物探勘察技术在隧道采空区中的应用

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【摘要】道路交通建设与人民的生产、生活、生存环境以及国家建设息息相关，隧道采空区导致大量隧道路段沉陷，交通设施、土地等遭受到严重破坏，给重要交通路段区人民的生活和生产带来极大的威胁，对我国经济建设和社会稳定造成严重的影响和危害。因此，查明采空区的具体情况，避免塌方、山体滑坡、隧道崩塌、交通阻塞等交通灾难的发生，就成了当前亟待解决的问题。所以，对隧道的勘察非常有必要，而在对隧道进行勘探的过程中，物探勘察技术极为重要，因此，我们有必要结合物探勘察技术在隧道采空区中的应用，对此项技术进行深入了解。而且采空区的存在给人们的生产生活带来了极大的危害，所以采空区的探测也是道路交通建设的一项重要课程。文章介绍了采空区的地球物理特征，对采空区探测的各种物探方法从重、电、震、放、综合物探等方面进行分类和介绍，有以往使用的老方法，也介绍了采空区探测中使用的新方法。

【键词】物探勘察技术，采空区

前言：

物探勘察技术具有速度快、准确性高、经济实际的特点，特别是在岩溶、土洞、采空区、地面塌陷、滑坡、坝体渗透等勘查评价方面，有着独一无二的作用，而在道路交通建设的隧道建设中，采空区的勘察就显得尤为重要。 但是，因为采空区的成形年代、埋藏深度、空间构造、围岩状况等可能存在很大差异，导致不同采空区的物性也显示出很大的差别，因此基于物性差别作为基础进行探测的各种物探勘察方法对不同采空区探测的适宜程度和效果也存在或多或少的差异。当前国内外对采空区进行探测的物探勘察技术很多，各种探测方法具备效果但是也有其局限性。本文从隧道采空区的显著特点着手，先对采空区的地表变形特征、水文特征和地球物理特征进行了分析，还对隧道采空区的不同特征进行了总结；然后对瞬变电磁法的常用设备进行了简述，归纳了瞬变电磁法各装置的特征，根据瞬变电磁法的基础原理，对水平片状均匀介质条件下中心回线装置的瞬变电磁应和进行了着重讨论，而且阐述了瞬变电磁场的基本特征、瞬变电磁法的数据搜集和整理，其重点包含滤波处理、地形影响及校正、正反演计算。

一、采空区、采空塌陷区

重力勘探方法是利用地下地质体质量紧缩或膨胀，在地表观察检测它们引起重力的幅度变化。由此来确认地下地质体的布局、宽窄、边缘等。采空区的质量亏损由开采引起，因而低重力异常形成。当采空区坍塌但不充水时，质量亏损的值不发生变化，而它的负密度的值缩小会影响宽度变大；当充水时，亏损了的质量会有补偿。

二、采空区的物探勘查方法与技术

1、探测方法

测区范围在0m--30m深度以内，运用有高分辨率、高探测精度特征的探地雷达和高密度电阻率法相结合的方式进行详细检测隧道浅部地段，这两种方法能够互相校验、互相填充，以达到对浅部采空区顶板厚度、方位布局准确定位的目的。

2、定位测量与测线工作布置

测线布置采取高精度差分全球定位测定参考点、基线坐标和高程值，然后采取测绳定点的方法进行勘测。

3、具体的探测方式

采空区无论在实际中存在何种情况，按照一般性规律均可测量出局部剩余重力的异常。此时应该运用高密度、高精度、微重力测量和恰当的资料处理解释方法，在面积上控制采空区范围。运用数字地形多剖分体高精度地改革法和三维解释方法，提高解释精准性。 3.1.1电阻率层析成像法

在进行现场测量时，所有的电极设置在一定间隔的测量点上，接着使用多芯电缆将其联接在程控式多路电极转换器上，使电极布局设置一次性完成。为使精确、迅速地搜集足够量的所需数据，在进行测量的时候，运用程序调制完成电极排序方式、极距和测点的快速转换套的电法处理程序等。探讨电阻率层析成像测量方式在隧道采空区中的应用。并指出，电阻率层析成像二维测量方式在隧道采空区中的勘探检测和定位是精准和可行的；隧道采空区要是没有水体存在，完全是在山体上的隧道，电阻率层析成像二维测量结果图中通常都是高阻异常的封闭圈，若存在水体就显现为低阻异常的封闭圈。 3.1.2瞬变电磁法

该勘探检测方法，效果良好。举例说明，山西晋城煤业集团公司在凤凰山矿95313工作面进行了地面高精度、高分辨瞬变电磁探测，推断出地下存在采空区，并判断出了该采空区的积水情况。

3.1.3甚低频电磁法

甚低频电磁法通常运用频率为15～25kHz电台发射的电磁波作为磁场源。如果电磁波在传播的途径当中遭遇地质体时，便会使得其极化，极化的结果是产生二次电流，进而引发感应二次场，一般状况下二次场与一次场合成之后的总场和一次场的振幅方向、相位都不相同，也就是说引起了一次场的畸变。通过运用一体化的器械，测量有些参数的畸变，能够发现地质体是否存在。甚低频电磁法工作方法一般又可分为倾角法与波阻抗法两种。用甚低频电磁法勘查隐伏采空区是非常有效果的。

3.1.4探地雷达

探地雷达是利用高频电磁波以宽频带短脉冲，从地面通过天线T送入地下，经反射体反射后重返地面，经由天线R接收。在各种介质中传输的时候，其电磁波的强度与波形会随着通过其介质的电性质与几何形态而发生变化。因此，可由接收到波的双程走时、幅度与波形资料，推断出介质的构造。探地雷达适合运用到勘探检测深度较浅的目标体（即采空区），但是，因为能够随意变更不同频率的天线，适用面宽广，而且探测分辨率较高，在此类工程中的应用已经完全得到认同。探地雷达的数据能够运用专门化软件进行处理。而瞬变电磁法是通过向地下发送一次脉冲磁场的间歇原理，着重进行振幅恢复、滤波、F2K滤波、反褶积处期间，观测由地下地质体受激引起的涡流产生的随理，获得信噪比较高的时间剖面，提高了有用信号的时间变化的感应二次场，二次场的大小与地下地质识别，雷达时间剖面比较真实全面地反映了地下介体电极性质。

三、结束语

物探勘察技术最重要的就是实施监控的功能，它的监控系统最基本的就是目标系统还有监控，所要选用的操作器械也是极其复杂的。就目标系统来说，它的内核也需要将内核里面的代码通过运用一些软件进行移植，还要进行适当的修改，这样的话，目标系统才能够准确运行。而对于宿主机来说，它就需要将勘探检测环境进行很好的建立，在开发此类技术软件时，还要编写相应的技术科研代码。物探勘察技术目前已经运用到了各个行业，交通道路隧道中的运用只是其中的一小部分，如果我们能够在交通建设中运用好物探勘察技术，那么我国的交通建设、交通安全等一系列情况都会得到全面的调整。

参考文献：

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