隧道工程地质勘查.doc

隧道工程地质勘查公路隧道有山岭隧道与河底隧道之分。山岭隧道又可分为越岭隧道与山坡隧道两种，越岭隧道是穿越分水岭或山岭垭口得隧道，这两种可有较大的深度和长度；山坡隧道是为了避让山坡上的悬崖峭壁以及雪崩、山崩、滑坡等不良地质现象而建的隧道，这种隧道长短不一。隧道多是路线不设的控制点，长隧道课影响路线方案的选择。隧道探查工作通常包括两项内容：一是隧道方案的选择；一是隧道洞口与洞身的勘查。当地下水对隧道影响较大是，应进行地下水动态观测，并计算隧道涌水量。·隧道工程地质问题隧道最常遇到的工程地质问题主要包括：山岩压力及洞室围岩变形与破坏问题；地下水及涌水问题；洞室进出口稳定问题。经十余年的不断进展，特别是2003年以后，国家有关部门的重视和你支持，在探查预报隧道掌子面前方断层、破碎带、溶洞、暗河、地下水等方面有较大进展，以陆地声纳法、瞬变电磁法和坛地雷达组合的成套方法技术，在断层的空间定位、探查地下水、探查溶洞、暗河等方面理论研究和实测预报中均取得了好效果。物探与地质的结合及补充地面地质勘探没有一种物探方法可以解决所有的问题,各种方法的资料都有多解性。因此,几种物探方法综合应用是必要的。综合物探也是地面复杂情况下物探应用的一个原则。但方法的选择应当少而精，方法的选择要互补，主要注意各方法使用的参数互补。隧道地质预报是隧道施工地质的一个环节。隧道施工还有许多地质工作，如掌子面地质素描、开挖暴露的不良地质体调查测绘、掌子面附近不稳定岩块的判定等。物探工作是地质预报的一个重要内容,必须与地质工作紧密结合,特别要注意资料的地质解释,也要注意开挖后的及时反馈，并据此作必要的校正,注意不断的实践—认识—再实践—再认识…完全依靠隧道中的预报也是不合理的。例如在隧道上方几十米或百米之上若有地下暗河，暗河的水可能通过岩溶裂隙与隧道穿过的岩溶裂隙连通。在这种情况下隧道中的预报探查只能探查到掌子面前方的岩溶裂隙。如果在勘测阶段对暗河的探查结果未能满足施工需要，则应当补充地面勘探工作,将补充的地面勘查和隧道中探查相结合，作综合分析。 在ZK232+140掌子面测得的陆地声纳法时间剖面，可以看到在前方50～60m外的暗河前壁的反射波同相轴，暗河顶在仰拱上方。120m外隐约可见暗河后壁的反射同相轴，有两个清晰的溶洞反映。隧道开挖超过+210（约路面标高）未见暗河，引起了争议。但+250的开挖爆破揭露了暗河顶，证实了预报的准确。原预报的2溶洞是两个与暗河相连的直径约1.5m的溶管，位置与预报吻合。在ZK232+140掌子面测得的陆地声纳法时间剖面，可以看到在前方50～60m外的暗河前壁的反射波同相轴，暗河顶在仰拱上方。120m外隐约可见暗河后壁的反射同相轴，有两个清晰的溶洞反映。隧道开挖超过+210（约路面标高）未见暗河，引起了争议。但+250的开挖爆破揭露了暗河顶，证实了预报的准确。原预报的2溶洞是两个与暗河相连的直径约1.5m的溶管，位置与预报吻合。 瞬变电磁法2002年开始研究将地面勘查的方法转用于隧道中探查预报几十米外地下水。主要要突破：隧道中３维空间的正演及反演研究；仪器及发射系统改进；现场试验；干扰因素的研究等。其中理论方面投入了严格、艰苦的工作，目前通过等效导电平面成像方法研究解决了在隧道中应用的数理方程和数值计算、及资料处理成图问题。本文仅介绍现场实验和实测预报几例原理通过给予靠近掌子面的线圈1个电脉冲产生电磁波，电磁波使岩体内的含水层等低电阻体发生感应，产生感应涡流，此感应涡流产生感应电磁场。感应电磁场向掌子面方向传播，由掌子面上布置的探头接收经数据处理后在视电阻率剖面图上呈低电阻反映；感应电磁场又可感应更深部的含水层产生感应涡流和感应电磁场。实测例[例4]长凼子隧道溶洞水的探查图7为在平导向正洞的探查结果，可清晰地看到反映溶洞中充水的低电阻异常，预报结果与正洞开挖揭露出水的实际情况完全吻合。