摘要：本文主要介紹了地質(zhì)雷達(dá)在曹娥江輸水隧洞不良地質(zhì)檢測(cè)中的應(yīng)用。并作出相關(guān)分析。以供參考！

關(guān)鍵詞：曹娥江引水工程 隧洞檢修 地質(zhì)雷達(dá) 應(yīng)用

1工程概況

紹興市城區(qū)曹娥江引水工程是一項(xiàng)將曹娥江水引至紹興市區(qū)，改善紹興市區(qū)水環(huán)境的綜合性工程。本工程自流設(shè)計(jì)引水流量為10m3/s，泵提水最大引水流量為20m3/s，主要建筑物由進(jìn)口河道、進(jìn)口閘站、輸水隧洞、出口箱涵、出口河道、下游配水節(jié)制閘和水體凈化處理加藥間等建筑物組成。整個(gè)引水工程從小舜江口至平水東江節(jié)制閘全長(zhǎng)約26km。其中輸水隧洞全長(zhǎng)14669.28m，洞徑6.5m，為低水頭有壓隧洞。

2工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件

根據(jù)設(shè)計(jì)院提供的《紹興市城區(qū)曹娥江引水工程通水驗(yàn)收設(shè)計(jì)報(bào)告 2 工程地質(zhì)》相關(guān)內(nèi)容，輸水隧洞的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件主要如下。

2.1地層巖性

隧洞圍巖一般呈微風(fēng)化～新鮮，局部斷層、裂隙、節(jié)理密集帶，地下水活動(dòng)帶呈弱～強(qiáng)風(fēng)化。樁號(hào)0+000m～樁號(hào)2+231m為流紋質(zhì)晶屑玻屑凝灰?guī)r，樁號(hào)2+231m～樁號(hào)2+415m為石英正長(zhǎng)斑巖，樁號(hào)2+415m～樁號(hào)3+425m為流紋質(zhì)晶屑玻屑凝灰?guī)r，樁號(hào)3+425m～樁號(hào)4+258m為凝灰質(zhì)砂巖夾流紋質(zhì)晶屑玻屑凝灰?guī)r，樁號(hào)4+258m～樁號(hào)9+965m為晶屑玻屑熔結(jié)凝灰?guī)r，樁號(hào)9+965m～樁號(hào)10+078m為凝灰質(zhì)粉砂巖，樁號(hào)10+078m～樁號(hào)11+900m為晶屑玻屑熔結(jié)凝灰?guī)r間夾凝灰質(zhì)粉砂巖，樁號(hào)11+900m～樁號(hào)12+890m為凝灰質(zhì)粉砂巖間夾流紋質(zhì)晶屑玻屑熔結(jié)凝灰?guī)r，樁號(hào)12+890m～樁號(hào)14+540m為黑云斜長(zhǎng)變粒巖，樁號(hào)14+540m～樁號(hào)14+656m為炭質(zhì)灰?guī)r。

2.2地質(zhì)構(gòu)造

（1）斷層

隧洞沿線編錄斷層162條，斷層組成物質(zhì)以碎裂巖、糜棱巖、斷層泥為主，個(gè)別為劈理帶。斷層影響帶內(nèi)巖石蝕變風(fēng)化，局部充填次生黃泥及鐵錳質(zhì)，結(jié)構(gòu)面及影響帶內(nèi)多滴水或線狀流水。斷層寬度一般為5cm～50cm，其中影響帶寬度大于1.0m的斷層有12條，局部斷層附近發(fā)育有節(jié)理及裂隙密集帶，寬度3m～20m不等。

（2）節(jié)理、層理

隧洞圍巖節(jié)理較發(fā)育，局部極發(fā)育，并發(fā)育共扼節(jié)理裂隙與節(jié)理密集帶多處。節(jié)理裂隙一般與洞線近平行，少量與洞線斜交～正交，以陡傾角為主，炭質(zhì)灰?guī)r分布洞段層理發(fā)育，與洞線斜交，傾向上游，傾角較緩。洞身節(jié)理裂隙面段閉合～微張，鐵錳質(zhì)渲染，局部充填方解石薄膜及細(xì)脈。

