水利水電工程中深埋長隧洞勘察技術(shù)分析

饒 杰曾 攀(四川省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院勘察分院，四川 成都 673)（四川蜀禹水利水電工程設(shè)計(jì)有限公司，四川 成都 673)

水利水電工程中深埋長隧洞勘察技術(shù)分析

饒 杰1曾 攀2
(1四川省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院勘察分院，四川 成都 611731)
（2四川蜀禹水利水電工程設(shè)計(jì)有限公司，四川 成都 611731)

近年來，我國的水利水電工程中已經(jīng)修建了一批深埋長隧洞，在我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮了重要的作用。而由于深埋長隧洞的挖掘工作具有較高的技術(shù)難度，會面臨塌方的危險，所以需要進(jìn)行深入的地質(zhì)勘察工作，詳細(xì)了解當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)水文狀況，為制定施工規(guī)劃提供有利的參考依據(jù)。在對深埋長隧洞進(jìn)行地質(zhì)勘察時，需要確定重點(diǎn)勘察部位，對于勘察中比較常見的問題應(yīng)該提前做好防范措施，提高勘察工作效率，獲取精準(zhǔn)而高效的數(shù)據(jù)信息，為深埋長隧洞設(shè)計(jì)施工的合理規(guī)劃奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

水利水電工程；深埋長隧洞隧洞；勘察技術(shù)

由于深埋長隧洞施工具有較高的難度，隧洞的斷面較小，不僅會面臨塌方的危險，同時還要確保長隧洞工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性，所以對長隧洞施工現(xiàn)場以及周圍進(jìn)行地質(zhì)勘察工作尤為重要。通過地質(zhì)勘察工作，能夠詳細(xì)的了解地質(zhì)結(jié)構(gòu)、水文狀況以及其他相關(guān)信息，為設(shè)計(jì)施工規(guī)劃方案的制定提供有利的依據(jù)。但是我國在深埋長隧洞工程中的地質(zhì)勘察技術(shù)還不夠成熟，還存在很多的技術(shù)難點(diǎn)。隨著深埋長隧洞工程深度的增加，勘察設(shè)備以及相關(guān)儀器都無法滿足勘察的技術(shù)需求，現(xiàn)有的勘測方法會受到一定的限制。并且隨著埋深的增加，地質(zhì)狀況也更為復(fù)雜，可以借鑒的工程實(shí)例有限，在相關(guān)方面的理論還不夠成熟，所以勘察技術(shù)受到限制。但是隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，地質(zhì)勘察技術(shù)會不斷的完善，勘察設(shè)備也會不斷創(chuàng)新，為促進(jìn)我國地質(zhì)勘察事業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造有利的條件。

1、水利水電工程中深埋長隧洞的勘察原則

勘探布置應(yīng)抓住重點(diǎn)，隧洞存在的主要工程地質(zhì)問題是前期勘探的重點(diǎn)所在。大變形、塌方、突涌水、高外水壓力、巖溶、有害氣體等，往往與斷層有直接或間接的關(guān)聯(lián)，是勘探重點(diǎn)。對于比較復(fù)雜的深埋長隧洞，應(yīng)該充分利用高科技勘探手段,著重針對基本地質(zhì)條件的勘察，采用多種勘察方法互相補(bǔ)充驗(yàn)證。

2、水利水電工程中深埋長隧洞勘察技術(shù)

2.1 遙感、地質(zhì)測繪和調(diào)查

在深埋長隧洞的地質(zhì)勘察工作中，比較常見的地質(zhì)問題有圍巖變形、塌方、巖爆、高外水壓力、突泥和涌水等各種現(xiàn)象，所以為了保證地質(zhì)勘察工作的全面性和準(zhǔn)確性，應(yīng)該做好全面而細(xì)致的地質(zhì)測繪以及調(diào)查工作，獲取詳細(xì)的數(shù)據(jù)信息。在深埋長隧洞的埋深超過2000m的情況下，地質(zhì)情況將變得非常復(fù)雜，在洞線兩側(cè)的巖體以及斷裂都可能會出現(xiàn)在隧洞圍巖中，所以應(yīng)該擴(kuò)大地質(zhì)測繪的范圍，延伸至洞線兩側(cè)各2km以上，從而獲取較為科學(xué)合理的數(shù)據(jù)。洞線附近的小流域可能會與隧洞的涌水有一定的關(guān)系，所以要對小流域進(jìn)行調(diào)查與測繪。

在高山區(qū)的溪流以及水泉等一般沒有較為詳細(xì)的資料，所以應(yīng)該對地表水體的范圍、水量以及水位進(jìn)行測繪和調(diào)查，掌握水文地質(zhì)情況。在高山區(qū)的汽溫、降雨量、蒸發(fā)量以及降雨的滲入規(guī)律都會山下有很大的差異，所以在測繪時應(yīng)該在洞線附近分高程設(shè)置觀測站點(diǎn)，以便獲取更為合理的數(shù)據(jù)。因?yàn)樯盥耖L隧洞的地質(zhì)勘察工作范圍較大，在地質(zhì)資料比較匱乏的情況下，為地面調(diào)查和測繪工作帶來了很大的難度。遙感技術(shù)在深埋長隧洞勘察中發(fā)揮了重要的作用，遙感地質(zhì)測繪技術(shù)能夠快速的獲取大量的信息，并且覆蓋范圍大，信息量比較豐富，成本較低，所以遙感技術(shù)是深埋長隧洞地質(zhì)勘察中的常用方式。

