通过本案例中一座隧道施工超前地质预报在实际工作中的应用,加深对超前地质预报的认识,从而了解各种预报方法在隧道中各种地质的实际应用。
(1)超前地质预报检测主要依据:《公路工程物探规程》(JTG/TC22—2020);《公路隧道设计细则》(JTG/T D70—2010);《铁路隧道超前地质预报技术规程》(Q/CR9217—2015)。
(2)超前地质预报工作流程如图4.7-2所示。
(一)隧道概况
1.地形、地貌
某隧道位于毕节市境内,隧址区属于溶蚀峰丛(林)残丘地貌,地面高程为2173.30～2423.30m,最大高差为250.00m,地形起伏大,山体较陡,山体自然坡度为30°～60°,局部区域山体直立,山体植被茂盛,主要为松木、杂木等低矮灌木,地表覆盖层较薄,厚度一般小于3m。局部基岩裸露。
图4.7-2 超前地质预报工作流程图
2.水文、气候
场区属长江流域的乌江水系上游,场区附近无常年地表径流。
赫章县属暖温带季风湿润气候区,年均气温为13.3℃,极端最高为37.1℃,极端最低为-10.1 ℃。降水量为793.1～984.5 mm,年均降水851.6 mm,年平均日照时数1380.7h,年无霜期平均247d,年平均相对湿度79%。历年最大风速28.0m/s,平均风速2.1m/s。灾害气候主要为干旱、倒春寒、冰雹、凝冻等。
3.地质构造
工程厂区区域构造单元属扬子准地台(Ⅰ)—黔北台隆(Ⅰ1)—六盘水断陷(Ⅰ1B),四级构造单元为威宁北西向变形区(Ⅰ1B1),区域地质较稳定。
隧址区主要发育有古生界二叠系下统矛口组(P1m)灰岩。对隧址区有影响的断裂为F6逆断层,产状30°∠85°,在线路K57+030附近通过F7逆断层产状130°∠50°,在线路K58+920附近穿过,断层通过处岩体破碎。场地地质构造相对较复杂。
4.隧道地质条件
场区覆盖层地层结构自上而下分为以下三种。
(1)红黏土(Q4el):褐黄色、棕红色,硬可塑,刀切面稍有光泽,无摇振反应,韧性中等,碎石含量约为10%,粒径为2～8cm。
(2)强风化灰岩(P1m):灰白色,隐晶质结构,层状构造,结构大部分破坏,岩体破碎,属于软岩。
(3)中风化灰岩(P1m):隐晶质结构,层状构造,岩体较完整,局部破碎,属于较硬岩。
5.水文地质条件
根据调查,隧道区地下水类型以基岩裂隙水为主,无常年地表径流。
(1)地下水主要类型及含水岩组的富水性。隧址区地表水主要为雨季冲沟内短暂性流水,水量受降水及季节性控制较大。地下水类型在隧道进出口处以第四系孔隙水为主,在隧道洞身处以基岩裂隙水和岩溶水为主,水量随大气降水量变化而变化,以地下径流形式排泄;斜坡部位以沿裂隙渗流形式排出地表。
(2)地下水的补给、径流、排泄。隧址区地下水补给源为大气降水,大气降水大多以坡面流形式向低洼处排泄,少部分降雨下渗后汇集于基岩裂隙内,并向下运移。在沟谷汇水处特别是断层、节理裂隙发育处、岩溶发育处,隧道开挖时可能产生渗水及滴水现象,丰水期易涌水。隧道位于当地侵蚀基准面之上,上述含水层主要为裂孔透水,隧道开挖后有可能形成新的地下水排泄通道,造成隧道涌水。
(3)隧道涌水量预测。为了对地下水涌水、突水危害的影响作出评价,此次根据《铁路工程水文地质勘察规范》(TB10049—2014),采用降水入渗系数法、水均衡法和古德曼经验公式法计算隧道洞体范围内隧道可能的涌水量,各计算参数见表4.7-2。
表4.7-2 计算参数表
结算结果见表4.7-3,并根据计算结果,结合隧址区水文地质情况,给出相应的推荐值。
表4.7-3 结算结果表
根据《水利水电工程地质勘察规范》(GB50487—2008)确定中风化灰岩为强透水层,左线隧道正常涌水量为1472.29m3/d,最大涌水量为4103.99m3/d;右线隧道正常涌水量为1508.98m3/d,最大涌水量为4206.28m3/d。
