張以澤 朱偉強(qiáng) 陳樹見(jiàn)

(云南第二公路橋梁工程有限公司，云南 昆明 650000)

0 引言

隨著西部大開發(fā)戰(zhàn)略的深入開展，施工過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)突水、突泥、塌方、瓦斯燃燒等事件，給施工帶來(lái)極大困難，造成巨大人身傷亡事故［1，2］。因此，王夢(mèng)恕院士［3］指出超前地質(zhì)預(yù)報(bào)應(yīng)該也必須作為工序列入工程成本。

瞬變電磁勘探(簡(jiǎn)稱TEM)對(duì)地下良導(dǎo)電介質(zhì)具有較強(qiáng)的響應(yīng)能力，適用于斷層及裂隙帶富水性評(píng)價(jià)含(隔)水層劃分等［4，5］，具有突出地電異常響應(yīng)、無(wú)電極接觸制約、穿透高阻覆蓋能力強(qiáng)、體積效應(yīng)小、低阻反應(yīng)靈敏、施工速度快、效率高等特點(diǎn)。

因此，采用TEM超前地質(zhì)預(yù)報(bào)對(duì)高風(fēng)險(xiǎn)隧道進(jìn)行預(yù)報(bào)對(duì)施工有較好的指導(dǎo)意義，能達(dá)到減小地質(zhì)災(zāi)害的目的。

1 TEM探測(cè)原理

在導(dǎo)電率為σ、導(dǎo)磁率為μ的均勻各向同性大地表面敷設(shè)面積為S的矩形發(fā)射回線在回線中供以階躍脈沖電流。

在電流斷開之前(t＜0時(shí))，發(fā)射電流在回線周圍的大地和空間中建立起一個(gè)穩(wěn)定的磁場(chǎng)，如圖1所示。

圖1 矩形框磁力線

在t=0時(shí)刻，電流突然斷開，產(chǎn)生的磁場(chǎng)也立即消失。由于介質(zhì)的歐姆損耗，感應(yīng)電流迅速衰減，產(chǎn)生的磁場(chǎng)也隨之迅速衰減，感應(yīng)出新的強(qiáng)度更弱的渦流，伴隨這一過(guò)程存在的電磁場(chǎng)便是大地的瞬變電磁場(chǎng)。

2 工程概況

峽口隧道進(jìn)口位于興山縣峽口鎮(zhèn)之高嵐河北西岸，出口位于峽口鎮(zhèn)泗湘溪河李家溝境內(nèi)，隧道進(jìn)口與石家壩大橋巴東臺(tái)相連，隧道所穿越的河間地塊為單斜構(gòu)造區(qū)，由寒武系～奧陶系碳酸鹽巖地層、志留系～泥盆系碎屑巖地層、二疊系～三疊系碳酸鹽巖地層構(gòu)成，地層走向近南北，中等傾斜，傾向西～西南。

本區(qū)基本構(gòu)造格局由印支—燕山運(yùn)動(dòng)奠定，在此基礎(chǔ)上新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)進(jìn)一步發(fā)生和發(fā)展，造成走廊區(qū)現(xiàn)代地貌格局和地震及斷裂活動(dòng)。區(qū)內(nèi)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的主要方式為地殼不均勻抬升，即大面積間歇性隆升，遭受風(fēng)化剝蝕與外營(yíng)力(主要是重力和水動(dòng)力)作用，發(fā)育侵蝕溶蝕以及滑動(dòng)、崩塌等地質(zhì)現(xiàn)象。

3 TEM系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集、處理和解釋

本次瞬變電磁法勘探采用重疊回線裝置，發(fā)射頻率為8.3 Hz，發(fā)射線框采用多匝1.0 m×1.0 m矩形回線。探測(cè)分水平和垂直兩個(gè)方向扇形掃描及橫測(cè)線平移探測(cè)，水平方向掃描左右各70°范圍，每15°一個(gè)測(cè)點(diǎn)，共11個(gè)測(cè)點(diǎn)，垂直方向相似，掃描上下各60°范圍，每10°一個(gè)測(cè)點(diǎn)，共11個(gè)測(cè)點(diǎn)。

參考工程地質(zhì)調(diào)繪情況，結(jié)合TEM物探成果資料解釋結(jié)果，得出如下綜合性結(jié)論:在本次探測(cè)掌子面右前方ZK108+505～ZK108+455范圍內(nèi)存在隧道設(shè)計(jì)縱剖面上一個(gè)自上而下(右上方向左下方斜向分布)的狹長(zhǎng)高含水量破碎帶或含水巖溶通道。故在本次探測(cè)成果資料中，屬于低阻異常區(qū)域一定要加強(qiáng)水文地質(zhì)觀測(cè)和超前鉆探工作，要打鉆驗(yàn)證物探結(jié)果，提前采取安全防護(hù)措施，保障安全生產(chǎn)(見(jiàn)圖2)。

圖2 預(yù)報(bào)成果圖

4 實(shí)際開挖結(jié)果驗(yàn)證

當(dāng)隧道施工至ZK108+490時(shí)，出現(xiàn)溶洞，如圖3所示。

圖3 溶洞揭露照片

根據(jù)實(shí)際開挖結(jié)果對(duì)照，TEM超前地質(zhì)預(yù)報(bào)比較準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)了溶洞的位置，為隧道的施工安全起到了指導(dǎo)作用。

5 結(jié)語(yǔ)

1)隧道施工初勘不能較準(zhǔn)確的確定不良地質(zhì)體的發(fā)育位置和情況，所以在施工過(guò)程中超前地質(zhì)預(yù)報(bào)必須列入工序。2)通過(guò)TEM超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，準(zhǔn)確預(yù)報(bào)了峽口隧道ZK108+490處的不良地質(zhì)情況，為隧道施工和及時(shí)調(diào)整支護(hù)參數(shù)提供依據(jù)，有效地控制和避免地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，保證了隧道的順利施工。

［1］鐘世航，孫宏志，王 榮，等.隧道掌子面前方地質(zhì)預(yù)報(bào)的現(xiàn)狀及發(fā)展之路［J］.工程地球物理學(xué)報(bào)，2007，4(3):180-185.

［2］何發(fā)亮，李蒼松.隧道施工期地質(zhì)超前預(yù)報(bào)技術(shù)的發(fā)展［J］.現(xiàn)代隧道技術(shù)，2001，38(3):12-14.

［3］王夢(mèng)恕.對(duì)巖溶地區(qū)隧道施工水文地質(zhì)超前預(yù)報(bào)的意見(jiàn)［J］.鐵道勘查，2004(1):7-9，18.

［4］蔣邦遠(yuǎn).實(shí)用近區(qū)磁源瞬變電磁法勘探［M］.北京:地質(zhì)出版社，1998.

［5］李 貅.瞬變電磁測(cè)深的理論與應(yīng)用［M］.西安:陜西科學(xué)技術(shù)出版社，2002.