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(qū)隧道施工階段應用地質(zhì)預報技術(shù)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(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)，應當預先了解隧道施工掌子面的情況，為了實現(xiàn)這一目標，可在隧道施工中應用地質(zhì)預報技術(shù)?；诖它c，首先簡要闡述了巖溶的特征及隧道地質(zhì)預報的內(nèi)容，在此基礎(chǔ)上依托工程實例，對地質(zhì)預報技術(shù)的應用進行論述。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(zhì)預報技術(shù)

按預報方法探測位置的不同，可將之分為洞外預報和洞內(nèi)預報兩類；按照預報的性質(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(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是隧道地震預報系統(tǒng)的簡稱，該技術(shù)自世紀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??；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(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)預報中的應用進行分析。

4 預報情況

本次預報采用TST12A系統(tǒng)對隧道右線進行地質(zhì)超前預報，同時對預報結(jié)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(fā)現(xiàn)多處存在斷層、破碎帶及溶洞，預測到的不良地質(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(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用進行分析。在隧道地質(zhì)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(fā)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(fā)育，其邊界與預報系統(tǒng)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(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)預報技術(shù)在巖溶地區(qū)的應用[J].鐵道標準設(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)的巖溶隧道風險評估及綜合超前地質(zhì)預報技術(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

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1008-3383(2016)11-0140-01