高密度电法（高密度电法勘探原理）

大家好，关于高密度电法很多朋友都还不太明白，不过没关系，因为今天小编就来为大家分享关于高密度电法勘探原理的知识点，相信应该可以解决大家的一些困惑和问题，如果碰巧可以解决您的问题，还望关注下本站哦，希望对各位有所帮助！

本文主要内容一览

• 1、高密度电法在高速公路勘察中的应用
• 2、隧道工程勘查研究分析
• 3、岩溶路基注浆加固工艺试验总结
• 4、岩溶隧道开挖超前预报与监测

高密度电法（高密度电法勘探原理）

1高密度电法在高速公路勘察中的应用

1、高密度电法的主要特点

高密度电法进行二维地电断面测量，兼具剖面法与测深法的功能。能有效的进行多种电极排列方式的扫描探测，因而可以获得较丰富的关于地电断面结构特征的地质信息，具有点距小、采样密度高的特点。敷设一次导线可进行数千个记录点的数据观测，不仅采集速度快，而且避免了可能手工操作所出现的错误。

通常工程上进行电法勘察时，常常采取小点距、高数据采集密度以达到高精度的数据要求。与传统的电阻率法相比，高密度电法成本低、效率高，信息丰富，解释方便。勘探能力显著提高，尤其适合目前工程地质勘察中，解决目标体埋深不大、规模较小的地质任务。

2、高密度电法用于高速公路勘察中的主要任务

在高速公路的勘察中，一般说来主要的物探工作目的不外乎如下几点：

（1）可能的灾害地质体的探查，如岩溶、采空区、塌陷区；

（2）构造勘察，如断层断裂带的规模、倾向、倾角，岩石接触带（面）的圈定等；

（3）辅助地质分层，比如覆盖层厚度及风化层划分。解决这些问题，高密度电法可以达到理想的效果。

3、高密度电法野外工作装置

高密度电法野外工作装置形式较多，总电极数与点距可根据场地与勘察深度任意选择。

固定断面扫描测量方式数据采集结果其视电阻率断面为一倒梯型剖面；变断面连续滚动扫描测量方式其视电阻率断面为一平行四边形剖面。

装置选择、具体施工方式，本着有效、简单易操作、对周围环境影响小、投入人员和经济成本低的原则，根据现场情况和实验结果选择装置布置。目前在高速公路勘察中，主要装置选择如下：（其中的A、B为供电电极，M、N为测量电极）。

（1）电极排列如下：极距选择根据探察目标体的大小而适当确定。一般目标体越小，需要探测的越精细，则选择的机距越小，相应的探测深度也就越小。测量断面为倒梯形。

测量时，AM=MN=NB为一个电极间距，A、B、M、N逐点同时向右移动，得到第一条剖面线；接着AM、MN、NB增大一个电极间距，A、B、M、N逐点同时向右移动，得到另一条剖面线；这样不断扫描测量下去，得到倒梯形断面。

（2）A-MN-B四极测深排列

该装置适用于变断面连续滚动扫描测量，电极排列如下：

测量时，M、N不动，A逐点向左移动，同时B逐点向右移动，得到一条滚动线；接着A、M、N、B同时向右移动一个电极，M、N不动，A逐点向左移动，同时B逐点向右移动，得到另一条滚动线；这样不断滚动测量下去，得到矩形断面。

高密度电法大数据量数据采集为高精度反演成像提供了可靠的保证，能较直观、形象地反映地下采空区异常的埋深、分布范围等，地质效果良好。可有效地查明地下目标体的埋深及分布范围,为相关的设计处理提供依据。