实测例[例4]长凼子隧道溶洞水的探查图7为在平导向正洞的探查结果，可清晰地看到反映溶洞中充水的低电阻异常，预报结果与正洞开挖揭露出水的实际情况完全吻合。 实测例[例4]长凼子隧道溶洞水的探查图7为在平导向正洞的探查结果，可清晰地看到反映溶洞中充水的低电阻异常，预报结果与正洞开挖揭露出水的实际情况完全吻合。探地雷达 探地雷达是目前隧道地质预报探水的最主要手段，但在应用中大部分反映效果不好。究其原因是生产厂商的说明书和许多文章对雷达波在岩体中传播的理论认知上有一些欠缺，因此对探查地下水时资料处理和判释方面的原则未完全掌握。为此作者对探查地下水时雷达波的传播和反射的基本理论做了研究和公式推导。得到3条基本判释原则：①雷达波对水和含水率高的介质的反射强烈，反射波强度大；②雷达波从其它介质到含水层界面的反射波相位与入射波相反;③雷达波通过含水体后，高频成分被吸收，反射波的优势频率降低。作者还对现场采集时的避免干扰、处理资料使得技巧等做了研究。[例6]锦屏二级电站辅助洞已知条件下的实测实验在A洞与8横通道交叉点AK12+785向已知出水点方向探查，按上述3个原则圈定的含水裂隙位置与A洞的出水点吻合。陆地声纳与瞬变电磁法组合探查充泥溶蚀裂隙图14介绍了宜万铁路八字岭隧道进口正洞DK103+456掌子面上瞬变电磁法与陆地声纳法联合探查岩溶裂隙的资料，左图为瞬变电磁法所测的视电阻率剖面，可以看到近30m处的低电阻反映了充泥溶槽，与右图的剖面图上表达的陆地声纳法探测结果完全吻合。在锦屏二级电站辅助洞A洞AK10+750前后，开挖时发生了突泥。事后用陆地声纳法和瞬变电磁法结合探查了隧底下方的充泥溶槽位置及溶洞，得到了好效果。物探与地质的结合及补充地面地质勘探没有一种物探方法可以解决所有的问题,各种方法的资料都有多解性。因此, 几种物探方法综合应用是必要的。综合物探也是地面复杂情况下物探应用的一个原则。但方法的选择应当少而精，方法的选择要互补，主要注意各方法使用的参数互补。隧道地质预报是隧道施工地质的一个环节。隧道施工还有许多地质工作，如掌子面地质素描、开挖暴露的不良地质体调查测绘、掌子面附近不稳定岩块的判定等。物探工作是地质预报的一个重要内容,必须与地质工作紧密结合,特别要注意资料的地质解释,也要注意开挖后的及时反馈，并据此作必要的校正,注意不断的实践—认识—再实践—再认识…完全依靠隧道中的预报也是不合理的。例如在隧道上方几十米或百米之上若有地下暗河，暗河的水可能通过岩溶裂隙与隧道穿过的岩溶裂隙连通。在这种情况下隧道中的预报探查只能探查到掌子面前方的岩溶裂隙。如果在勘测阶段对暗河的探查结果未能满足施工需要，则应当补充地面勘探工作,将补充的地面勘查和隧道中探查相结合，作综合分析。TRT6000是一种全新的地质超前预报设备TRT的一些隧道工程项目实例　　TRT软件生成一个全息图像，描述地下状况就像一束闪光，能够使你直接“看到”隧道工作面前方地质结构的三维成像。典型的应用包括，在隧道工作面后面一定距离的隧道周边安装3分量检波器，由锤击产生地震信号。整个数据的采集和处理只需要一小时左右。国外的项目实例：NSA工程公司和Kajima集团已经在一起使用TRT方法描述日本一些隧道的不同岩石特征。在Fujikawa导硐和TBM主隧道，TRT被应用于描绘隧道上方安山石和凝灰角砾岩层上沉积形成的砂砾层的界限。图１显示3维的导硐和主隧道的联合图像，描绘出了砂砾层的底部形状和边界。平坦的边界在主隧道上方约121英尺（37m），轻微侵入了导硐。 隧道施工需要特别重视地质勘察工作,除了业主提供的详勘地质报告以外,施工单位仍需做细致的超前地质预报工作,准确掌握和判明隧道开挖掌子面前方的地质情况,以确保施工安全有效地顺利进行。