高密度电法在清平水库引水隧洞塌方中的探测

林太强，陆才昆

（1广西土木勘察检测治理有限公司，南宁 530221；2广西水利电力勘测设计研究院，南宁 530023）

高密度电法在清平水库引水隧洞塌方中的探测

林太强1，陆才昆2

（1广西土木勘察检测治理有限公司，南宁 530221；2广西水利电力勘测设计研究院，南宁 530023）

介绍了清平水库补水工程引水隧洞的工程地质情况及隧洞开挖过程中出现的塌方和突泥涌水情况。论述了应用高密度电法对隧洞塌方段（花岗岩地区）进行探测的方法和成果，基本查明了产生塌方的构造风化带的规模和空间展布，为塌方处理提供地质资料。

花岗岩；引水隧洞；塌方；突泥涌水；清平水库

1 概况[1]

清平水库补水工程引水隧洞长6 664.0 m，隧洞围岩为燕山晚期（γ35）侵入岩斑状黑云母花岗岩，隧洞沿线地表水较为丰富，发育6条较大规模冲沟，丰水期形成明流。隧洞位于地下水位以下，根据钻孔资料，全风化为中等透水性，强风化为弱透水性，弱微风化为微～极微透水性。除全风化洞段或节理极为发育且上覆岩体较薄洞段外，其余洞段一般不会出现大规模涌水、涌泥现象。

YS5+600.0～YS6+579.2 m段洞身段岩性为灰白色杂黑色中粒黑云母花岗岩，微风化，为块状～次块状结构，岩石坚硬，节理发育，局部裂隙相互切割，岩体破碎，在洞顶及两侧有可能形成不稳定块体影响洞室稳定。属于稳定性差围岩为主，局部基本稳定围岩，围岩类别以Ⅲ类为主，局部Ⅱ类。局部节理密集带或小的挤压破碎带部位为不稳定围岩，围岩类别属Ⅳ类，施工开挖时应注意此类岩体的支护。

施工单位从隧洞出口往隧洞进口方向开挖，当开挖至YS5+655 m时出现隧洞塌方，从隧洞拱顶偏左侧突泥涌水，塌方体为水夹砂质土和碎块石，塌方体沿隧洞往外移动约30 m。多次处理塌方体未果后，施工方及业主要求设计院提供产生塌方的构造风化带的规模和空间展布。

2 工作布置

隧洞是城门洞型2.7 m×3 m，地面高程约250 m，隧洞底高程176 m，初步选择采取高密度电法来勘探。经分析认为隧洞塌方突泥涌水原因可能是断层破碎带经过该洞身段，从隧洞拱顶偏左侧突泥涌水的施工开挖情况分析，初步判断断层破碎带从出口方向往进口方向且与隧洞轴线小角度相交。初步判断断层破碎带的走向后，即可以先布置一条剖面与其大概垂直，且测线要经过一段已开挖隧洞段，借此判断塌方体的物性特征，及与围岩的区分情况。鉴于塌方体沿隧洞往外移动约30 m，因此第一条剖面布置经过隧洞掌子面往下游20 m的位置。待第一条剖面野外采集数据、初步处理解释成果后判断测线方向是否需要调整。若不需调整则沿隧洞轴线往进口方向平行第一条剖面布置多条剖面追踪引起隧洞塌方突泥涌水的塌方源体的空间位置，图1是实际勘探的物探平面布置及成果解释示意图。

图1 物探平面布置及成果解释示意图

本次电法测试沿隧洞轴线布置1条剖面，布置4条剖面与隧洞轴线斜交。隧洞轴线50 m范围内施工方野外实测18个点的坐标及高程，剖面两端没有测量坐标及高程，因此各条剖面的平面位置和剖面有坐标及高程的按实测值标示，剖面两端以示意形式标示。

3 成果分析[2]

