的洼地，因此隧道内部渗漏水应该为周围丘陵坡面流水通过岩溶通道下渗所致，由于水量相对山坡来说比较集中，因此也导致了隧道中北部岩溶较东侧更为发育。物探剖面5没有能够探查到相应的岩溶发育，但剖面4与剖面3探查得到了中深度的岩溶通道发育，其深度表明北部岩溶不太可能为孤立式溶洞，可推断南北溶洞之间存在深部渗漏通道（图3），由于高密度电法有效作用深度有限，没有能够探查到。

4 结论

高密度电法能够直观的反映地质异常体的形态，在灰岩岩溶地区由于电阻反差较大，对岩溶通道的探测能取到较精确的解释。调查区域地表距离隧道顶板距离垂直高度与物探覆盖深度相符合，基本满足电法的勘察适宜深度要求。物探法获得的岩溶通道分布情况与施工勘察中的大规模突涌水位置和隧道内实地调查得到的运营期隧道内渗漏水位置比较一致，结合野外工程地质调查获得的地表岩溶塌陷和溶洞分布情况，可以得到比较合理的调查区岩溶地质体空间分布。因此，只要方法得当，高密度电法在山区的岩溶地质灾害勘察中能起到较好的地质效果，能够为隧道渗漏的成因分析提供重要的决策依据。

作者：黄聪