4、工程实例

4.1地下采空塌陷区

主要是采空部位上部岩石的崩塌导致覆盖层的下沉。坍塌后，上部土层不再密实，而是变的松散，因此相比周围岩层来说，异常特征表现为电阻率值发生较大变化。

下图是一个巷道异常特征图像。巷道开口在半山坡，深度距工作面（垂直）约15米，围岩为粉砂岩，洞中无积水。（攀枝花砝垭路采空区探测，2005年，选择电极距3米）

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高密度电法（高密度电法勘探原理）

2隧道工程勘查研究分析

1高密度电法

1.1仪器设备。本次使用的高密度电法仪器为某大学研制的E60M型电法工作站，该电法工作站是一种新型的电法仪，仪器采用程控方式进行数据的采集和电极控制，采集的数据以图像的形式实时显示在屏幕上，以便您随时可以监控资料的质量[1]。该型仪器可以进行各种装置的高密度电阻率测试。同时，具有双频高密度激发激化法、自然电位法、充电法及瞬变电磁法等勘探方法可扩展，由于仪器本身配置有高性能的计算机，配合相应的处理软件系统，可对上述所采集的资料进行现场处理[2]。1.2野外工作方法。1.2.1工作装置。E60M型仪器的主要功能，能够完成二极装置、单边三极装置、温纳装置、偶极装置和施伦贝尔，以及自定义数据采集模式等装置形式的高密度电阻率数据采集、图形显示工作。其对应的采集软件为EMS2008.EXE，该软件具有数据采集、数据文件存盘、数据文件的回放调用等功能。

1.2.2工作参数。通过多次现场试验，确定了野外工作参数如下：电极间距10m；每串电极数8根；供电时间1秒；自电补偿选择关闭；低通滤波器选择大于150kHz；进行50Hz工频干扰抑制；走极方式选择自动；选择剖面模式，具体见图1。1.3高密度电法数据采集。设置工作参数后，检查线路及接地电阻使其达到工作要求。通过多次现场试验，在供电条件满足要求情况下，采集了温纳a、温纳beta、施伦贝尔装置。1.4室内资料处理。E60M型仪器配有相关的数据采集软件，E60MEDIT观测系统编辑软件进行采集参数设置，将观测系统文件存为“.dat”文件，运行EMS2008高密度数据采集软件，在仪器菜单中调用观测系统文件，进行数据采集，数据采集完毕后，自动生成“.dat”和“.txt”文件进行数据存盘。根据现场干扰情况，在采集软件显示的原始剖面上进行畸变点删除。室内可利用RES2DINV软件对采集数据进行反演，绘制等电阻率剖面反演图。

2推断解释2.11号测线剖面成果分析。综合工区地质资料及邻区的钻孔资料，依据反演模型电阻率带地形断面图中的等值线形态和梯度变化特征，厘定了视电阻率400Ωm作为覆盖层与花岗岩基岩面之间临界电阻率，以此推测出整个剖面的地质体分界线。在剖面上260m和400m的位置分别是右隧道入出口的位置。从横向上看，浅地表有一些低阻的覆盖层，埋深约2m~10m，其中有部分高阻，推断为基岩出露或碎石土所致；其中在剖面240m~290m、标高+5m~+30m分布一中低阻区D1，其电阻率位于100Ωm~300Ωm之间，综合地质资料，推断为岩石破碎体所引起的低阻区域。在剖面360m下方，有一向小号点下方倾向延伸的低阻异常带，异常值小于150Ωm，倾向小号点方向，该异常从标高+50m处向下延伸至标高-70m处。综合地质资料，推断该低阻异常由一构造破碎带引起，编号Fw1。

2.22号测线剖面成果分析。综合工区地质资料及邻区的钻孔资料，依据反演模型电阻率带地形断面图中的等值线形态和梯度变化特征，厘定了视电阻率400Ωm作为覆盖层与花岗岩基岩面之间临界电阻率，以此推测出整个剖面的地质体分界线。在剖面上250m和400m的位置分别是左隧道入出口的位置。从横向上看，浅地表有一些低阻的覆盖层，埋深约1m~8m，其中有部分高阻，推断为基岩出露或碎石土所致；其中在剖面250m~300m、标高+5m~+38m分布一处中低阻区D1，其电阻率位于100Ωm~200Ωm之间，综合地质资料，推断为岩石破碎体所引起的低阻区域。在剖面355m下方，有一向小号点下方倾向延伸的低阻异常带，异常值小于150Ωm，倾向小号点方向，该异常从标高+50m处向下延伸至标高-70m处。综合地质资料，推断该低阻异常由一构造破碎带引起，编号Fw1。2.37号测线剖面成果分析。综合工区地质资料及邻区的钻孔资料，依据反演模型电阻率带地形断面图中的等值线形态和梯度变化特征，厘定了视电阻率400Ωm作为覆盖层与花岗岩基岩面之间临界电阻率，以此推测出整个剖面的地质体分界线。