下面先对第一条剖面的成果进行分析，判断选用勘探方法的有效性，核对采用的工作参数合理与否。

3.1 W1～W1＇剖面

W1～W1＇剖面与隧洞轴线斜交，剖面300 m桩号在隧洞轴线K5+675投影位置。剖面布设60个电极，电极间距为10 m。结合地表调查分析视电阻率等值线图（见图2），剖面勘探深度范围内发现2处异常。

图2 W1～W1＇剖面视电阻率断面等值线图

（1）在剖面180～340 m埋深12～92 m处，此处异常电性特征是几个低阻闭合体构成一个大的低阻异常体，且低阻异常体有向两侧浅部延伸的豁口，低阻异常体两侧的豁口投影到地面是冲沟，结合地表调查分析推测此处低阻异常体为构造破碎带风化成砂状土的反映，或者是花岗岩沿岩体裂隙不均匀风化后形成的全、强风化体的反映。

（2）在剖面290～310 m埋深60～75 m处，异常电性特征是低阻闭合体，上下两侧是高阻体，结合已知的隧洞开挖情况分析，推测此处低阻异常体为隧洞充填水夹砂质土和碎块石的反映，此处低阻异常体对充填隧洞有较明显放大效应。

异常（2）充填水夹砂质土和碎块石的隧洞的低阻反映与异常（1）的低阻体空间上贴得较近，但又没有直接贯通，符合隧洞开挖情况。低阻异常体（1）是引起隧洞塌方突泥涌水的物质源，本文把此处低阻异常体暂表示为隧洞塌方源体。从已知情况分析选用高密度电法对此勘探任务有效合适，采用的工作参数合理，能判断塌方体的物性特征，区分目标体与围岩，剖面的布线方向不需调整。为了追踪隧洞塌方源体的空间位置经过隧洞施工掌子面平行W1～W1＇剖面布置W2～W2＇剖面。

3.2 W2～W2＇剖面

W2～W2＇剖面与隧洞轴线斜交，剖面300 m桩号在隧洞轴线K5+655（施工掌子面）投影位置。结合地表调查分析视电阻率等值线图（见图3），剖面勘探深度范围内发现1处异常，异常在剖面190～350 m埋深8～98 m处，此处异常电性特征是几个低阻闭合体构成一个大的低阻异常体，且低阻异常体有向两侧浅部延伸的豁口，低阻异常体两侧的豁口投影到地面是冲沟，结合地表调查分析推测此处低阻异常体为构造破碎带风化成砂状土的反映，或者是花岗岩沿岩体裂隙不均匀风化后形成的全、强风化体的反映。

隧洞塌方体从隧洞拱顶偏左侧涌下，从视电阻率等值线图分析，充填水夹砂质土和碎块石的隧洞的低阻反映位于低阻异常体的右下角，且与低阻异常体直接联通，符合隧洞开挖情况，且两者的空间位置能说明隧洞塌方体的来源。

图3 W2～W2＇剖面视电阻率断面等值线图

W1～W1＇剖面和W2～W2＇剖面的视电阻率等值线图对隧洞和隧洞塌方源体反映很好，对两者的空间位置及相对关系反映也很好，且可以换算隧洞埋深与纵坐标AB/2间的深度校正系数。为追踪隧洞塌方源体在隧洞施工掌子面往进口方向是否还存在及其空间位置，在隧洞施工掌子面往进口方向平行W2～W2＇剖面间隔20、40 m布置W3～W3＇剖面和W4～W4＇剖面。限于篇幅关系，本文就不对这两条剖面进行详细分析。从视电阻率等值线图分析隧洞塌方源体在隧洞设计高程延伸到W4～W4＇剖面逐渐尖灭，为此以隧洞轴线K5+655（施工掌子面）投影位置为中心沿隧洞轴线往隧洞进、出口方向布置W5～W5＇剖面复核隧洞塌方源体沿隧洞轴线的空间展布特征。