6.地震及区域稳定性
(1)地震。根据《建筑抗震设计规范(2016年版)》(GB50011—2010)及《中国地震动参数区划图》(GB18306—2015),毕节赫章县(兴发苗族彝族回族乡)抗震设防烈度为6度,设计地震分组为第二组,场地上覆第四系覆盖层较薄,一般小于3m,工程场地类别为Ⅰ类,Ⅰ类场地地震动峰值加速度为0.05g,Ⅰ类场地地震动峰值加速度反应谱特征周期值为0.30s。
(2)区域稳定性。隧道穿越地层主要为古生界二叠系下统矛口组(P1m)灰岩,围岩解理裂隙发育,地层结构较简单。隧址区附近未发现滑坡、泥石流等不良地质现象,但隧址区附近灰岩存在溶沟、溶槽、溶洞等岩溶现象。隧址附近有F6、F7两条逆断层通过,断层通过处岩体破碎,综合评价隧址区稳定性一般,适宜修建隧道。
(二)隧道不良地质问题和特殊岩土体
如图4.7-3～图4.7-14所示,隧道存在的主要不良地质问题包括以下几项:
(1)洞口浅埋段坍塌、冒顶:隧道进口段地形较缓,覆盖层为灰岩及含碎石粉质黏土,竖向溶槽发育,部分竖向溶槽可能切穿隧道;而出口段崩塌体盖层,隧道成洞条件差,竖向溶槽发育,部分竖向溶槽可能切穿隧道;隧道易产生坍塌甚至冒顶。
(2)岩溶发育:隧址区为二叠系下统栖霞—茅口灰岩,洞身段发育隐伏溶洞的可能性大,开挖遇溶洞易产生突发性涌水、突泥等。
(3)冲沟切割:冲沟切割部位虽然没有断层通过,但冲沟为大气降水的汇集区,雨季形成地表径流,对地下水进行补给;且该部位岩体节理裂隙发育,发育溶洞和竖向溶槽的可能性极大,开挖遇溶洞或竖向溶槽易产生突发性涌水、突泥及冒顶。
(4)隧道下穿公路:隧道下穿乡村公路,该处埋深较浅,灰岩节理裂隙发育,岩体破碎,围岩自稳能力较差,施工工艺不当或支护不及时,会影响乡村公路的安全。
图4.7-3 隧道进口地貌
图4.7-4 隧道出口地貌
图4.7-5 K58+720处的冲沟
图4.7-6 YK58+940处的冲沟
图4.7-7 YK58+280处的冲沟
图4.7-8 YK58+700处的冲沟
图4.7-9 出口端隧址右侧的落水洞
图4.7-10 YK57+350处隧道下穿乡村公路
图4.7-11 K57+265掌子面照片
图4.7-12 YK57+201掌子面照片
图4.7-13 K59+035掌子面照片
图4.7-14 YK59+108掌子面照片
隧道不良工程地质区段分布及工程地质表现特征见表4.7-4。
表4.7-4 隧道不良工程地质区段分布及工程地质表现特征
续表
(三)隧道所采取的预报方法
根据隧道地勘设计资料、地质调查报告、风险评估情况等在隧道采取短距离预报为主、中长距离相结合方式,主要有地质调查法、地质雷达法、地表高密度电法、TSP地震波法、音频大地电磁法等预报方法。
1.地质调查法
对结合勘察设计资料及已开挖段所揭露的地质情况进行综合分析,对各隧道施工过程中可能存在的主要不良地质问题和相应的区段进行了初步划分和汇总,并提出相应的建议。本次地质调查前期主要以地质踏勘为主。
2.地质雷达法
地质雷达法探测是利用电磁波在隧道开挖工作面前方岩体中的传播及反射,根据传播速度、反射走时和波形特征进行超前地质预报的一种物探方法。地质雷达法用于探测浅部地层、岩溶、空洞、不均匀体,具有快速、无损伤、可连续可单点方式探测、实时显示等特点。以下是该隧道预报结论及验证情况。
(1)隧道2019年3月20日ZK58+882～ZK58+852超前预报情况见表4.7-5。
表4.7-5 隧道2019年3月20日ZK58+882～ZK58+852超前预报情况
续表
开挖揭露验证情况:
2019年3月20日掌子面ZK58+882中部出现竖向溶腔,黏性土及灰岩碎块填充,溶腔切穿洞身向拱顶上部发育,填充物掉落严重。超前预报里程ZK58+882～ZK58+852,预报显示掌子面中部溶腔发育里程段为ZK58+882～ZK58+871。据开挖揭露ZK58+871.4里程掌子面中部溶腔基本结束(图4.7-15、图4.7-16)。
