巖溶地區隧道施工階段應用地質預報技術的實踐探尋

萬 里

(江西省公路工程有限責任公司，江西 南昌 330006)

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巖溶地區隧道施工階段應用地質預報技術的實踐探尋

萬 里

(江西省公路工程有限責任公司，江西 南昌 330006)

在隧道工程的施工階段常常會遇到一些復雜的地質條件，如巖溶地質等等，在這樣的地質上進行隧道建設，應當預先了解隧道施工掌子面的情況，為了實現這一目標，可在隧道施工中應用地質預報技術。基于此點，首先簡要闡述了巖溶的特征及隧道地質預報的內容，在此基礎上依托工程實例，對地質預報技術的應用進行論述。期望通過本文的研究能夠對隧道施工安全性的提升也有所幫助。

巖溶；隧道；施工；地質預報

1 工程概況

該隧道是一座上下行分離的四車道隧道，隧洞平面呈S形，左線ZK39+520～ZK42+767，全長3 247 m；右線YK39+470～YK42+780，全長3 310 m。從長度上看，該隧道工程為特長隧道，其長度占線路長度的比重相對較大，由此使得該工程所遇到的地質條件復雜多變。工程資料顯示，該線路位于我國西南巖溶較為發育的地區上，巖溶地質進一步增大了隧道施工難度。

2 地質條件

(1)地形地貌。該隧道工程隨處的區域為巖溶剝蝕峰叢洼地中山地貌，溶蝕溝槽發育，高差在300～400 m之間，隧道的最大埋深深度為349 m。

(2)地層巖性。隧址區的地層巖性主要為第四系對基層以及三疊系下統嘉陵江組地層。

(3)地質構造。隧址區次生斷裂構造極為發育，從進洞口至出洞口全部有斷層分布。由地勘資料可知，整個隧道區內有5條斷層，呈壓扭性，構造破碎帶的寬度較大，約為20～80 m不等，以破碎巖層為主體，角礫巖次之，外側塊裂狀巖體的寬度在30～60 m之間。其中F1和F2斷層對進口段的影響較大，膠結性差。

(4)水文氣象。隧道所在地屬于亞熱帶濕潤性季風氣候，四季分明、雨量充沛，光照略有不足，災害氣候較為頻繁，是典型的山地氣候。隧址所在地的年均氣溫約為15.4 ℃，降雨集中在6月。占全面雨量的17.5%。

3 地質預報技術

按預報方法探測位置的不同，可將之分為洞外預報和洞內預報兩類；按照預報的性質可將之分為物探法、化探法和地質法；根據預報距離的長短可分為長距離預報(長度>100 m)和短距離預報(長度<100 m)。在隧道施工階段，主要是預報隧洞內掌子面的巖溶情況，從而為施工方案和措施的制定提供依據。TSP是隧道地震預報系統的簡稱，該技術自世紀90年代引入國內后，在很多高速公隧道工程施工中得到了應用，并取得了良好的效果。TSP是借助地震波的反射原理進行地質探測，其優點為預測范圍廣，是地質雷達4～12倍，適用于極軟巖到極硬巖的任何地質情況；理論預測長度為掌子面前方500 m，但由于各種因素的影響，實測距離為150～350 m左右；探測時間短，大約45 min左右便可完成一次探測工作；探測過程中對隧道施工的干擾較小；費用僅為超前水平鉆探的1/10～1/20。由于TSP所具備的上述優點，使其得到了隧道施工單位的一致好評和認可，下面對該技術在巖溶地區隧道施工地質預報中的應用進行分析。

4 預報情況

本次預報采用TST12A系統對隧道右線進行地質超前預報，同時對預報結果的準確性進行驗證。在對隧道掌子面進行預測的過程中，發現多處存在斷層、破碎帶及溶洞，預測到的不良地質體出現的流程與實際情況基本相吻合，預測準確度在90%以上，符合隧道施工中期預報的要求。典型測試段的分析情況如下。

在該隧道右線預測的過程中，對YK41+198～YK41+098段測試比較典型，預報長度為100 m，該段的圍巖等級為Ⅲ級，巖體的完整性較好且地質比較堅硬，巖溶總體不發育，側壁穩定，洞頂局部存在掉塊或小坍塌現象，局部可能存在垂直巖溶。

(1)預報結果。將相關輸入程序后，經過數據解編等過程后，對數據記錄的地震波形進行能量補償，由此得到X、Y、Z三個方向的激發點記錄的原始數據，隨后對地震發射波數據進行濾波處理，在借助深度偏移功能對地質界面的繞射點進行歸位處理，由此將原始數據轉換為二維空間域數據，并在該數據域內對斷層破碎帶在隧洞軸線上出露的位置進行計算，以此來實現對隧道施工地質超前探查的目的。

(2)對比分析。當現場施工至YK41+142處出現溶洞，洞穴的位置位于掌子面左側，其特點為無水空洞，無地下暗河出露，隨著掌子面向前逐步推進，溶洞也隨之顯露，洞穴的位置由隧道洞室橫斷面左側向洞頂移動，斷面變大，隨后由洞頂向洞室橫斷面右側移動，直至YK41+100處消失。在隧道施工過程中，可對超前預報結果進行參考，并在發現溶洞后，及時采取有效的措施進行處理，確保施工安全、有序進行。

5 結 論

綜上所述，本文依托工程實例，對TSP技術在巖溶地區隧道施工階段中的應用進行分析。在隧道地質超前預報中，應當對邊界條件予以充分考慮，這是因為只有被探測物有可以使地震波發射的界面時，才會使預報效果達到最佳。在本次預報中，溶洞為橫向發育，其邊界與預報系統測量布線存在橫向延伸性，由此使得預報達到了較好的效果，所得的結果基本與施工情況相符。

[1] 譚信榮,陳壽根,馬輝.隧道綜合超前地質預報技術在巖溶地區的應用[J].鐵道標準設計,2012，(2):82-83.

[2] 李志林,王星華,謝李釗.基于模糊小波神經網絡的巖溶隧道風險評估及綜合超前地質預報技術[J].現代地質,2013，(3):41-43.

2016-04-01

萬里(1985-)，男，陜西咸陽旬邑人，工程師，研究方向：隧道工程施工與管理。

U455.2

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1008-3383(2016)11-0140-01