图47号测线剖面图从横向上看，浅地表有一些低阻的覆盖层，埋深约2m~10m，其中有部分高阻，推断为基岩出露或碎石土所致；其中在剖面270m~330m、标高+20m~+38m分布一处中低阻区D1，其电阻率位于100Ωm~200Ωm之间，综合地质资料，推断为岩石破碎体所引起的低阻区域。在剖面400m下方，有一向小号点下方倾向延伸的低阻异常带，异常值小于100Ωm，倾向小号点方向，该异常从标高+50m处向下延伸至标高-50m处。综合地质资料，推断该低阻异常由一构造破碎带引起，编号Fw1。2.48号测线剖面成果分析。综合工区地质资料及邻区的钻孔资料，依据反演模型电阻率带地形断面图中的等值线形态和梯度变化特征，厘定了视电阻率400Ωm作为覆盖层与花岗岩基岩面之间临界电阻率，以此推测出整个剖面的地质体分界线。从横向上看，浅地表有一些低阻的覆盖层，埋深约1m~12m，其中有部分高阻，推断为基岩出露或碎石土所致；其中在剖面250m~300m、标高+23m~+40m分布一处中低阻区D1，其电阻率位于100Ωm~200Ωm之间，综合地质资料，推断为岩石破碎体所引起的低阻区域。在剖面360m下方，有一向小号点下方倾向延伸的低阻异常带，异常值小于100Ωm，倾向小号点方向，该异常从标高+50m处向下延伸至标高-55m处。综合地质资料，推断该低阻异常由一构造破碎带引起，编号Fw1。

3结论根据该项目的工作要求，在其拟建隧道轴线的勘探线上设计了两条物探剖面（剖面1和剖面2）；隧道出口两端各布置3条交叉线（剖面3、4、5、6、7，8）。共完成8条高密度电法测量剖面，完成452个测点。现场数据采集均按照设计及有关规范要求完成，且野外数据采集真实可靠。同时，通过数据处理及反演，绘制了8条物探推测及地质综合剖面图。根据物探资料和综合地质资料，综合推断构造破碎带1条（Fw1）及岩石破碎1处(D1)，这一推断成果对拟建隧道的设计和施工提供科学依据，具有一定意义。综上所述，现场数据采集均按照设计及有关规范要求完成，且野外数据采集真实可靠。同时，通过数据处理及反演，绘制了8条物探推测及地质综合剖面图。工区内交叉隧道轴向的几条剖面，由于周边水库影响了测线的长度，从而限制了高密度电法的勘探深度，建议在条件允许的情况下，开展对上述推断的构造破碎带采用超前钻进行验证，结合地质资料及钻探资料更准确的指导下一步的施工措施。

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3岩溶路基注浆加固工艺试验总结

武广客运专线武汉工程试验段DK1229+536.85～+632.37、DK1229+770～DK1230+005、DK1230+170～+305、DK1230+970～DK1231+145为残丘地貌,上覆第四季更新统黏土层硬塑、局部软塑δ0=120～200Kpa,厚度2～12m,下伏基岩为二叠系(P)灰岩,青灰色、灰黑色、弱风化。基岩浅部裂隙普遍较发育,局部存在溶洞。设计为岩溶注浆加固路基。在注浆施工中,由于影响注浆效果的诸多因素复杂,因此必须进行工艺性试验,总结工艺施工参数,并验证设计指标,确定施工工艺方法。注浆工艺试验地段选择在DK1231+072～+102段,本段共有35个岩溶注浆孔,375个红粘土注浆孔,具体布置详见注浆孔平面布置图。

2.设计有关要求

(1)利用探灌结合选取钻孔数20%(7个孔)做为先导勘探孔,进一步探明岩溶发育情况和黏土软硬情况。孔深钻入基岩不小于6m,施工过程中遇溶洞,应至溶洞底板下1m。

(2)注浆孔开孔孔径φ≮110mm(土层),终孔孔径Φ≮91mm(岩层)。

(3)土层注浆完成后,放入3Φ10钢筋笼,用C15强度等级的砼封填。

(4)孔位误差±5cm,孔深与实际误差不大于0.1m。

(5)注浆质量效果检查

①注浆前后电法(或面波)对比检查。

②注浆前后注水试验对比检查,要求注浆后单位长度吸水量应小于注浆前单位吸水量的3%～5%。

③钻孔检查,检查孔位总孔数的5%,根据取芯浆液充填情况直观判断注浆效果。

④对红黏土层注浆前后钻探取样,原位测试(静力触探)对比物理力学指标变化。

3注浆分类

注浆法是利用液压、气压或电化学原理,通过注浆管把浆液均匀地注入地层中,浆液以填充、渗透和挤密等方式赶走颗粒间或岩石裂隙中的水和空气后占据其位置,经人工控制一定时间后,浆液将原来松散的土粒或裂隙胶结成一整体,形成一个结构新、强度大、防水性能好和化学稳定性能好的“结合体”。