图4.7-15 预报掌子面ZK58+882
图4.7-16 ZK58+871.4开挖结果
(2)隧道2019年3月27日ZK57+293-ZK57+323超前预报情况见表4.7-6。
表4.7-6 隧道2019年3月27日ZK57+293-ZK57+323超前预报情况
续表
开挖揭露验证情况:
3月27日掌子面里程ZK57+293岩体破碎,溶蚀稍发育,完整性一般。超前预报里程ZK57+293～ZK57+323,预报显示ZK57+296～ZK57+303里程段发育有溶洞及溶腔,可能与地表连通。据开挖揭露ZK57+300里程掌子面发育溶洞及溶腔竖向发育,可能与地表连通(图4.7-17～图4.7-19)。
图4.7-17 预报掌子面ZK57+293
图4.7-18 ZK57+300开挖结果(一)
图4.7-19 ZK57+300开挖结果(二)
(3)隧道2019年4月6日ZK58+836～ZK58+806超前预报情况见表4.7-7。
表4.7-7 隧道2019年4月6日ZK58+836～ZK58+806超前预报情况
开挖揭露验证情况:
(1)2019年4月6日上午掌子面为ZK58+827,围岩为灰岩,左侧竖向发育有溶洞,切穿拱顶,宽度约为1m,充填物主要为软塑—可塑状黏性土及碎石;掌子面右侧竖向发育有小溶洞,溶洞顶部不可见,宽度约为0.2m,充填物主要为软塑—可塑状黏性土及碎石;在约ZK58+830处左拱腰见溶蚀空洞,规模较大,向上部发育;右拱腰处发育有空洞,规模较大,向上部发育。掌子面可见渗水。
(2)2019年4月6日下午,该隧道出口左幅出完渣后掌子面左侧溶洞小规模涌出溶洞填充物,为黏性土夹碎石,发生第一次涌泥;清理完成后溶洞由垮塌填充物转为涌出填充物,规模较小,出现第二次涌泥;2019年4月9日清理完成第二次涌泥的涌出物后在当天出现第三次涌泥;2019年4月17日在ZK58+827里程掌子面正上方地表出现地表塌陷,面积约为12m2,深度约为2.5m。
(3)此次预报ZK58+827里程和周边大及小里程方向的溶洞等均得到证实;同时,此预报段洞身、地表及周边溶蚀异常,雨季可能发生涌泥及涌水,也在预报结论里提到(图4.7-20～图4.7-27)。
图4.7-20 ZK58+827掌子面中部
图4.7-21 ZK58+827掌子面左侧溶洞
图4.7-22 ZK58+830左拱腰空洞
图4.7-23 ZK58+830右拱腰空洞
图4.7-24 ZK58+827掌子面右侧溶洞
图4.7-25 ZK58+830右拱腰空洞顶部
图4.7-26 ZK58+827掌子面第一次涌泥(4月6日下午)
图4.7-27 ZK58+827掌子面第二次涌泥(4月6日下午)
(4)隧道2019年8月8日K57+589～K57+619超前预报情况见表4.7-8。
表4.7-8 隧道2019年8月8日K57+589～K57+619超前预报情况
续表
开挖揭露验证情况:
2019年8月14日掌子面K57+610里程处揭露破碎灰岩,为溶洞内充填物垮塌形成,灰岩碎块杂乱无规律。掌子面中部为灰岩碎块填充黏性土及粉砂,渗水明显;其余部分似灰岩碎块堆积,缝隙较大,且多处揭露空洞,部分空洞见渗水。围岩岩体破碎,完整性极差,自稳能力差,掌子面潮湿。揭露情况和预报情况基本吻合(图4.7-28～图4.7-31)。
图4.7-28 K57+610掌子面中下部(封闭前)
图4.7-29 K57+610掌子面拱顶(封闭前)
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图4.7-30 K57+610掌子面空洞(封闭前)
