摘要：公路隧道建设过程中，需要利用相关的勘察方法对相关地质地形以及环境参数进行收集，其对于公路隧道建设能提供一个正确的指导作用。目前来看，传统的勘察方法在实际使用中会受到一些限制不利于勘察工作的展开。针对上述问题采用物探技术进行全面的地理勘探，对于公路隧道建设有着重要意义。基于此本文通过对物探技术在公路隧道前期勘察中的应用进行分析，给相关人员提供一定借鉴。
关键词：物探技术；公路隧道；前期勘察；应用
公路隧道建设会面临很多复杂地形，只有提供安全可靠的勘察成果，才能够让工程质量得到有效保障。物探技术能够对软土地基、破坏性熔岩以及地下管线等都进行仔细的勘探，为公路隧道前期勘察提供出科学依据。目前来看，公路隧道前期勘察常用的物探技术有EH4和高密度电法两种，这两种都能为隧道的勘察工作提供有力技术支撑，有着广泛应用。因此对EH4和高密度电法的应用进行分析，有着重要的研究价值。
1.物探技术简介
1.1物探概念
物探技术也叫做地球物理勘探，它实质上就是通过对物理场之间不同的分析，来对一些变化进行研究，从而实现对不同地质条件的探测。物探技术的使用原理是因为地壳的各类岩层介质在弹性、导电性等很多特点上有着差异，这些差异就会导致不同物理场产生变化，所以物探技术根据物理场变化分析，完成相应的勘探工作。物探技术在实际的使用上，是将不同岩石和地层之间的特点差异作为勘探基础，能够对公路隧道的所有物理场的变化和分布进行全面观察，并且对变化规律进行掌握。公路建设过程中就可以根据此来进行合理的设计，对进度和质量目标作出规划，保证隧道建设的稳定进行。总之，物探技术是隧道工程建设前都必须要采用的技术，有着极强的应用优势。
1.2物探技术的应用价值
物探技术本身就有着快速和准确的应用优势，可以在短时间内为隧道工程提供决策依据。它能够弥补传统勘察方法中的各种不足，比如传统勘察技术对环境要求比较高，并且仪器太重，移动比较困难，这些都会制约隧道勘察工作。而物探技术作为一种高效的勘察技术，它能够减少相关人力物力的投入，并且节约时间，能够有效降低工程成本[1]。另外工程勘察技术的数据比较精准，有着广泛的使用空间。虽然物探技术有着很强的应用优势，但是其也有着一定的应用局限性，即物探技术在隧道勘察中不能够取样，所以不能利用物探技术直接的进行观察，往往配合其他方法共同使用，才可以充分发挥物探技术的应用价值。
2.EH4和高密度电法的勘察应用
2.1EH4和电磁探测
电磁探测的勘察原理是以大地电磁场为基础，通过电磁感应的相关技术进行探测，以目前的使用来看，已经在公路隧道建设得到了比较广泛的应用。
（1）EH4使用原理
EH4是利用人工发射信号来补偿某些天然信号的不足，从而获得了高分辨率的电阻率成像。它通过对地面电磁波的发射和接收，来对相关的电阻率进行测探。而利用这些电阻率，采用相应的勘察软件，就可以进行三维成像，能够对隧道的地质条件进行准确勘察。在实际的应用中，其勘察深度主要和信号频率以及电阻率有关，每当工程隧道勘察的电阻率保持不变时，改变频率就可以获得更广泛的垂直勘察范围。其在公路隧道的勘察中，在对隧道地质构造以及深部熔岩等特点进行勘察的时候，能够发挥出重要作用。
（2）测量系统
EH4测量系统是将一些可控源和天然源进行充分结合，其是一种全新的探测深度系统，其探测深度最高可以达到1000m，在很多工程隧道建设中，能够满足各种勘察需要。由于有着4条通道，所以也叫做EH4。至于工作方式，主要是通过地表测点，不仅环境适应性强，不会受到地理条件影响，还能够节省勘察时间，有着较强应用作用。
2.2高密度电法
其次，高密度电法在公路隧道勘察中的应用，主要是将电剖面法和电测探法结合在一起，类型上属于阵列式方法类型。
（1）高密度电法使用原理
高密度电法的使用原理，就是将岩土体存在的电性差异作为核心。因为在电场的持续作用下，电流会有着不同的分布规律，对这些分布规律进行把控，就可以对隧道的各种地质实际存在情况进行分析推断，进而完成勘察工作。
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图1 高密度电法基本原理示意图
通过图一可以看出，高密度电法通过两个电极不断地向地下进行电流的传输，可以将这些电极记做A或者B，将电流记作I，然后可以取两个极点，两个极点可以记作为N和M，通过对电位差进行仔细测量，可以得出有效的电阻率。然后再按照相关的计算公式展开计算，其中要注重以电阻率剖面为基础，对电阻率的实际分布情况进行计算，凭借着最终结果就可以对公路隧道的地层划分进行确定，完成整个的勘察工作[2]。
（2）仪器装置