注浆按原理分类,可分为:充填注浆法、渗透注浆法、压密(又称挤密)注浆法、劈裂注浆法、电化学注浆法、高压喷射灌浆法。

注浆按材料分类,分两大类:1、颗粒浆液;2、溶液浆液。

武汉工程试验段岩溶注浆采用是水泥浆液、水泥水玻璃浆液,压力注浆法。

4注浆施工

4.1施工准备

施工准备:平整场地,修建拦污沟→测量放线→注浆前物探、注水试验→测量放线→水电引入→机具进场

注浆机械表

序号设备名称数量型号流量

(L/min)最大压力(MPa)

1长探钻机(台套)4GY-150

2衡探注浆泵(台套)2BW2001256

3衡探注浆泵(台套)2BW-160Z1003

4浆液搅拌机(台套)2

5储浆罐(台套)2

6套管Φ110(m)120

4.2施工操作及工艺流程

4.2.1施工操作

4.2.1.1钻进

按岩溶注浆孔总数的20%选7个孔作先导孔(见图一),进行探灌结合,进一步探明地质情况,先导孔布置应均匀。土层钻进采用φ110套管跟进。套管跟进距基岩顶面2m左右终止。土层钻进时,采用无水反循环施钻,钻进困难时可由钻杆内射入少量水钻进。进入岩层后换φ91钻头钻进。钻孔进入岩层深度不小于6.0m,岩层下部有溶洞应至溶洞底板下1m岩层。岩层钻孔完毕应洗孔,将钻碴清出孔外,洗孔以水流变清为止;当仅红粘土层时,注浆钻孔至基岩下0.2m,土层注浆孔不洗孔。

4.2.1.2注浆

(1)注浆段长

①软塑土层上1m硬层开始自上而下注浆,注浆段长1～2m直至穿透软塑土层。土层软硬塑判断,根据钻孔取土样于现场,由监理工程师、施工技术负责人共同目测判断(经设计人员同意,钻进施工过程不再进行室内土工物理性能试验。)。

②无软塑土层的红粘土注浆,钻孔到基岩下0.2m后,全孔作为一段(注浆段长度为钢套管下端至基岩面下0.2m)一次注浆。注浆结束拔出套管放入微型钢筋笼,再补充注入1:0.4浆液填满注浆孔。

③岩层及岩层上2m左右土层作为一个注浆段进行注浆。

(2)注浆方式:采用在钻孔跟进的套管上于孔口联结注浆管路进行注浆。

4.2.1.3浆液配比

根据设计指导性意见和试验室选配,浆液配比选择如下:

(1)注浆材料

主剂:水泥PO32.5普通硅酸盐水泥

助剂:水玻璃(作速凝剂)浓度30～43Be′,模数2.3～3.0

填充剂:粉煤灰、砂(实际施工未用)

(2)配合比

水泥浆:水灰比0.8～1.2。实际注浆水灰比用在0.6～1.2;1:0.4的水灰比用在注浆结束微型桩填充。

设计要求双液注浆中水泥砂浆与水玻璃配合比为1:1～1:0.5(水泥砂浆:水玻璃),实际施工因未遇到大溶洞,水玻璃作为速凝剂,按最大掺量(水泥重量的)3%直接将水玻璃加入水泥浆液中。

4.2.1.4注浆压力及终孔标准

(1)注浆压力:注浆压力一般0.3～0.5MPa,最高1.5MPa

(2)注浆终孔标准

①土层注浆:注浆量达每延米300～350L;或注浆压力逐步增大,当压力达1.0MPa注浆量明显减少,并持续压力30min;或者注浆量显著减少,压力达1.5MPa即可压浆终孔。

②岩层注浆时注浆量小于20L/min,注浆压力0.5～1.0MPa并持续30min;或者岩石节理不发育,注浆压力达到1.5MPa,浆液难以注入;或者单孔注浆量达到平均注浆量的1.5～2.0倍以上且注浆量明显减少;或者冒浆点已超出有效距离3～5m时。

4.2.1.5施工注意事项

(1)钻机就位,钻头对准放线灰点,认真检查、复核,确保钻孔对位误差小于3cm。终孔后,检查地质钻探记录,并与钻前勘探及先导孔等地质资料对比,确保孔深满足设计要求与实际误差小于0.1m。