图4.7-31 K57+610右下侧揭露空洞(封闭前)
(5)隧道进口右线2019年9月11日YK57+598～YK57+628超前预报情况见表4.7-9。
表4.7-9 隧道进口右线2019年9月11日YK57+598～YK57+628超前预报情况
开挖揭露验证情况:
2019年9月16日掌子面YK57+607里程左侧拱脚发现溶洞,往右上及左下方发育,溶洞滴水较为严重,溶洞内充填物垮塌形成的灰岩碎块杂乱无规律。溶洞纵向长约为5m,横向宽约为4m,高度约为15m(图4.7-32～图4.7-34)。
图4.7-32 YK57+607掌子面左侧出现填充型溶洞
图4.7-33 YK57+607掌子面整体
图4.7-34 YK57+607掌子面左侧溶蚀裂隙发育
(6)隧道2019年10月23日K58+305～K58+275超前预报验证见表4.7-10。
表4.7-10 隧道2019年10月23日K58+305～K58+275超前预报验证
开挖揭露验证情况:
2019年10月26日掌子面K58+280:掌子面揭露主要为灰色中风石灰岩,岩质较坚硬,节理裂隙发育,裂隙间有方解石脉填充;掌子面右下角揭露最大宽度约为1.5m 的溶洞,可塑状黄色黏性土填充,出完渣后掌子面出现涌泥现象,涌出物主要为黄色软塑状黏土夹碎石(图4.7-35～图4.7-37)。
图4.7-35 K58+280掌子面右下角一充填型溶洞
图4.7-36 K58+280掌子面10月26日出现涌泥约(一)
图4.7-37 K58+280掌子面10月26日出现涌泥(二)
3.地表高密度电法
工程技术人员于2019年06月05日对该隧道左幅K57+385、右幅YK57+340断面和YK57+360～YK57+655段地表进行了高密度电法探测,采用重庆奔腾WGMD-9及配套分析软件RES2DINV进行测试和分析。
(1)基本原理。高密度电法属直流电阻率法,测量结果为二维视电阻率断面。高密度电法具有点距小、数据密度大、工作效率高的特点,能较直观、准确地反映地下电性异常体的形态。其工作流程如图4.7-38所示。
图4.7-38 高密度电法工作原理及其基本组成示意
高密度电法是以岩土体的电性差异为基础的一种电探方法,根据在施加电场作用下地层传导电流的分布规律,推断地下具有不同电阻率的地质体的赋存情况。
高密度电阻率法的物理前提是地下介质之间的导电性差异,与常规电阻率法一样,它通过A、B电极向地下供电流I,然后在M、N 极间测量电位差ΔV,从而可求得该点(M、N之间)的视电阻率值ρ=K×ΔV/I,K=2π/(AM-1-AN-1-BM-1+BN-1)。根据实测的视电阻率剖面进行计算、分析,便可获得地层中的电阻率分布情况,从而可以划分地层、确定异常地层等。
(2)地球物理特征。根据测区野外岩土电阻率测量结果,测区主要岩土层的地球物理参数见表4.7-11。
表4.7-11 隧道进口测区电性参数
由表4.7-11可知,覆盖层或全—强风化层电阻率一般比较低,通常小于300Ω·m,但是浅部松散层电阻率较高,甚至可能高达1000Ω·m以上。完整的灰岩电阻率较高,通常大于2000Ω·m,岩体越完整,电阻率越高。在岩体风化破碎强烈,或者岩溶强烈发育、含水的情况下,电阻率会明显降低,最低可达100Ω·m以下。
测区内黏土与灰岩之间电阻率相差较大,在灰岩岩体内,随着岩石裂隙的发育程度、破碎程度、充填物含量的增加,电阻率都将急剧减小。这种物性差异为利用电阻率法对测区覆盖层、岩体裂隙发育程度及岩溶发育情况进行勘察提供了条件。但是由于工作区域地质条件复杂、坡度大,高密度电法受旁侧影响较大,故对结果解释难度也较大。
(3)工作参数。工作参数具体情况见表4.7-12。
表4.7-12 该隧道进口测区工作参数