2.2 綜合物探

除常規(guī)物探方法外，為了探測深部地質(zhì)體和地質(zhì)現(xiàn)象，近年使用較多的是可控源音頻大地電磁測深法（CSAMT）和高頻人文大地電磁測深法（EH4）。

可控源音頻大地電磁法是根據(jù)不同頻率電磁波具有不同穿透深度的特點(diǎn)，利用人工可控源產(chǎn)生音頻電磁信號，探測地面電磁場的頻率響應(yīng)從而獲得不同深度介質(zhì)電阻率分布信息和目的體分布特征，其理論測深可達(dá)1500m，有效測深1100m。

與可控源音頻大地電磁法不同，高頻人文大地電磁測深法利用天然電磁波信號進(jìn)行探測，其電磁波頻率相對較高，探測深度也相對淺一些，其理論測深為1000m，有效測深600～800m。該方法雖然探測深度大，地形適應(yīng)性強(qiáng)，但是精度還需要進(jìn)一步提高。由于各種物探方法都有其優(yōu)缺點(diǎn)，深埋長隧洞物探勘察適宜采用綜合手段，不同方法之間相互補(bǔ)充和驗(yàn)證，采取點(diǎn)、線、面結(jié)合，定性與半定量結(jié)合的勘探布置和分析原則。

2.3 深鉆孔

鉆探技術(shù)是我國進(jìn)行深埋長隧洞地質(zhì)勘察的重要手段之一，因?yàn)橥ㄟ^深鉆孔，能夠?qū)Φ叵虑闆r有詳細(xì)的掌握，可以獲取較為全面而精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)信息，并且在我國已經(jīng)達(dá)到了一定的水平。通過深鉆孔，可以詳細(xì)的了解深層次地巖的特性、地質(zhì)構(gòu)造、地下水水位與水質(zhì)、巖溶等地質(zhì)條件，還可以了解放射性以及有害氣體的賦存特征。通過巖芯還可以對隧洞圍巖的類別進(jìn)行判斷，同時在鉆孔的過程中，應(yīng)該充分的發(fā)揮鉆孔的優(yōu)勢，在鉆孔中進(jìn)行取樣或者在孔內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)與測試，對深部的巖體性質(zhì)進(jìn)行更為細(xì)致的掌握，最大限度的發(fā)揮深鉆孔的作用。由于深鉆孔技術(shù)需要耗費(fèi)較高的成本，所以我國有些鉆孔勘察并沒有達(dá)到洞身的位置。為了提高工作效率，控制成本，要精心設(shè)計(jì)鉆孔位置，盡量以最少最有效的鉆孔獲取最全面的數(shù)據(jù)信息。

2.4 鉆孔壓水試驗(yàn)

在進(jìn)行常規(guī)鉆孔壓水試驗(yàn)中，如果是單管頂壓，在埋深較大的巖體中吸水量較小，常規(guī)的橡皮栓塞無法滿足密封性標(biāo)準(zhǔn)，在壓力難以控制控制的情況下，試驗(yàn)無法進(jìn)行。而雙栓塞法具有一定的可靠性，針對深部巖體滲透性差的特點(diǎn)，在吸水量小的情況下可以適當(dāng)加大試驗(yàn)段的長度，可以有效的降低試驗(yàn)誤差，并且提高工作效率，常規(guī)水頭壓水試驗(yàn)在我國深埋長隧洞勘察中具有可行性。

2.5 長探洞

在深埋長隧洞的地質(zhì)勘察中，利用長探洞勘察技術(shù)能夠獲取更加寶貴的技術(shù)資料，雖然在我國的部分水電站工作有所應(yīng)用，但是由于技術(shù)還不夠成熟，缺乏經(jīng)驗(yàn)，所以在應(yīng)用的范圍不大。在工程建設(shè)的初期，可以結(jié)合施工支洞的施工進(jìn)行一些試驗(yàn)和測試，一方面可以提高勘察效率，另一方面可以對這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行研究。

2.6 巖石（巖體）試驗(yàn)

斷層破碎帶等巖體以及泥巖等軟巖，在高應(yīng)力下會發(fā)生擠壓變形，膨脹巖在水環(huán)境改變時會發(fā)生脹縮變形，一些中硬巖甚至硬巖在高應(yīng)力下也存在快速蠕變的可能。在大深度、高應(yīng)力條件下，巖體中的空隙被壓密，巖體與巖石的強(qiáng)度特性較為接近，因此可以通過巖石的不同圍壓三軸壓縮試驗(yàn)?zāi)M圍巖巖體的工作環(huán)境，了解巖體蠕變條件和特征，解決施工期哪些圍巖在什么條件下會發(fā)生快速蠕變變形問題，為施工方法選擇、掘進(jìn)機(jī)選型提供基礎(chǔ)資料。

3、結(jié)束語

由于深埋長隧洞的地質(zhì)勘察工作量較大，并且具有較高的技術(shù)難度，所涉及的地質(zhì)狀況比較復(fù)雜，所以勘察工期較長，投入費(fèi)用較高。為此，在長隧洞勘察之前需要做好充分的準(zhǔn)備工作，對勘察工作進(jìn)行總體規(guī)劃，對勘察工作中可能出現(xiàn)的塌方地帶要進(jìn)行認(rèn)真的研究，并且對可能引起塌方的因素進(jìn)行分析，從而提前做好防范措施。在施工之前，可以使用超前勘探作為預(yù)測預(yù)報手段，為勘察工作的順利進(jìn)行創(chuàng)造有利的條件。

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