(2)钻孔注浆应先外侧后内部的原则,即先边缘孔,后中心孔注浆,并同时隔排跳孔进行。

(3)注浆套管跟管钻进,保持土体原有结构,土层钻孔原则上采用无水反循环,钻孔干钻确实困难时,应经技术负责人同意,方能加少量水钻进。

(4)注浆套管拔起应和孔内微型桩灌注同步进行,且孔内水泥浆要高出套管底部以防止塌孔断桩。

(5)注浆时将回流管上闸阀关闭,打开进浆管上闸阀,当吸浆量减少,压力上升过快过大,适当打开回流管上闸阀控制注浆压力在0.3～0.5MPa。当吸浆量达到设计要求时,再调整两个闸阀的开合程度控制注浆压力在1MPa左右,并注浆30min后终止注浆。终孔应综合注浆压力及注浆量两项指标考虑。

(6)注浆时,起始浆液水灰比1:1.2,并根据进浆量的大小、快慢随时变换水泥浆液的水灰比。当单孔水泥注入量超过3t时,采用水泥浆加水玻璃注浆,浆液配比控制通过水表测出水的体积再加入按配比算出的水泥。

(7)注浆过程中孔口冒浆,应封堵后继续注浆,并减少压力或加浓浆液。但采取上述措施依然冒浆,可停止注浆。但邻孔注浆应加强。

(8)注浆串孔应用两台压浆泵对串浆孔分别注浆。若上述措施注浆泵周转不过来,应对串浆孔封堵。注浆完毕,再对封堵的串浆孔重新钻进,但该孔注浆应加强。

5安全及环保措施

(1)每班结束后,应清理泥土、浆液外运弃走。

(2)清洗设备的灰浆要经排污沟沉淀后清理运走,严禁直接排放进入水田、水塘。

(3)进场施工人员应带安全帽,非施工人员禁止进入施工现场。

(4)电源开关箱应离地1.2m以上,并加锁,用电设备应绝缘良好,做好保护接地。

(5)压力机械周围非操作人员禁止逗留,检查压力管线应停机检修,防止压力溶液冲出伤人。

6注浆效果

DK1231+072～+102试验段岩溶注浆35个孔,红粘土注浆375个孔。岩溶注浆量62464升,用水泥100.38t,红粘土注浆量142959升,用水泥224.67t。

为了评价注浆效果,注浆前后委托中国科学院武汉岩土力学研究所对DK1231+072～+102试验段做了物探、注水试验、钻探取芯及标贯试验,对比检查注浆效果。

6.1、注浆前的检查

6.1.1、物探

DK1231+072～+102进行了包括高密度电法、常规电法(电测探法),面波勘探及地质雷达等4种方法的物探检查。场地物探布设原则是,物探线要与注浆孔相结合,线距与排距相等,便于前后两次物探资料、物探与注浆钻探资料的对比,以及对注浆效果的评价。测线长度一要保证堪探深度满足要求,二要保证覆盖所测区域以及物探方法本身的技术要求。

物探工作量统计表

工作方法总长度(m)物理点备注

高密度电法60411021点距5m,排列12个,点距4m,排列6个

常规电法22048点距5m,AB/2max50m

石波勘探12024点距6m,没排列12道24m

地质雷达5202600点距0.2m

说明:本表物探工作量含DK1229+536～+632,DK1232+170～+305,DK1230+970～DK1231+145,DK1231+072～+102。

物探揭示的场地土层,注浆区基岩层埋深在9～13之间;基岩表层岩溶裂隙发育较为破碎。

6.1.2钻孔取芯、标贯及静力触探

完成钻孔6个,最大孔深20.2m,入基岩最大深度6m,布置完成静力触探孔6个,最大孔深8.3m,采用钻探导孔分段贯入实施。现场钻探揭示场地覆盖土层厚9.3～17.4m,有溶洞或溶槽存在。土层上部5.2～9.3m硬塑～坚硬红黏土,下部0.8～3.45m软塑状粉质粘土.部分土层中夹碎石土层,厚0.3～1.8m,碎石土层下部为黄色硬塑粘土层,厚度2.2～7.0m,其下部为灰岩。红粘土Ps为5.07～6.44,平均5.67Mpa,粉质粘土的Ps为2.92～5.02,平均3.96Mpa.

