综合勘察方法在赤湾二路西延段隧道地质勘察中的应用

综合勘察方法在赤湾二路西延段隧道地质勘察中的应用

李先圳 赵家福、张建、章建新、姜鹏

深圳市工勘岩土集团有限公司 深圳 518026

摘要：赤湾二路西延段隧道工程线位北起月亮湾大道，往南穿越小南山山体，终点至赤湾五路，全长约2.3公里。该工程项目岩土种类多、断层破碎带较发育，位于典型断裂构造发育区，受构造断裂影响，地质极为复杂。仅通过钻探等手段对隐蔽的地质界线很难准确查明。本次采用工程地质调绘、工程地质钻探、工程物探等综合勘察方法取得了较好的应用效果。本文结合项目的地质和水文地质特征，阐述了地质综合勘察的方法及效果。

关键词：工程地质调绘；工程钻探；工程物探；综合勘察

1引言

在进行隧道工程设计、施工之前，应先进行工程勘察以查明沿线工程地质特征；对于隧道工程地质勘察而言，为了更好地了解隧道沿线地质特征，将综合勘察方法运用到隧道地质勘察中，根据隧道地质勘察数据，进行相互验证[1][2][3][4]。同时，应用综合勘察方法，将不同类型的勘察技术有效结合，能够明显提升隧道勘察地质资料的准确性，缩短勘察周期、节约施工成本，更加有效的指导隧道工程的设计和施工。

2沿线地质情况

赤湾二路西延段隧道沿线地层主要为人工填土、第四系全新统冲洪积、第四系坡积层、第四系残积层、下伏基岩为蓟县系-青白口系混合花岗岩，以及受区域构造作用形成的构造角砾岩。

3工程地质调绘

本次地质调绘采用搜集资料、调查访问、实地测绘、综合分析等方法，调查和收集勘察范围内的区域稳定性、区域地震、地形地貌、区域地质构造、区域地层与岩石等区域性资料；调查和收集勘察范围内及周边的工程地质、水文地质资料，调查和收集气象、河流的水文资料，调查和收集勘察范围沿线周边建（构）筑物分布、基础形式、地基处理等资料。

通过工程地质调查与测绘掌握场地主要工程地质问题，分析工程建设中存在的岩土工程问题，为勘察实施阶段的勘探与测试工作布置提供依据，工程地质调査与测绘工作包括下列内容：

1）调查、测绘地形与地貌的形态，划分地貌单元，确定成因类型，分析其与基底岩性和新构造运动的关系。

2）调查地层的岩性、结构、构造、产状，岩体的结构特征和风化程度，了解岩石的坚硬程度和岩体的完整程度。

3）调査构造类型、形态、产状、分布，对断裂、节理等构造进行分类，确定主要结构面与线路的关系。

4）对主干断裂、强烈破碎带，应调查其分布范围、形态和物质组成，分析地下水软化作用对隧道围岩稳定性的影响和危害程度。

5）调查地表水体及河床演变历史，搜集相关的水位观测资料。

6）调查地下水埋藏条件、水位变化幅度、补给来源和排泄条件，以及历年地下水位的长期观测资料。

7）调查填土的堆积年代、坑塘淤积层的厚度，以及软土、风化岩和残积土等特殊性岩土的分布范围和工程地质特征。

3工程地质钻探

工程地质钻探勘探点重点布设在隧道中轴线、隧道进出口、地质调绘和工程物探发现的岩性界线和物探异常位置以及断层破碎带附近。布置在以上位置，可以与地质调绘和物探资料相互验证。本次钻探采用XY-100型、XY-200型、XY-300型地质钻机全钻孔绳索取芯技术，岩芯采取率达95%以上，保证了对隧道围岩等级划分的准确性。通过地质钻探解决了隧道洞身位置的岩性鉴别，对岩石物理力学性质有了初步的判断，对路线上的断裂带岩体破碎程度有了初步的认识，对地下水位情况有了初步的了解，同时验证了工程地质调绘与工程物探资料。