(4)测线布置。结合现场岩层产状、地形地貌情况,布置了两条测线。测线布置:一是从地表垂直通过隧道左幅K57+385和右幅YK57+340位置(面向大里程桩号),左边为小电极号,长145m,右边为大电极号,长150m,测线编号为DF1-DF1′(横断面);二是在靠近右幅YK57+360～YK57+655区段沿隧道走向基本平行布置一条测线,编号为DF2-DF2′(纵断面)。
测线布置示意如图4.7-39～图4.7-45所示。
图4.7-39 地表DF1-DF1′现场测线布置示意
图4.7-40 右洞测线现场布置示意(一)
图4.7-42 右洞测线现场布置示意(三)
图4.7-41 右洞测线现场布置示意(二)
图4.7-43 高密度电法探测测线布置
图4.7-44 高密度电法探测现场测试
图4.7-45 高密度电法测线布置示意
(5)数据处理。高密度电阻率法数据解析主要包括:数据拼接;二维插值;滤波处理;地形校正;资料正、反演处理;资料解释与分析。
图4.7-46 隧道左幅K57+385及右幅YK57+340处视电阻率拟断面图(横断面)
图4.7-47 隧道右幅轴线YK57+360～YK57+655段视电阻率拟断面图(纵断面)
图4.7-48 隧道左幅K57+385及右幅YK57+340处成果解释图(横断面)
图4.7-49 隧道右幅轴线YK57+360～YK57+655段成果解释图(纵断面)
(6)成果解释。横、纵断面视电阻率等值线图如图4.7-46、图4.7-47所示,成果解释图如图4.7-48、图4.7-49所示。①测线DF1-DF1′:从等值线图(图4.7-46)看,整条测线浅部多处有竖向地区异常,为溶沟、竖向溶蚀裂隙发育。由反演色度图(图4.7-48)可知,点位于35～55m段有一低阻异常区,推测为竖向岩溶发育区。点位于95～175m 段浅部有一高低阻异常区,底板最大埋深约为20m,结合现场情况推测为溶槽发育区,高阻晕团为人工填土,成分为碎石块,有竖向发育的趋势,底部可能存在岩溶。
②测线DF2-DF2′:从等值线图(图4.7-48)看,整条测线浅部溶沟、溶槽、竖向溶蚀裂隙发育。反演色度图(图4.7-50)中,YK57+360～YK57+430段、YK57+470～YK57+510段浅部低阻异常区推测为溶槽发育区,底板埋深最大约为12m,黏土充填;YK57+540～YK57+605段带状较低阻异常区,底板埋深约为20m,推测为岩溶管道发育,有发展成为漏斗型岩溶的趋势。
(7)高密度电法探测图像判释及综合成果分析。根据高密度电法成果及地质观察综合分析,结论如下:
①左幅隧道K57+385处和右幅隧道YK57+340处地表下方20m范围内溶蚀发育,发育有充填型溶槽及溶洞,且有向下发展趋势。
②右幅YK57+360～YK57+430和YK57+470～YK57+510地表下方12m 范围内溶蚀发育,发育有充填型溶槽及溶洞。YK57+540～YK57+605地表下方20m 范围内发育有竖向溶槽及岩溶管道。
图4.7-50 隧道右幅轴线YK57+360～YK57+655段设计纵断面图
4.TSP地震波法
此次预报的设备为瑞士AmbergMeasuringTechnique公司生产的TSP303Plus型地质超前预报仪在隧道上导掌子面进行探测,用以剖析隧道前方地质变化情况、隧道前方灾害体分布及性质(图4.7-51)。
图4.7-51 接收器孔和炮孔平面分布
(1)预报系统布置。隧道进口端左线掌子面桩号为K57+615,在K57+565初支左侧拱脚竖高约为1m处布置接收器1,距离第1炮点10m;在K57+575～K57+609段初支右侧拱脚竖高约为1m 处依次布置24个炮孔,炮孔间距为1.3～1.7m,炮孔深度为1.2～1.6m,第24号炮点与掌子面距离为6m,预报系统示意如图4.7-52所示。