3.3 W5～W5＇剖面

W5～W5＇剖面从出口方向沿隧洞轴线往进口方向布置，剖面300 m桩号在隧洞轴线K5+655（施工掌子面）投影位置。结合地表调查分析视电阻率等值线图，剖面勘探深度范围内发现1处异常，异常在剖面250～350 m埋深6～86 m处，此处异常电性特征是几个低阻闭合体构成一个大的低阻异常体，且低阻异常体有向小桩号侧（出口方向）浅部延伸的豁口，低阻异常体小桩号侧的豁口投影到地面是冲沟，结合地表调查分析推测此处低阻异常体为构造破碎带风化成砂状土的反映，或者是花岗岩沿岩体裂隙不均匀风化后形成的全、强风化体的反映。

图4 W5～W5＇剖面视电阻率断面等值线图

结合地表调查分析电法测试的5条剖面，每条剖面的低阻异常体推测为构造破碎带风化成砂状土的反映，或者是花岗岩沿岩体裂隙不均匀风化后形成的全、强风化体的反映。每条剖面的低阻异常体都有一个特点是异常体有向浅部延伸的豁口，且豁口投影到地面是蓄水的冲沟，即这些低阻异常体与冲沟有水力联系。从W1～W1＇剖面和W2～W2＇剖面的视电阻率等值线图和已知的隧洞开挖情况可知，此低阻异常体是引起隧洞塌方突泥涌水的物质源，分析推测是花岗岩破碎风化后形成的构造风化带。

根据5条剖面的位置和低阻异常体的位置范围及埋深勾画了构造风化带投影到平面的范围，并按隧洞底高程176 m平切构造风化带的范围（见图1）。根据平切图，从桩号K5+655（施工掌子面）往进口方向还有约50 m的隧洞段处在构造风化带范围内。根据W1～W1＇剖面反映充填隧洞的异常具有放大效应，反映构造风化带的低阻异常体也有放大的效应，即构造风化带在隧洞段延伸宽度小于50 m；即从桩号K5+655（施工掌子面）往进口方向还有小于50 m的隧洞段可能出现突泥涌水，或者这小于50 m的隧洞段是水夹砂质土和碎块石的构造风化带。

4 结论与评价

后来从地质专业了解到施工反馈信息是从施工掌子面往进口方向约30多米隧洞岩土是水夹砂质土和碎块石，物探推测成果与隧洞实际开挖情况吻合。应用结果表明高密度电法对于探测产生塌方的构造风化带的规模和空间展布效果理想，为隧洞塌方处理及隧洞开挖的施工设计提供地质依据。

[1] 广西水利电力勘测设计研究院.广西宾阳县清平水库补水工程初设报告地质章节[R].南宁：广西水利电力勘测设计研究院，2012

[2] 广西水利电力勘测设计研究院.广西宾阳县清平水库补水工程隧洞塌方处物探成果[R].南宁：广西水利电力勘测设计研究院，2014

（责任编辑：刘征湛）

Application of high-density resistivity method in diversion tunnel landslide prospecting of Qingping Reservoir

LIN Tai-qiang1,LU Cai-kun2
（1.Guangxi Civil Engineering Survey,Testing and Treatment Co.Ltd.,Nanning 530221,China;2.Guangxi Water and Power Design Institute,Nanning 530023,China）

An introduction was made on the engineering geological conditions of the diversion tunnel of Qingping Reservoir Water Replenishment Project.Landslide,water and mud gushing occurred in the course of tunnel excava⁃tion.The landslide section in granite region was prospected by high-density resistivity method.The authors present⁃ed the prospecting method and results.The scale and spatial distribution of structural weathering zone that caused the landslide were basically ascertained,providing geological basis for landslide treatment.

Granite;diversion tunnel;landslide;mud and water gushing;Qingping Reservoir

P631.3

B

1003-1510（2016）02-0037-03

2016-01-19

林太强（1976-），男，广东高州人，广西土木勘察检测治理有限公司工程师，学士，从事工程物探工作。