岩溶地区隧道工程中地质预报的综合应用.pdf

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1、岩溶地区隧道工程中地质预报的综合应用马慧勇(中铁二十三局集团第四工程公司)摘要：本文介绍了多种地质预报的综合运用，可以有效提高岩溶地区隧道工程的预报准确性。关键词：岩溶隧道；地质预报；综合应用中图分类号：U452．1+1文献标识码：B文章编号：1672-4011(2011)03—0141一02O前言在石灰岩地区修建隧道工程时，岩溶问题不容忽视且存在复杂性。对隧道通过地区进行地质勘查并做出预报显得尤为必要，而目前该领域常规采用的各种探测手段和方法都有各自的缺陷，对其采取综合运用可明显的提高预报的准确性，这在湖北沪蓉西高速公路岩湾隧道施工中得到了充分的体现。

2、1探测预报概况岩溶形成的机理是地表水和地下水对可溶性岩层经过化学作用和机械破坏作用而形成的，其表观特征就是形成各种地表和地下溶蚀现象。虽然成因要素都相同，但由于自然气候、地质条件、时间作用等的不同，区域间的岩溶形态又有很大的不同。对隧道工程来说，需要对岩溶特别关注的是四个方面：其存在位置、规模和形态、对隧道产生的水患及坍塌病害、隧道形成后对原有岩溶系统的改变。为了探明上述关注的问题，目前在行业内普遍采用的方法有三种：，(1)TSP超前地质预报；(2)超前水平钻孑L；(3)红外探水。超前钻孔和红外探水易于掌握，操作简单且探测结果准确，但预报距离较短，且预报

3、的范围小，象拱顶溶洞及隧道底深层溶洞等都无法探测到。为此在行业内也多次发生事故，比如装载机工作时隧道底板突然断裂，机械和人员坠入深层溶洞内；隧道修建后改变原有地下水流通道，洞顶溶洞汇水形成高压水包将已完衬砌压垮；等等的事例都是由于这些简易的探测存在较大的盲区，无法整体把握岩溶情况，造成血淋淋的教训。用TSP203地震波法进行探测可以将距离加大到100—200m，同时空间范围也增大，含盖了隧道四周。由于该设备是多点激发单点接受，数据可以充分修正校合，准确性理论上较高。但实际效果在行业内并不理想，都流传着这样的话：“物探物探，说了不算”。什么原因呢?首先操作

4、上要求高，比如该方法的严格操作应该如下进行：在隧道边墙的同侧壁，以1．5111的间距钻24个爆破孔(s1一$24)，孔深1．5nl，孔径42mill，角度为向下10—150，高度为距隧道底面1m高。在隧道两侧，距第一个爆破孔(s1一S24)16—18m的范围内各钻1个传感器孑L，孔深2m，孔径50mm，角度为向上5—10。，高度为距隧道底面1Ill高。所有孔轴线向垂直于隧道轴向，且应保持通畅。在传感器孔和爆破孔全部钻好后，由测量班提供每个孔的三维坐标，同时用水平角度尺和钢尺测量每个孔的角度和深度，并记录下数据。但现场是搞施工而不是搞试验，往往工人实际操作

5、中无法严格实现上述要求，同时装药量的多少会改变地震的能量，洞内的噪音等也会使数据失真，总之这种方法好比是个“娇气娃娃”，很容易受环境影响而“闹脾气”。可见目前哪种预报方法都有各自的适用性，但都存在缺陷，靠一己之力无法将地下情况勘察清楚，预报效果不理想。2地质预报的综合运用基于上述的分析，提出在岩溶地区隧道工程中采用地质预报综合应用的思路，同时引入传统的地质现场勘察，绘制地质图，并把现场踏勘及结果放在重要位置，指导其他物探手段的应用。下匿就结合在湖北沪蓉西高速公路岩溶隧道的实践，将该综合预报详细论述如下：2．1隧道工程概况岩湾隧道为变间距的四车道高速公路隧

6、道，位于恩施市白果坝镇境内。隧道左线长2765．275m，右线长2773m，最大埋深约480m。隧道处于鄂西南褶皱山区，属构造侵蚀、溶蚀峰丛、槽谷地貌，山峰陡峻，河谷深切，隧道区自然斜坡坡角一般20一40。，溶沟、溶槽，漏斗、落水洞等岩溶微地貌发育。隧道区大部分基岩出露，沟谷、洼地及陡坎下覆盖有第四系残坡积层，基岩为奥陶系中下统南滓关组、分乡组灰岩、页岩和寒武系上统耗子砣群白云岩、灰岩。隧道区无常年流水，地表水相对比较贫乏，大气降水一般会很快顺坡面向洼地汇集，通过节理裂隙、溶洞、落水洞等进入地下，转入地下水系统。隧道区岩溶相当发育，岩溶形态更是复杂多样，

7、有溶沟、溶隙(孔)、溶槽、溶洞、落水洞、岩溶漏斗、岩溶洼地等。岩溶发育将使隧道面临严重的渗水、涌水及涌泥灾害，同时围岩稳定性受岩溶影响也将大大降低，可造成隧道开挖过程中的塌方。2．2首先进行地质勘察，绘制隧道区域地质图该隧道施工前，和中国地质科学院岩溶所建立了技术合作关系，双方的专家一起对隧道区域内近4km2的地表进行了现场勘察，历时一周。对区域性的地质构造、地表奥陶系隔水层分布、地表洼地天坑的位置等都进行了详细的勘察，并绘制了地质图。通过现场资料和地质分析，整体上对该隧道进行了地质预报：隧道全部位于地下水位以上100—150m的包气带中，地表洼地的汇水

8、由奥陶系隔水层隔离，但局部有地质天窗，会以过路水的形式穿越隧道，隧道要穿越11处