(2)仪器参数及数据采集。数据采集时,采用X、Y、Z 三分量同时接收,采样间隔为62.5μs,记录长度为500ms。激发地震波时,采用无爆炸延期的瞬发电雷管,防水乳化炸药(包装药卷,300g/卷),激发药量为1～8炮150g,9～24炮100g,均注水封堵炮孔。
实际激发并采集地震数据24炮,所采集的地震数据20炮有效,可用于后续数据处理和评估。
图4.7-52 TSP预报系统接收器和炮孔模型示意
(3)掌子面地质观察。进口左线K57+615:掌子面主要揭露黄褐色黏性土夹碎石、块石,岩、土体较密实,碎石和块石主要为灰岩,块石最大揭露宽度约为4m,为溶洞垮塌形成;地下水发育,点滴状出水;围岩自稳能力差,掌子面潮湿(图4.7-53～图4.7-56)。
图4.7-53 左线K57+615掌子面整体
图4.7-54 左线K57+615掌子面中部围岩
图4.7-55 左线K57+615掌子面左侧围岩
图4.7-56 左线K57+615掌子面TSP预报
(4)TSP图像判释及综合分析成果。采集的TSP数据,通过TSPwin软件进行处理,获得P波的时间剖面、深度偏移剖面和反射层提取,以及岩体物理与力学参数等成果(图4.7-57和图4.7-58)。
图4.7-57 TSP探测深度P波偏移剖面图
图4.7-58 TSP探测成果图
前方地震反射波大致可将其分成三个不同特征的反射区,其对应的深度和里程桩号见表4.7-13。根据工程地质勘察资料、掌子面地质观察及TSP探测结果,对TSP探测数据进行综合剖析,判释见表4.7-13。
表4.7-13 TSP测试成果判释
5.音频大地电磁法
本次物探工作的主要目的是采用音频大地电磁法查明隧道已揭露的溶洞范围及未开挖段岩溶发育情况。
(1)工作时间、仪器设备、完成的工作量等。2020年4月15日进场,16—17日完成野外工作,完成工作量见表4.7-14。
表4.7-14 工作量汇总表
本次的音频大地电磁法,使用的仪器为1996年美国EMI与Geometrics两家公司联合研制的,重点解决浅、中深度范围内工程地质等问题的一种双源型电磁系统——EH-4(Ⅱ)。
(2)物探工作的不利条件。场区内植被发育,或处于人迹罕至的灌木林,基岩出露严重,障碍类别属于Ⅴ类。
场区地形起伏大,最大相对高差超过100m,部分路段地形很陡或人员无法直接经过,坡度倾斜大于45°,属于Ⅴ类地形。
(3)工作方法与技术。
①外业测线布置。根据勘察要求,结合现场地形情况,沿隧道右幅轴线YK58+250～YK58+460段布置1条纵测线,命名为DC1—DC1′;过右幅轴线YK58+287布置1条横测线,命名为DC2—DC2′,详见音频大地电磁法工作汇总表(表4.7-15)。
表4.7-15 音频大地电磁法工作汇总表
②工作方法及依据。测区内粉质黏土与灰岩视电阻率相差较大。黏土视电阻率较小,灰岩视电阻率较大,且在灰岩中随着岩体裂隙的发育程度、破碎程度、充填物含量及泥质含量等的增加,电阻率都将急剧减小。这种物性差异,为利用电磁法勘察测区的覆盖层厚度、岩性界面、透镜体、断层破碎带、岩溶暗河、岩体裂隙发育程度等提供了良好前提。
音频大地电磁法的基本原理:当天然交变电磁场入射大地,在地下以波的形式传播时,地面电磁场的观测值由于电磁感应的作用,会包含地下介质的电阻率分布信息。而由于不同频率的电磁场信号具有不同的穿透深度,因此,大地电磁测深通过研究地表采集的电磁数据反演解释地下不同深度介质电阻率分布的信息。
③仪器性能及仪器因素选择。在进行现场工作前,根据《公路工程物探规程》(JTG/T C22—2020)对仪器进行了自检。本次工作使用的EH-4连续电导率剖面仪,仪器工作性能良好,测量数据可靠。
测量前,先做平行试验,保证仪器工作正常。测量过程中,尽量远离房屋、电塔、铁路、水流等干扰区,工作人员和主机离前置放大器5m以外,减少人为活动对数据的影响。始终保持电场E 和磁场H 两两垂直,磁棒水平安放,或埋于土中,清除电极处表层松散层及杂草,尽量减小接地电阻,以保证测量数据质量。
