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        巖溶地區(qū)隧道施工階段應(yīng)用地質(zhì)預(yù)報技術(shù)的實踐探尋

        2016-03-11 08:46:57
        黑龍江交通科技 2016年11期
        關(guān)鍵詞:掌子面巖溶長度

        萬 里

        (江西省公路工程有限責(zé)任公司,江西 南昌 330006)

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        巖溶地區(qū)隧道施工階段應(yīng)用地質(zhì)預(yù)報技術(shù)的實踐探尋

        萬 里

        (江西省公路工程有限責(zé)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(fù)雜的地質(zhì)條件,如巖溶地質(zhì)等等,在這樣的地質(zhì)上進行隧道建設(shè),應(yīng)當(dāng)預(yù)先了解隧道施工掌子面的情況,為了實現(xiàn)這一目標(biāo),可在隧道施工中應(yīng)用地質(zhì)預(yù)報技術(shù)?;诖它c,首先簡要闡述了巖溶的特征及隧道地質(zhì)預(yù)報的內(nèi)容,在此基礎(chǔ)上依托工程實例,對地質(zhì)預(yù)報技術(shù)的應(yīng)用進行論述。期望通過本文的研究能夠?qū)λ淼朗┕ぐ踩缘奶嵘灿兴鶐椭?/p>

        巖溶;隧道;施工;地質(zhì)預(yù)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(zhì)條件復(fù)雜多變。工程資料顯示,該線路位于我國西南巖溶較為發(fā)育的地區(qū)上,巖溶地質(zhì)進一步增大了隧道施工難度。

        2 地質(zhì)條件

        (1)地形地貌。該隧道工程隨處的區(qū)域為巖溶剝蝕峰叢洼地中山地貌,溶蝕溝槽發(fā)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(qū)的地層巖性主要為第四系對基層以及三疊系下統(tǒng)嘉陵江組地層。

        (3)地質(zhì)構(gòu)造。隧址區(qū)次生斷裂構(gòu)造極為發(fā)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(qū)內(nèi)有5條斷層,呈壓扭性,構(gòu)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(cè)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(jié)性差。

        (4)水文氣象。隧道所在地屬于亞熱帶濕潤性季風(fēng)氣候,四季分明、雨量充沛,光照略有不足,災(zāi)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(zhì)預(yù)報技術(shù)

        按預(yù)報方法探測位置的不同,可將之分為洞外預(yù)報和洞內(nèi)預(yù)報兩類;按照預(yù)報的性質(zhì)可將之分為物探法、化探法和地質(zhì)法;根據(jù)預(yù)報距離的長短可分為長距離預(yù)報(長度>100 m)和短距離預(yù)報(長度<100 m)。在隧道施工階段,主要是預(yù)報隧洞內(nèi)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(jù)。TSP是隧道地震預(yù)報系統(tǒng)的簡稱,該技術(shù)自世紀(jì)90年代引入國內(nèi)后,在很多高速公隧道工程施工中得到了應(yīng)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(zhì)探測,其優(yōu)點為預(yù)測范圍廣,是地質(zhì)雷達4~12倍,適用于極軟巖到極硬巖的任何地質(zhì)情況;理論預(yù)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?。毁M用僅為超前水平鉆探的1/10~1/20。由于TSP所具備的上述優(yōu)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(shù)在巖溶地區(qū)隧道施工地質(zhì)預(yù)報中的應(yīng)用進行分析。

        4 預(yù)報情況

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

        在該隧道右線預(yù)測的過程中,對YK41+198~YK41+098段測試比較典型,預(yù)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(zhì)比較堅硬,巖溶總體不發(fā)育,側(cè)壁穩(wěn)定,洞頂局部存在掉塊或小坍塌現(xiàn)象,局部可能存在垂直巖溶。

        (1)預(yù)報結(jié)果。將相關(guān)輸入程序后,經(jīng)過數(shù)據(jù)解編等過程后,對數(shù)據(jù)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(fā)點記錄的原始數(shù)據(jù),隨后對地震發(fā)射波數(shù)據(jù)進行濾波處理,在借助深度偏移功能對地質(zhì)界面的繞射點進行歸位處理,由此將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為二維空間域數(shù)據(jù),并在該數(shù)據(jù)域內(nèi)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(xiàn)對隧道施工地質(zhì)超前探查的目的。

        (2)對比分析。當(dāng)現(xiàn)場施工至YK41+142處出現(xiàn)溶洞,洞穴的位置位于掌子面左側(cè),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(cè)向洞頂移動,斷面變大,隨后由洞頂向洞室橫斷面右側(cè)移動,直至YK41+100處消失。在隧道施工過程中,可對超前預(yù)報結(jié)果進行參考,并在發(fā)現(xiàn)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(jié) 論

        綜上所述,本文依托工程實例,對TSP技術(shù)在巖溶地區(qū)隧道施工階段中的應(yīng)用進行分析。在隧道地質(zhì)超前預(yù)報中,應(yīng)當(dāng)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(fā)射的界面時,才會使預(yù)報效果達到最佳。在本次預(yù)報中,溶洞為橫向發(fā)育,其邊界與預(yù)報系統(tǒng)測量布線存在橫向延伸性,由此使得預(yù)報達到了較好的效果,所得的結(jié)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(zhì)預(yù)報技術(shù)在巖溶地區(qū)的應(yīng)用[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計,2012,(2):82-83.

        [2] 李志林,王星華,謝李釗.基于模糊小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的巖溶隧道風(fēng)險評估及綜合超前地質(zhì)預(yù)報技術(shù)[J].現(xiàn)代地質(zhì),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

        C

        1008-3383(2016)11-0140-01

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