6.1.3注水试验

6个钻孔均进行了现场钻孔注水试验,水头高度为2.91～6.15m,注水试验结果表明岩土层的综合单位吸水量为4.5×10-4～1.6×10-3(L/min.m2),参透系数为7.8×10-7～3.2×10-6(cm/s),属弱透水岩土层。

6.2、注浆后的检查

注浆后同样进行了高密度电法、常规电法(电测探法),面波勘探及地质雷达勘测及钻孔取土、标贯、静力触探及注水试验。

6.3、注浆前后试验数据对比分析

6.3.1高密度电法:

注浆前三条剖析面反映的电阻率在10～60Ω.M,大部分集中在20～40Ω.M,注浆后电阻率在5～20Ω.M,大部分集中在10～20Ω.M,总体上有40%下降。在7～14m深土层中电阻率则有较大的增加,从30～60Ω.M增加到60～130Ω.M,说明电阻率对该土层内注浆结果反映清晰。基岩电阻率由40～80Ω.M增加至150～250Ω.M,注浆后较注浆前有明显提高,注浆后土层与岩石分界处电阻率等线变化比注浆前快,说明注浆对浅部岩石起到很好的作用。

6.3.2常规电法:

注浆后5m深度浅层土的电阻率由原来的35～50Ω.M降到20～50Ω.M,基岩面上较深土层电阻率由40～70Ω.M增加到50～80Ω.M增幅不大。基岩表层电阻率由65～85Ω.M增到75～100Ω.M增加了10～15%说明注浆对软土层。基岩表层岩溶及裂隙的充填起到了作用。

6.3.3面波勘探

纵观两剖面总共12个面波点,波长10～20m对应深度在5～10m范围,有7个点面波速有所提高,点数超过测试点一半多。5m深左右波速从400～450m/s提高到442～520m/s,提高8～15%;10m深左右波速从500～700m/s提高到650～850m/s,提高10～15%。说明注浆对部分地段起到了加固作用,加固区主要集中在注浆区中间位置。说明中间注浆效果比外围较好。

6.3.4地质雷达探测

纵观注浆前后地质雷达所测各剖面图像,在300ns对应深度10m以内注浆前雷达图像中反射波组不多,且呈水平方向分布。注浆后反射波组能量较强,呈现出杂乱的反射波,且纵横交错,没有规律可循。这正反映出土层注浆后其结构发生了变化,说明注浆起到了加固效果。

6.3.5标贯及静力触探

注浆后完成钻孔12个,最大孔深20.6m,钻孔深度以入基岩6m控制,取土样28筒,岩样8组,完成静力触探孔6个,最大孔深9.0m。红粘土的PS为4.8～6.85MPa,平均值为5.99MPa;粉质粘土的PS为3.92～5.82MPa,平均值为5.12MPa。注浆后,红粘土的PS提高5.64%,粉质粘土PS提高29.3%。

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4岩溶隧道开挖超前预报与监测

岩溶隧道开挖超前预报与监测是非常重要的，做好在施工前的所有预防措施，每个细节都要处理到位才能更好的解决实际问题。中达咨询就岩溶隧道开挖超前预报与监测和大家说明一下。

1前言

岩溶地质区域隧道开挖中爆破极易造成隧道结构和围岩损伤，使临近溶洞和隧道之间产生贯通裂隙，破坏了原有的应力场，使局部围岩产生应力集中，降低了围岩的自稳能力，对隧道结构及围岩的稳定性产生不利影响，尤其在浅埋区域，由于已开挖的洞身改变了浅层岩体的整体结构，掘进爆破产生的地震效应造成的破坏更大，处理不当极易造成冒顶事故，同时爆破强度易造成浅埋段地表建筑物结构破坏，本文通过实例探讨隧道穿越浅埋段岩溶区域时对开挖爆破及建筑物安全的控制。

2工程概况

隧道主要地层岩性为二叠系的灰岩、泥岩及页岩和龙潭组的煤系地层和三叠系的灰岩、泥质灰岩、页岩。

根据现场地质调查，在隧址区有3处房子处于隧道施工直接影响范围：

1#木房，房子陈旧，已倾斜；最小埋深约15m，房子基础为粘土层，因此隧道开挖过程中可能出现基底失稳和爆破扰动加剧原有结构失稳的可能性。

2#砖房：两户，房子为砌体结构，抗震性能较差，2#房屋户主已反映因爆破扰动致房子漏水。砌体结构在爆破扰动下可能产生突然破坏，应谨慎，此段浅表风化层薄，房屋基础为强风化灰岩，隧道埋深约25m，在隧道开挖过程中主要问题是爆破震动对砌体结构的损害，但基底基本是安全的。

