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      國(guó)道317線崗?fù)兄两_(dá)段矮拉山隧道EH4大地電磁法物探效果淺析

      2017-09-15 08:49:18邱曉東
      四川建筑 2017年4期
      關(guān)鍵詞:磁棒電偶極子電阻率

      邱曉東, 馬 浩, 彭 斌

      (1.四川吉元巖土工程勘察有限公司, 四川成都 610100;2.四川省興冶巖土工程檢測(cè)有限責(zé)任公司, 四川成都 610084)

      國(guó)道317線崗?fù)兄两_(dá)段矮拉山隧道EH4大地電磁法物探效果淺析

      邱曉東1, 馬 浩2, 彭 斌2

      (1.四川吉元巖土工程勘察有限公司, 四川成都 610100;2.四川省興冶巖土工程檢測(cè)有限責(zé)任公司, 四川成都 610084)

      文章簡(jiǎn)要介紹了采用EH4大地電磁法對(duì)國(guó)道317線崗?fù)兄两_(dá)段矮拉山隧道進(jìn)行物探分析。在隧道上方地面沿隧道縱軸方向采用聲頻大地電磁法查明隧址區(qū)斷層的產(chǎn)狀及破碎帶寬度,巖溶、富水區(qū)的埋深和規(guī)模,地層分界線等不良工程地質(zhì)問(wèn)題,其中重點(diǎn)判釋隧道洞身高程范圍內(nèi)的資料,為隧道的初步設(shè)計(jì)提供地質(zhì)科學(xué)依據(jù)。測(cè)試結(jié)果推導(dǎo),該隧道內(nèi)存在三個(gè)斷層和一個(gè)巖層破碎帶,施工時(shí)需提前注意。

      國(guó)道317; 隧道; EH-4; 測(cè)試; 數(shù)據(jù); 效果

      國(guó)道317線崗?fù)兄两_(dá)段矮拉山隧道位于西藏東部橫斷山區(qū),行政上屬昌都地區(qū)江達(dá)縣。項(xiàng)目起點(diǎn)位于江達(dá)縣崗?fù)墟?zhèn),終點(diǎn)位于江達(dá)縣同普鄉(xiāng)。為有效探究隧址區(qū)斷層的產(chǎn)狀及破碎帶寬度,巖溶、富水區(qū)的埋深和規(guī)模,地層分界線等不良工程地質(zhì)問(wèn)題,快速獲取隧道洞身高程范圍內(nèi)的資料,采用EH4大地電磁法物探進(jìn)行相關(guān)工作,該方法在礦山等探測(cè)工作中應(yīng)用較多[1-2],在高速公路勘察設(shè)計(jì)中,尤其是高速公路長(zhǎng)大深埋隧道的勘察設(shè)計(jì)中應(yīng)用較多[3-5]。本文主要介紹了該方法的使用步驟及效果分析。

      1 區(qū)域地質(zhì)概況

      1.1 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造

      據(jù)1∶200 000區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告資料,矮拉山斷裂與隧道軸線在進(jìn)口段相交,幫欠克斷層與隧道軸線在出口段相交。該兩條斷裂為早第四紀(jì)及前第四紀(jì)活動(dòng)斷裂,為非全新活動(dòng)斷裂。

      1.2 地層與巖性分布

      隧址區(qū)發(fā)育的地層主要為:第四系殘破積、崩坡積碎石類土及三疊系中上統(tǒng)江達(dá)組基性火山沉積巖火山角礫巖和上統(tǒng)波里拉組灰?guī)r、泥灰?guī)r、凝灰?guī)r、奪蓋拉組和阿堵拉組泥灰質(zhì)粉砂巖,志留系散則組絹云石英片巖。隧道進(jìn)口處表層為殘坡積的碎石類土,下部主要為中基性火山角礫巖和志留系散則組絹云石英片巖;出口處表層為碎石類土夾黏土,下部為泥灰質(zhì)粉砂巖;洞身東部出露的基巖主要為火山角礫巖、泥灰?guī)r;洞身西部出露的基巖主要為灰?guī)r、凝灰?guī)r、泥灰質(zhì)粉砂巖。

      2 實(shí)驗(yàn)儀器及技術(shù)方法

      2.1 測(cè)試原理

      本次電磁測(cè)深工作采用的是EH-4連續(xù)電導(dǎo)率剖面儀,在地表?xiàng)l件良好的情況下它可以觀測(cè)到離地表幾米至1 000 m內(nèi)的地質(zhì)斷面的電性變化信息,該系統(tǒng)輕便、高效,特別適合于各種不同的地質(zhì)條件和地形比較惡劣的環(huán)境。

      用該儀器工作原理是在在一個(gè)寬頻帶上觀測(cè)電場(chǎng)和磁場(chǎng)信息,并由此計(jì)算出視電阻率和相位,可確定出大地的地電特征和地下構(gòu)造。