(4)资料解释与成果分析。
①解释方法。对采集得到的数据,使用IMAGEM 软件和Surfer软件进行数据处理及成图,同时输入测线地面高程数据,做地形校正,再据经验在软件中合理设置解释所必需的参数。在解释过程中随时调整参数,以便使结果真实合理,计算结果用ρs 等值线图进行解释。
②成果分析及地质解释。本次音频大地电磁法,根据理论计算及实践经验,反映的勘探深度为50～400m。根据用Surfer软件绘制的ρs 等值线图结果,结合地质调绘资料,解释如下:
a.DC1—DC1′:测线内局部地形较陡,基岩出露,岩溶发育,发现多个较为明显的异常。在YK58+250～YK58+300段视电阻率较低,推测该段岩体完整性较差,其中特别是在YK58+250～YK58+263段(异常①)、YK58+283～YK58+300段(异常②),表现为竖向低阻,推测岩体破碎,不排除发育溶洞的可能,施工时要加强防范,谨防冒顶等意外发生;异常③位于YK58+354～YK58+370段,呈竖向椭圆状,过隧道,推测为岩体裂隙发育,不排除存在溶洞,施工时要加强防范;异常④、⑤均位于YK58+400～YK58+429段,呈低阻异常。异常④中心高程为2258m,位于隧道上方,推测裂隙发育;异常⑤竖向条带发育,结合掌子面开挖情况,该异常为揭露溶洞,溶洞底板距隧道105m 左右。不排除与异常④上下贯通,需加强防范。在隧道YK58+417～YK58+460段附近低阻异常,推测由开挖路段施工供电影响,不解释。由于勘察段植被发育,地形较陡,电极接地较差,故对数据采集有一定影响,客观上增加了物探解释的多解性。
b.DC2—DC2′:测线位于冲沟之中,与右幅隧道YK58+287斜交,发现多个较为明显异常,其中,异常③位于右幅隧道附近,推测岩体破碎,裂隙发育,不排除有溶洞存在,隧道开挖时需要加强防范。
音频大地电磁法勘探的地质解释结果详见隧道YK58+250～YK58+460段物探成果解释图。
(5)结论与评价。
①地质结论。根据物探成果得出结论如下:
a.在YK58+250～YK58+300段,岩体完整性较差,特别是在YK58+250～YK58+263段、YK58+283～YK58+300段,推测岩体破碎,不排除发育有溶洞的可能,施工时要加强防范,谨防冒顶等意外发生。
b.在YK58+354～YK58+370段异常,过隧道,推测为岩体裂隙发育,不排除存在溶洞,施工时要加强防范,谨防冒顶等意外发生。
c.在YK58+405～YK58+417段,存在分上下两层异常,掌子面处已揭露溶洞底板距隧道105m,其与上层低阻异常可能有竖向裂隙贯通,施工时要加强防范,防止掉块等。
②观测质量评价。本次物探工作,仪器性能良好,野外测量的数据质量可靠有效,解释结果符合《公路工程物探规程》(JTG/TC22—2020)要求。
(6)问题与建议。
①本次物探工作,基本查明了隧道右幅YK58+250～YK58+460段岩溶发育、揭露溶洞底深度等情况,但由于现场地表地形条件差,在EH-4探明异常区无法加密测线进一步查明,因此溶洞发育方向及范围无法确定。
②根据物探结论,建议在施工过程中,在物探查明的异常位置附近,进一步验证并提前做好地质超前预报和安全防范,并结合施工情况动态设计,根据围岩变化及时优化调整,谨防意外事故发生。
③由于部分路段地形较陡甚至无法正常施工,且场区普遍接地较差,故对数据采集有一定影响,客观上增加了物探解释的多解性。
【注释】
[1]现被《超声回弹综合法检测混凝土抗压强度技术规程》(T/CECS02—2020)替代。
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