某隧道进口岩土层的电阻特征与评价

摘要：小池隧道为山区地形，隧道进出口坡度较大，岩土层厚度变化较大。为了探明隧道进出口附近的地层特征，采用高密度方法对岩土层进行初步了解，布置钻孔验证。结果表明，不同地层的电阻率有较大差异：土层的电阻率较高，强风化岩的电阻率居中，岩石的电阻率较低。地下水位以下，电阻率明显偏低。

关键词：隧道进口；岩土层；电阻特性

中图分类号：P581 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）36-0097-02

1 概述

本隧道位于丘陵山区，南侧为小池圆墩水泥厂。设计为双向分离式隧道，隧道设计桩号左线为ZK67+497～ZK68+407，长910m，最大埋深136.91m；隧道右线设计桩号为YK67+510～YK68+440，长930m，最大埋深140.24m。隧道进洞门型式均为削竹式，出洞门型式均为端墙式。

2 隧道区地形地貌

拟建小池隧道位于山岭部位，隧址区属低山丘陵地貌，隧道轴线大致呈东西走向，穿越一南北向的宽缓山岭，沿线地形呈中部高两侧较低，中部沟谷较发育，以南北向为主，V字形，切割较深，纵坡大但长度较小。

本区地形起伏较大，地表植被较发育，覆盖层较厚。进口处地面高程458.84～461.71m，出口处地面高程458.89～460.16m，隧道轴线最高点高程596m，相对高差50～145m。进口侧山坡自然坡度约25°～35°，出口侧山坡自然坡度约45°～55°，部分地段达60°～70°。

3 隧道区的地质概况

3.1 隧道区的地质及岩土层特征

隧址区在区域上位于呈北东向展布的闽西南拗陷带的大田-龙岩拗陷与胡坊-永定隆起的交汇部位，据现场工程地质测绘，本区构造不发育，未见断层。

隧址区上覆坡积土、残积土；下伏基岩为印支期花岗岩（γm3）及其风化层。隧址区主要岩土层特征现分述

如下：

坡积粉质粘土（Qdl）：灰黄色、土黄色，可塑-硬塑，粘粉粒为主，粘性较强，含少量角砾。本次勘察钻探揭露厚度为2.90m。

残积粘性土（Qel）：浅紫红色夹灰黄色，硬塑，粘粉粒为主，有砂感，为花岗岩岩风化残积土。本次勘察钻探揭露厚度为4.50m。

全风化花岗岩（γm3）：灰白色，散体状，岩石除石英颗粒外，其余已风化呈土，岩芯呈砂土状，易散。本次勘察钻探揭露厚度为8.00m。

砂土状强风化花岗岩（γm3）：灰白色，散体状，岩石除石英颗粒外，其余已风化呈土，岩芯呈砂土状，局部夹有碎块状，易散。本次勘察钻探揭露厚度为14.20m。

碎块状强风化花岗岩（γm3）：灰白色，花岗结构，块状构造，风化裂隙发育，岩芯呈碎块状，个别短柱状，锤击易碎。本次勘察钻探揭露厚度为3.10m。

中风化花岗岩（γm3）：灰白色，花岗结构，块状构造，岩质较新鲜，岩芯呈柱状为主，节长一般在9～15cm之间，最长21cm，少量碎块状；土石分级为Ⅴ级。属较坚硬岩。

3.2 隧道区的水文地质概况

本隧道区地下水主要为风化带孔隙-裂隙水、基岩裂隙水。孔隙-裂隙水赋存于第四系残坡积层底部及基岩强风化带，基岩裂隙水赋存于岩性接触带中。地下水具不均匀性，中风化岩以下地层的富水性及导水性弱，碎块状强风化岩由于裂隙较为发育，透水性及富水性较好。

调查期间，洞口附近地下水的稳定水位一般分布于碎块状强风化层中，埋藏深度为29.90～31.30m。

4 隧道区各地层的高密度电法测试结果

4.1 高密度电法工作原理

高密度电阻率法简单地说是集电剖面法和电测深为一体的一种地学层析成像（Geotomography，简称GT）技术，实行密集采样来提高采样率和“多次覆盖”方法提高信噪比。多次覆盖是指由不同的电流电极、不同的电位电极以地电断面上相同的“点”进行多次测量，从而实现数据的快速采集和微机处理。本次高密度电阻率法系统由WDJD-2型多功能数字直流激电仪和WDZJ-1多路电极转换器构成。仪器的主要技术指标：电压测量精度为±1%±1个字；输入阻抗>50MΩ；电流测量精度为±1%±1个字；自动进行自然电位及电极极化补偿，补偿范围±1V；对50Hz工频干扰压制优于80dB；AB、MN外壳三者绝缘电阻>1000MΩ/500V，工作温度-10℃～+50℃；工作湿度为95%RH。电源由五个电池箱组成，最大输出电压为450V。采用参数如下：观测装置：温纳四极，极距5m，电极数

40个。

资料处理主要是：它是地球物理勘探工作中一个重要的环节。处理方法得当、参数选择合理便能获得客观、良好的成果，数据采用WDAFC.EXE反演软件系统处理，基本原理是采用有限元方法，根据最小二乘原理进行多次迭代计算。通过对原始数据进行噪音剔除、平均。转换成本软件处理格式，采用以下处理流程，数据重排（地形数据编辑）→剔除异变点→设置反演参数→二维反演（多次反复模拟）→视电阻率、充电率断面→结合地质资料进行地质解释，反演过程中应反复进行参数变换模拟试验，以求获得良好的效果。并将反演得到的成果与地质认识进行比对，利用地质推断完善反演成果。

4.2 隧道进口的高密度电法测试成果

图1 隧道进口的高密度电法测试成果图

现场的高密度电阻法测试时，采用的是高密度电法温纳四极装置测量，点距5m，每条剖面长度200m，自动读取数据。

根据测试成果，作出如图1所示图形。

本次测试的各岩土层的状态、电阻率值见表1。

5 结语

（1）地下水位对隧道的物探测试有影响，水位以下呈低阻反映。（2）残积土层、坡积土层、全风化岩为高阻区，视电阻率在1860～3000Ω·m之间。（3）碎块状强风化岩至中风化岩的视电阻率较低，在1200～1350Ω·m之间。（4）全风化岩中的长石已经全部高岭土化，视电阻率呈现高值，在1860～3000Ω·m之间，厚度较大。（5）隧道进口的土层厚度较大，围岩级别应降低为Ⅴ级，开挖易坍塌。应有防护措施。（6）隧道左洞附近，应开展必要的水文地质调查及钻探揭露验证工作。

参考文献

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[4] 《工程地质手册》编委.工程地质手册（第四版）

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作者简介：张纲纲（1968—），男，福建龙岩人，福建省核工业二九五大队工程师，研究方向：岩土工程、水文地质与工程地质、地灾评估等。