4工程物探

工程物探手段主要为高密度电法及智能微动勘探技术。高密度电法研究的是地质体的电阻率，不同地层有不同的电阻率，土体和岩体的电阻率不同，含水岩石与不含水岩石电阻率亦不同，致密岩体与破碎岩体之间也有不同的电阻率。我利用这种电阻率的差异来区分探测对象。基岩内如果存在破碎带等不良地质体，相对围岩来说，含水会丰富一些，因此一般具低阻特征；相对高阻的覆盖层中出现的低阻缺口，一般为与溶洞相贯通的土洞。可见利用高密度电法进行地质勘查工作，有着良好的地球物理前提。对于天然源面波勘探，本区的地球物理条件是：本次勘查区主要揭露土层第四系人工填土层、第四系冲洪积层、第四系坡积层、第四系残积层及混合花岗岩，以及受区域构造作用形成的构造角砾岩。在开展天然源面波勘探工作之前，我们在本测区进行了可行性试验，并根据以往经验，总结出测区在勘察深度范围内各岩性的地球物理特征，并提出地表覆盖层堆积物的面波波速为100～250m/s，全、强风化层面波波速为250～400m/s，基岩的面波波速大于400m/s(强风化花岗岩面波波速小于400m/s)。根据测区岩层面波波速的分布情况分析，上部覆盖层与下部基岩的面波波速差异较明显，具备开展天然源面波勘探的物理前提。

  5综合勘察成果

本次勘察布置钻孔150个、工程物探测线23条。通过对综合勘察数据的综合分析，发现破碎带8处，推测破碎带位置所在测线位置、埋深及高程范围均列在表1中。

表1 综合勘察成果一览表

6综合勘察实例

图1 高密度电法勘探剖面及地质解释剖面图

该高密度电法剖面表明基岩高程在17.5～22.0m左右，其中在横坐标35.0～40.0m位置出现低阻闭合电阻率特征，推测为断层破碎带。

图2 微动勘探剖面及地质解释剖面图

该微动勘探剖面中岩土分层及基岩面起伏线清晰，横坐标120.0-140.0m位置、深度20.0-30.0m显示明显低阻异常，推测为断层破碎带，经与该位置钻探成果对比，勘察结果较吻合。

7结论

（1）根据综合勘察资料小南山断裂属非全新世活动断裂，其对拟建场地影响小。勘察期间场地内未发现岩溶、滑坡、危岩和崩塌、泥石流、采空区、活动断裂等不良地质作用和地质灾害。

（2）本线路外围发育的主要断裂构造是北西向的小南山断裂组，属非全新活动断层。勘察钻孔揭露到构造角砾岩。总体上断裂构造对场地稳定性影响小。

（3）本次工程物探工作采用高密度电法、天然源面波勘探对整个测区进行了勘探。查明了勘测范围内覆盖层厚度和基岩起伏形态。

（4）工程物探发现地质异常8处，未发现明显断裂痕迹，进入全新世以来未见活动迹象，属非全新活动性断裂。

（5）工程物探仪器具有设备携带方便，工作效率高，对地形的适宜性强等优点，为了使赤湾二路西延段隧道地质勘察工程中勘察成果更加具有代表性、全面性、准确性。适当布设一定的物探线进行勘察，配合钻探手段进行工程地质分层，确定了基岩的埋藏深度及基岩起伏形态，断层裂隙发育特征及岩体的完整性，为隧道围岩级别的划分提供定量的指标。

（6）综合勘察方法具有方便、快捷、高效、相互验证且勘探精度高的特点。因此该综合勘察方法在隧道地质勘察工作中，是一种值得推荐的勘察方法。

参考文献：

[1]师永祥 综合勘探在隧道工程地质勘察中的应用研究[J] 黑龙江交通科技，2021(6): 137。

[2] 周洪祥 高密度电法在隧道勘察中的应用[J]，大众科技，2021(10): 26。

[3] 陈伟，杜宇本, 蒋良文等 云南地区铁路勘察地质勘察技术探讨[J] 高速铁路技术， 2021(12): 12。

[4] 刘海君，黄尚佐 物探方法和钻探方法在工程地质勘查中的应用[J] 江西建材，2013(6)：319-320。

作者简介：李先圳（1987—），男，四川省攀枝花人，工程师，2011年毕业于中国地质大学（武汉），现主要从事岩土工程勘察工作，Tell：13760151959， Email:4924451259@qq.com