      2.3 測(cè)試方法

      (1)測(cè)深點(diǎn)的布置:在具體的觀測(cè)點(diǎn)上使用森林羅盤儀指示方向,進(jìn)行坡角改正,用皮尺測(cè)量距離,以確定電極和磁棒布置位置。要求點(diǎn)位差小于0.5 m,方位差小于0.2°。

      (2)在開展工作的前一天做平行試驗(yàn),檢測(cè)儀器是否工作正常。試驗(yàn)時(shí)兩個(gè)磁棒相隔2~3 m,平行放在地面上,兩個(gè)電偶極子也要平行。觀測(cè)電場(chǎng)、磁場(chǎng)通道的時(shí)間序列信號(hào),若兩個(gè)方向通道的波形形態(tài)和強(qiáng)度均基本一致,說(shuō)明儀器工作正常。

      (3)電極的布置技術(shù):本次工作共用四個(gè)電極,每?jī)蓚€(gè)電極組成一個(gè)電偶極子,為了便于對(duì)比監(jiān)視電場(chǎng)信號(hào),其長(zhǎng)度等于點(diǎn)距,與測(cè)線方向一致的電偶極子叫做X-Dipole;與測(cè)線方向垂直的電偶極子叫做Y-Dipole。為了保證Y-Dipole電偶極子的方向與X-Dipole的相互垂直,用森林羅盤儀確定方向,誤差<±0.5°;電偶極子的長(zhǎng)度用測(cè)繩測(cè)量,誤差在<±0.5 m。

      (4)磁棒布置技術(shù):磁棒離前置放大器應(yīng)大于5 m,為了消除人文干擾兩個(gè)磁棒要埋在地下至少5 cm,用地質(zhì)羅盤定方向使其相互垂直,誤差控制在<±0.2°,且水平。所有的工作人員要離開磁棒至少10 m,盡量選擇遠(yuǎn)離房屋、電纜、大樹的地方布置磁棒。

      (5)AFE(前置放大器)布置技術(shù):電、磁道前置放大器放在測(cè)量點(diǎn)上,即兩個(gè)電偶極子的中心,為了保護(hù)電、磁道前置放大器應(yīng)首先接地,遠(yuǎn)離磁棒至少10 m。

      (6)主機(jī)布置技術(shù):主機(jī)要放置在遠(yuǎn)離AFE(前置放大器)至少20 m的一個(gè)平臺(tái)上,而且操作員最好能看到AFE和磁棒的布置。

      2.4 數(shù)據(jù)處理與成圖

      EH-4電磁測(cè)深數(shù)據(jù)的室內(nèi)處理及反演主要是采用IMAGEM和綜合信息處理系統(tǒng)軟件。主要的處理步驟有以下幾點(diǎn):

      (1)對(duì)獲得的電場(chǎng)和磁場(chǎng)虛實(shí)分量和相位數(shù)據(jù),使用IMAGEM軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)編輯,刪除畸異點(diǎn),提高數(shù)據(jù)質(zhì)量。

      (2)進(jìn)行靜校正、生成表層電阻率、編輯剖面電阻率及剖面處理。

      (3)進(jìn)行空間和頻率插值,對(duì)剖面進(jìn)行均勻插值和對(duì)頻率按對(duì)數(shù)規(guī)律均勻插值。

      (4)形成后續(xù)處理必備文件和準(zhǔn)備反演成像參數(shù)文件。

      (5)最后經(jīng)過(guò)多次疊代反演和正演,輸出二維反演結(jié)果和正演數(shù)據(jù),如果反演結(jié)果符合已知地質(zhì)特征和其正演數(shù)據(jù)斷面圖與原始數(shù)據(jù)斷面圖基本吻合,正反演計(jì)算終止。

      對(duì)取得的數(shù)據(jù)通過(guò)相應(yīng)計(jì)算得到的參數(shù),主要是用surfer8軟件對(duì)其進(jìn)行成圖處理。通過(guò)濾波和插值工作就得到相應(yīng)的平面等值線圖。

      3 試探效果分析

      該條測(cè)線全長(zhǎng)4 500 m,里程BK1 003+620~ BK1 008+120段,剖面詳細(xì)電阻率斷面見(jiàn)圖1。

      圖1 大地電磁測(cè)深反演斷面

      電阻率斷面圖上部沿地形線以下(0~80) m,電阻率值一般為(100~400) Ω·m,推測(cè)為表層沉積層的分布,其厚度約(50~150) m;在電阻率等值線圖中,里程BK1 003+850~BK1 004+030、BK1 005+190-BK1 005+290、BK1 007+250-BK1 007+350處等值線有錯(cuò)斷現(xiàn)象,推測(cè)此處可能有斷裂構(gòu)造通過(guò);結(jié)合1∶200000區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告資料,推測(cè)BK1 003+850~BK1 004+030為矮拉山斷裂,BK1 007+250-BK1 007+350為幫欠克斷裂, BK1 005+190-BK1 005+290處推測(cè)為斷層,傾向大概為54°;里程BK1 007+120~BK1 007+720、高程3 650~3 750 m處,隧道底板以下80 m左右,電阻率有低阻異常反映,為物探異常區(qū)域,推測(cè)為巖層破碎帶,施工時(shí)需提前注意。