而在高密度电法的具体装置上，仪器装置主要有3个部分构成，即主机、电机转换器以及电极系统。通过这三部分的协同工作，能够对数据进行有效采集，并且还能够对数据进行预处理，包括对隧道相关地形的矫正和畸变点剔除等等。只有对这些数据进行正确的处理优化，才可以最终绘制出科学的电阻率等值线图，就可以对相关的电阻率变化特点进行清晰展示，而且还可以在此过程中对其他方法所调查得出的钻探成果进行结合对比，通过总结来得出最终的物探成果。总之，高密度电法在公路隧道的前期勘察上，需要做好仪器装置工作，为勘察工作提供设备基础。
3.浅层地震法
除了EH4和高密度电法外，浅层地震法也是物探技术的一种重要方法。浅层地震法在实际的应用中，主要是作业人员通过人工制造地震的方式，来产生一种地震波，地震波在不同的地质条件中传播会产生不同的传播情况。通过这种传播情况的不同，就可以对公路隧道地质进行很好的勘察。浅层地震法的实际应用方式比较多，反射波法、折射波法以及地震映像法都是常用的勘察方法。其中地震映像法是应用最多的方法，它的工作原理是 高速激发与采集，并且对波阻抗界面的地震反射波在屏幕面前进行很好的显示[3]。在实际应用中需要注意激发和接收点要保持一定的距离，通过地质剖面逐点移动进行测试，能够很好的完成勘察工作。
4.物探技术在公路隧道中的应用体现
4.1查明地层结构和岩溶情况
在公路隧道勘察中，物探技术可以很好的查明隧道路线的地层结构，并且对岩溶发育情况也能进行很好的勘察，有着很强的应用价值。可以通过高密电法和地震成像法沿公路隧道布置探测线，同时还要结合其他勘察方法的钻孔资料，进行反复的勘察演示，能够对公路隧道地层结构、风化分层以及软弱夹层进行很好的勘察解译，帮助公路隧道建设的展开。而且在石灰岩分布密集的地区，公路隧道建设会因为岩溶发育区受到限制，如果对这些地质情况处理不好，甚至有可能引起路基的沉降塌陷。而地震映像法和高密度电法就可以对岩溶区进行很好的物探勘察，能够对岩溶发育的平面位置、深度以及熔岩的特征性质都进行很好的查明，为相关施工设计提供了非常可靠地依据。实际的应用上，需要针对公路隧道的整体路基情况，来应用物探技术对具体的地质情况进行确定，同时也需要找到熔岩发育的发展走向。并且还需要将物探技术中的电阻率和弹性力学等特点作为物探技术开展的基础，更有利于勘察效果的保证。通过这些举措，就可以按照塌陷区域表现的岩溶异常特点为基础，为不同岩溶地区的地质条件进行深刻剖析，来完成对公路隧道地质的有效勘察。而如果勘察深度较大在数百米以上，还可以使用EH4来进行勘察，能够对熔岩发育情况进行清楚查明，对于公路隧道建设有着积极意义。
4.2查明不良地质构造和隧道围岩级别
在公路隧道建设中，一些断层破碎带会对隧道建设造成比较大的影响，其是一种不良地质构造。所以在遇到这种不良地质构造的时候，应该以最大角度对其进行避开。断层破碎带的波速相比其它地质构造往往较低，相应的电阻率也会比较低。此时就可以科学的利用物探技术对这种地质构造的走向、倾向以及向下延伸深度进行查明，一般常用的方法有高密度电法，能够发挥出较大的作用。此外对于隧道勘察来说，最主要的一个问题就是要查明隧道设计标高处的围岩级别完整性，这是一种关键性的技术难题。而通过物探技术的运用，能够对隧道围岩级别进行很好勘察，对一些地质情况进行超前预报，在公路隧道前期勘察中有着不可替代的作用。而且利用物探技术中的瞬变电磁法和高密度电法都能给隧道的选址来提出依据，能够有效避免因为决策失误带来的经济损失，提高了公路隧道的建设效率，这也是物探技术在公路隧道中应用的具体表现[4]。
5.结语
综上所述，在公路隧道建设中，隧道的勘察始终是一个技术难点，传统的钻探方法已经不能满足相关的勘察需求，需要在公路隧道勘察中应用物探技术，为公路隧道建设提供正确的指导。可以通过EH4、高密度电法以及浅层地震法的方式来完成对公路隧道的勘察检测，有着节省成本以及勘察准确的优点。在公路隧道的地层结构和岩溶情况查明以及不良地质构造和隧道围岩级别查明上，有着重要的应用价值，能够为公路隧道的整体建设提供一个有力的技术支撑。
参考文献：
[1]余凤.谈工程物探技术在隧道工程勘察中的作用[J].工程建设与设计，2018，0（7）：165-167.
[2]余京，刘家富，池福丰，张泓.综合测井技术在铁路隧道勘察中的应用[J].勘察科学技术，2018，0（2）：54-57.
[3]杨志强.试析工程物探技术在高速公路工程勘察中的应用[J].《城市建筑》，2015（9）：177-177.
[4]杨勇.公路隧道超前地质预报应用现状与技术应用[J].绿色环保建材，2018，No.137（07）：126+128.
论文作者:蔡飞添
论文发表刊物:《基层建设》2019年第29期
论文发表时间:2020/3/5
标签：隧道论文; 物探论文; 公路论文; 技术论文; 地质论文; 电阻率论文; 高密度论文; 《基层建设》2019年第29期论文;