2.3水文地質(zhì)條件

隧洞圍巖一般為整體性較好的塊狀火山碎屑巖，基本不透水，基巖裂隙水的富集、運(yùn)移、排泄主要受構(gòu)造控制，常常沿構(gòu)造帶或構(gòu)造相互結(jié)合的部位形成地下水富水區(qū)，而其它區(qū)域富水性較差。在斷層、裂隙及節(jié)理發(fā)育處，見有滲水或線狀流水。在隧洞施工過程中，受區(qū)域斷層F4影響，樁號(hào)10+612m～10+618m發(fā)生大量涌水現(xiàn)象，采取增設(shè)儲(chǔ)水倉(cāng)等工程措施。

2.4工程地質(zhì)評(píng)價(jià)

隧洞洞身襯砌施工階段時(shí)圍巖按規(guī)范和浙江大學(xué)水工結(jié)構(gòu)與環(huán)境研究所提供的《紹興市城區(qū)曹娥江引水工程隧洞監(jiān)測(cè)分析報(bào)告》相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行分類，洞身段上覆巖體厚度大多在100m以上，以侏羅系塊狀火山巖地層為主，巖石多屬堅(jiān)硬巖，圍巖以Ⅱ類為主；斷層破碎帶、節(jié)理裂隙發(fā)育地段巖體呈碎塊鑲嵌結(jié)構(gòu)，

為Ⅲ～Ⅳ類圍巖。對(duì)Ⅲ類圍巖建議采取噴砼、錨噴及錨掛網(wǎng)噴處理，Ⅳ類圍巖建議采取鋼筋砼襯砌。

3 地質(zhì)雷達(dá)現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)

現(xiàn)場(chǎng)采集參數(shù)設(shè)置如下：天線間距為0.5m，采樣間隔為0.4ns，時(shí)窗為250ns，發(fā)射電壓為1000V，探測(cè)模式為反射法，點(diǎn)距0.4m。沿隧洞拱頂縱向布置測(cè)線，測(cè)線總長(zhǎng)度約為13.4km（其中二、三標(biāo)4554m，四標(biāo)3419m，五標(biāo)3592m，六標(biāo)1880m）。

4 檢測(cè)分析

根據(jù)地質(zhì)雷達(dá)所采集信號(hào)的波形、振幅、頻率，推測(cè)出探測(cè)區(qū)距離拱頂10m范圍內(nèi)的圍巖地質(zhì)異常區(qū)的分布情況。隧洞圍巖的地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)結(jié)果異常區(qū)統(tǒng)計(jì)，同時(shí)列出了圍巖分類和排查加固區(qū)段。

雖然電磁波的能量絕大部分往拱頂之上發(fā)射，但仍有部分能量往下傳播。由于水與空氣的電磁性差異較大（反射系數(shù)大），即使往下傳播的電磁波能量較小，地質(zhì)雷達(dá)解釋剖面圖上仍有可能出現(xiàn)較大反應(yīng)。從地質(zhì)雷達(dá)解釋剖面圖可以看出，幾乎所有的雷達(dá)剖面在時(shí)間軸40ns和80ns附近都出現(xiàn)連續(xù)、反射強(qiáng)烈的同向軸?？紤]到電磁波在空氣中的傳播速度為光速0.3m/ns，由探測(cè)目標(biāo)體到測(cè)線垂直距離公式可以推算出時(shí)間軸40ns和80ns所對(duì)應(yīng)的距離軸約為6m和12m。因此，從拱頂凈高約為6m可以推測(cè)時(shí)間軸40ns位置的反射層為拱底上的水面，80ns位置的反射層為該水面的二次反射。

由于所選天線頻率的限制、地質(zhì)雷達(dá)首波能量強(qiáng)和拱底水的干擾等因素的影響，雷達(dá)剖面圖上距離軸0～2.0m范圍內(nèi)的圍巖較難拾取到有效的信息，屬于雷達(dá)探測(cè)的盲區(qū)，因此本次探測(cè)不考慮0～2.0m范圍內(nèi)圍巖的地質(zhì)情況。0～2.0m范圍內(nèi)圍巖的地質(zhì)情況可參考地質(zhì)勘察資料和施工地質(zhì)資料。