3#木房，房屋较陈旧，距离隧道右洞轴线约21m。考虑此段隧道埋深，隧道开挖变形对其的附加影响可以忽略，但其为年久木房，爆破扰动因素仍不可忽视。

构造裂隙：在隧道中线左侧顺C1煤层走向翻过山坳，有一列崩塌形成的陡壁，陡壁末端有竖向溶洞，推测附近存在构造裂隙或小断层。溶洞出口原地下水发育，周边（翻过山坳）为一片水田，后因友谊煤矿施工，导致地下水干涸，只能成为旱地。

3浅埋段岩溶区域地质探测

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，本次采用WGMD-3型高密度电法仪，沿隧道轴线及垂直轴线方向布置4条测线。

对采集数据进行分析，确认部分溶蚀裂隙发育ZK19+860～ZK19+885可能有垂直岩溶管道；ZK19+956～ZK19+970和YK19+810～YK19+840岩溶裂隙较发育。风化层厚度存在左洞相对较薄，靠煤层一侧强风化层较厚，地下水较发育。ZK19+800～ZK19+780为C3煤层采空区。

4爆破开挖设计

在工程爆破实践中，遇到的通常是不均匀与不连续性质的岩土介质，因此在岩土介质中产生的波动现象非常复杂。岩溶区的隧道掘进爆破中，在爆炸冲击波作用下的宏观裂隙区以及爆生气体驱动下的裂纹扩展区范围很小，一般只有药包半径的10～15倍，可将该区计入爆破作用中区，而爆破作用远区传播的是弹性波。围岩在爆炸应力波的作用下微裂纹激活并扩展，当微裂纹扩展到一定程度，各微裂纹就有可能相互贯穿形成裂隙。因此，隧道掘进爆破的关键是控制爆破作用下围岩中裂隙的产生和扩展。

目前普遍采用萨道夫斯基公式进行爆破控制设计，即，其中m为药量指数，一般取3或2；特征系数K、a是与现场地形、地质条件等因素相关的系数，通过萨道夫斯基公式对对岩溶隧道爆破溶洞围岩中地震波的传播速度进行拟合，分析其衰减规律，初步确定岩溶隧道爆破溶洞围岩质点安全振速。

当溶洞与隧道处于不同的空间位置关系时，隧道爆破开挖时应力将重新分布，在隧道拱顶、直墙和墙脚不同位置会出现破坏危险区域，使临近溶洞与隧道之间产生裂隙贯通，降低围岩承载力，而且破坏了原有应力场，使局部围岩产生应力集中，对施工及隧道的稳定产生不利影响。因此岩溶区隧道爆破开挖过程，关键就是控制爆破开挖对临近溶洞的影响，采用合理的控制爆破技术，严格控制爆破危害。

5爆破震动监测

隧道爆破对地面建筑物的破坏程度主要取决于质点峰值震动速度，对于岩溶溶洞区域，采用震动监测确定岩溶溶洞在隧道爆破下的安全震动速度，本次爆破震动监测仪器采用EXP3850震动采集仪，分别在3栋建筑物周边布设10个测点，同时在临近溶洞区段开挖爆破时在洞壁布设测点进行监测。

根据我国《爆破安全规程》（GB6722-2003）规定：地面建筑物、电站(厂)中心控制室设备、隧道与巷道、岩石高边坡和新浇大体积混凝土的爆破振动判据，采用保护对象所在地基础质点峰值振动速度和主振频率。

通过对地表建筑物爆破震动监测结果，在30个测点共计120次爆破监测数据记录中，测定频率最低为12.5Hz，最大合速度为2.020cm/s，主要分布范围为0.895～1.643cm/s，远远超过安全允许质点震动速度，因此在开挖爆破临近建筑物时极易造成建筑物结构破坏，需将隧址区地表建筑物拆迁，以保证人员安全；通过对临近岩溶段隧道洞壁爆破震动监测，径向最大震动速度为3.216cm/s，爆破震动不会对隧道构成破坏，在溶洞段对溶洞段隧道开挖爆破地震波的传播规律可知，垂直于溶洞腔表面的质点震动速度明显大于其切向的震速。

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