      4 結(jié)論

      通過(guò)本次大地電磁工作,基本查明了該工區(qū)內(nèi)測(cè)線附近可能存在的斷層的位置和產(chǎn)狀以及軟弱巖層、覆蓋層厚度等情況。

      BK線電阻率斷面圖上部沿地形線以下(0~80) m,電阻率值一般為(100~400) Ω·m,推測(cè)為表層沉積層的分布,其厚度約(50~150) m;在電阻率等值線圖中,BK1 003+850~BK1 004+030、BK1 005+190-BK1 005+290、BK1 007+250-BK1 007+350處等值線有錯(cuò)斷現(xiàn)象,推測(cè)此處可能有斷裂構(gòu)造通過(guò);結(jié)合1∶200 000區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告德格幅的資料,推測(cè)BK1 003+850~BK1 004+030為矮拉山斷裂,BK1 007+250-BK1 007+350為幫欠克斷裂;BK1 005+190-BK1 005+290處推測(cè)為斷層,傾向大概為54°;里程BK1 007+120~BK1 007+720、高程3 650~3 750 m處,隧道底板以下80 m左右,電阻率有低阻異常反映,為物探異常區(qū)域,推測(cè)為巖層破碎帶,施工時(shí)需提前注意。

      [1] 周明平,楊炳南,朱大偉,等. 貴州省松桃縣普覺(jué)錳礦區(qū)EH4大地電磁法試探效果[J]. 貴州地質(zhì),2013(1):28-32.

      [2] 屈利軍,李波,胡緒云. 綜合電法在南嶺魏家鎢礦深部勘查中的應(yīng)用[J]. 工程地球物理學(xué)報(bào),2015(2):183-189.

      [3] 柳建新,蔣玲霞,嚴(yán)家斌,等.EH-4電磁成像系統(tǒng)在高速公路隧道工程勘察中的應(yīng)用[J].工程地球物理學(xué)報(bào),2008,5(6):652-656.

      [4] 胡衛(wèi)群,王建軍.EH-4電磁測(cè)深法在隧道斷層勘察中的應(yīng)用[J].公路工程,2012,37(5):191-193.

      [5] 魏士?。瓻H-4高頻大地電磁測(cè)深法在隧道勘察中的應(yīng)用研究[D].成都:成都理工大學(xué),2013.

      京滬高鐵沿線環(huán)境綜合整治打響攻堅(jiān)戰(zhàn)住建部 鐵路聯(lián)手發(fā)動(dòng)“三大戰(zhàn)役”

      近日,針對(duì)高鐵沿線存在的安全隱患和“臟亂差”這一老大難問(wèn)題,住房城鄉(xiāng)建設(shè)部、國(guó)家鐵路局、中國(guó)鐵路總公司聯(lián)手部署專項(xiàng)行動(dòng),要求沿線的地方政府同鐵路方面共同抓好“三大戰(zhàn)役”,堅(jiān)決根治頑疾。

      第一戰(zhàn)役是查處重大和明顯隱患。5月15日前完成對(duì)影響京滬高鐵運(yùn)營(yíng)安全問(wèn)題的排查整改,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題立即處理。

      第二戰(zhàn)役是查處違法違規(guī)。6月底前,嚴(yán)肅查處高鐵沿線保護(hù)區(qū)和控制區(qū)內(nèi)的違法占地、違法建設(shè)、違法經(jīng)營(yíng)行為,建立臺(tái)賬,逐一銷號(hào)。

      第三戰(zhàn)役是排查和整治環(huán)境。排查高鐵沿線保護(hù)區(qū)、控制區(qū)、可視區(qū)范圍內(nèi)影響觀瞻、污染環(huán)境等突出問(wèn)題,9月底整治工作要取得明顯成效。

      同時(shí),三部門還要求抓緊建立“雙段長(zhǎng)”責(zé)任制,完善安防、技防和人防體系,建立會(huì)商制度,防止問(wèn)題反復(fù)。建立負(fù)面清單,加強(qiáng)部門協(xié)調(diào),嚴(yán)格控制新建鐵路周邊的開發(fā)建設(shè)活動(dòng)。

      摘自《中國(guó)建設(shè)報(bào)》

      邱曉東(1984~),男,工程師,主要從事巖土工程檢測(cè)等研究。

      P631.3+25

      A

      [定稿日期]2017-07-31

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