探測(cè)采集的數(shù)據(jù)排除了拱底上水的干擾和六標(biāo)兩個(gè)位置工程車（現(xiàn)場(chǎng)記錄）的干擾，較客觀地反映了隧洞沿線拱頂圍巖的地質(zhì)變化情況。在完整巖石與不良地質(zhì)區(qū)接觸界面的兩側(cè)，由于不良地質(zhì)區(qū)內(nèi)巖石的孔隙度和含水率均比完整巖石要大，而孔隙度和含水率對(duì)介質(zhì)的電導(dǎo)率和介電常數(shù)均有較大影響，這就造成接觸帶兩側(cè)存在一定的值增大，穿過不良地質(zhì)區(qū)巖層時(shí)視其膠結(jié)程度而使得波形比較雜亂。在雷達(dá)剖面圖的特征為：地層反射波發(fā)育，同相軸錯(cuò)斷、分叉，反射波振幅能量明顯增強(qiáng)，電磁波頻率發(fā)生變化，不良地質(zhì)區(qū)范圍較大或不良程度較嚴(yán)重的雷達(dá)信號(hào)還出現(xiàn)繞射弧的圖像特征。因此，根據(jù)地質(zhì)雷達(dá)圖像的特征及相關(guān)地質(zhì)資料，可以判明不良地質(zhì)區(qū)的厚度以及它與完整巖石的界面。根據(jù)雷達(dá)信號(hào)異常區(qū)大小和異常的明顯程度，對(duì)雷達(dá)信號(hào)異常里程段的圍巖完整程度進(jìn)行分類，以便進(jìn)一步為設(shè)計(jì)、施工提供參考依據(jù)。

5開挖揭露圍巖驗(yàn)證

為了驗(yàn)證地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)的準(zhǔn)確性，對(duì)以下4個(gè)異常點(diǎn)：6+168（四標(biāo)）、7+392（四標(biāo)）、10+718（五標(biāo)）、10+894（五標(biāo)）作為開挖揭露圍巖驗(yàn)證點(diǎn)。地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)是沿著拱頂布線，探測(cè)拱頂以上圍巖地質(zhì)情況。由于現(xiàn)場(chǎng)條件限制，無法在拱頂進(jìn)行開挖揭露圍巖，僅在樁號(hào)6+168、7+392、10+718、10+894的洞壁各開挖約0.4m2的襯砌面，露出圍巖供地質(zhì)觀察用。實(shí)際開挖揭露圍巖驗(yàn)證結(jié)果如下：

（1）樁號(hào)6+168右壁下部，現(xiàn)場(chǎng)查看發(fā)現(xiàn)避車洞下部較大范圍的揭露圍巖的巖性較差，軟化嚴(yán)重。

（2）樁號(hào)7+392右壁中部，揭露部分圍巖完整性較好，且?guī)r石堅(jiān)硬。

（3）樁號(hào)10+718左壁（避車洞側(cè)）和右壁，左壁裸露圍巖節(jié)理發(fā)育，右壁揭露圍巖表層局部風(fēng)化。

（4）樁號(hào)10+894左壁（避車洞側(cè)）和右壁，左壁裸露圍巖局部節(jié)理發(fā)育，右壁揭露圍巖表層局部風(fēng)化，并且存在一條橫穿隧洞的明顯結(jié)構(gòu)面。

為了解洞壁圍巖的完整程度，浙江省建筑科學(xué)設(shè)計(jì)研究院于2010年11月24日對(duì)五標(biāo)樁號(hào)為10+718，10+894附近的洞壁圍巖進(jìn)行了地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)，洞壁圍巖地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)的參數(shù)設(shè)置與拱頂探測(cè)時(shí)一致。

另外，樁號(hào)8+808～8+831區(qū)段的現(xiàn)場(chǎng)查看表明，該區(qū)段右壁支護(hù)砼開裂嚴(yán)重，圍巖破碎。并且根據(jù)比較，表明拱頂?shù)刭|(zhì)雷達(dá)剖面圖上的異常圖像特征與洞壁現(xiàn)場(chǎng)查看結(jié)果基本吻合。

6結(jié)言

結(jié)合工程地質(zhì)情況以及地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)情況對(duì)圍巖進(jìn)行劃分。施工單位根據(jù)檢測(cè)不良地質(zhì)體的分布情況進(jìn)行分析，并提出合理的支護(hù)方式，節(jié)約了大量資金。通過地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)結(jié)果與開挖揭露圍巖的地質(zhì)情況的綜合對(duì)比，表明地質(zhì)雷達(dá)對(duì)巖體中存在的不良地質(zhì)體探測(cè)具有一定的探測(cè)精度。因此，地質(zhì)雷達(dá)為探測(cè)隧洞圍巖中存在的一些地質(zhì)災(zāi)害隱患提供了較好的途徑，其探測(cè)結(jié)果可供加固設(shè)計(jì)參考。