喀斯特地貌隧道工程综合超前地质预报方法的探讨

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1、喀斯特地貌隧道工程综合超前地质预报方法的探讨喀斯特地貌隧道工程综合超前地质预报方法的探讨引言.L.　　喀斯特地貌（karstlandform），是具有溶蚀力的水对可溶性岩石进行溶蚀等作用所形成的地表和地下形态的总称，又称岩溶地貌。我国喀斯特地貌分布广、面积大。主要分布在碳酸盐岩(石灰岩、白云岩、泥灰岩等)出露地区，面积约910000～1300000km2。其中以广西、贵州和云南东部所占的面积最大，是世界上最大的喀斯特区之一。近年来，我国东部发达地区高速铁路网的建设日趋成熟，2012年的国家十二五规划中明确指出未来五年将加快以西部为主的铁路建设。伴随着铁路建设西部大开发的不

2、断进行，在喀斯特地貌地区修建的高速铁路工程越来越多，在隧道施工中遇到的岩溶、承压水、断层突泥涌水、洞穴充填物及坍塌、洞顶地表塌陷、瓦斯等地质灾害逐渐增多，对施工作业人员的生命安全造成重大威胁，并且不同程度的影响了施工进度。因此，在隧道修建过程中，如何利用超前地质预报这一手段预知前方地质情况，保证工程能够安全、顺利进行，是隧道施工的重中之重。本文以某隧道施工为例，对上述地质超前预报中常用的几种方法，进行了一些探讨。　　超前地质预报方法　　某隧道超前地质预报是根据地质资料对隧道各段落地质复杂程度进行分级，针对不同的地质条件，结合经济、适用性方面的考虑，制定多种地质预报手段的最

3、优组合方案进行超前地质预报工作。该隧道超前地质预报分级预报组合方案见下表1。　　　　　　地质素描　　地质素描是开挖后对掌子面及掌子面附近开挖段地层岩性、构造特征、不良地质及水文地质特征进行详细观察、采集数据并记录。根据已有的勘察资料和其他预报手段探测成果，从岩性、岩体完整性、出水量大小等方面进行大范围、前后左右对比，宏观把握地层岩性等的变化。对于地层颜色、软硬程度、节理裂隙发育状况、出水量与周围岩体发生明显差异的部位，进行重点详细观察，通过手锤、锤击、采集样本详细观察，查明差异的性质，分析造成差异的原因。而后根据现场地质素描获得的地质信息，依据工程地质现象发生的一般规律（

4、地质前兆），结合勘察资料、其他预报手段成果进行综合分析判断，预测预报前方工程地质条件，对于可能发生重大地质异常的地段，提出进行进一步核实预报的措施手段。　　地质素描应随隧道开挖及时进行，对地层岩性变化点、构造发育部位、岩溶发育带附近等复杂、重点地段，每个开挖循环进行一次素描，一般地段素描间隔不应超过10m。所需工具包括外业包，笔记本，地质罗盘仪，地质锤，笔记本，数码相机等。　　与其他较为复杂的超前地质预报方法相比，地质素描是一种比较简单、实用的预报方法，能够直接反映掌子面附近的直观地质情况，在隧道埋深较浅、地质构造不太复杂的情况下预测准确性较高，是验证和提高其他预测方法准

5、确性的基础手段，同时与其他方法相比对隧道施工其他工序和施工进度干扰最小。地质素描的不足之处主要在于预报距离过短，人员素质要求高，需掌握较丰富的地质学理论知识和现场工作经验。　　　　　　地质雷达　　地质雷达是应用电磁波反射原理进行探测的预报方法，能够对地质异常体的位置、规模、性质进行短距离的精确预报。同时与其他预报方法只是对掌子面前方进行预测不同的是，地质雷达能够对隧道底部、边墙、拱顶或其它可能隐伏岩溶洞穴的出水部位进行探测，而且效果较好，且简便易行，可随到随测，地质雷达监测技术又称无损监测，就随到施工中的其他方面如施工质量监测等有长足运用，是现阶段隧道施工领域较常采用的预

6、报方法。预报精度随预报长度降低，一般预报长度较TSP203短。　　地质雷达工作时，在雷达主机控制下，脉冲源产生周期性的毫微秒信号，并直接馈给发射天线，经由发射天线耦合到隧道掌子面前方的信号在传播路径上遇到空洞、暗河、裂隙、岩溶等时，产生反射信号。位于掌子面上的接收天线在接收到掌子面前方的回波后，直接传输到接收机，信号在接收机经过整形和放大等处理后，经电缆传输到雷达主机，经处理后，传输到微机。在微机中对信号依照幅度大小进行编码，并以伪彩色电平图/灰色电平图或波形堆积图的方式显示出来，经事后处理并结合相关地质资料综合分析，可以推断掌子面前方一定距离内的地质构造，如存在异常介质

7、体，亦可判断其距离掌子面的距离、方位、形态及其分布范围。　　地质雷达主要适用于岩溶、断层、宽张裂隙、软弱夹层的探测，一次预报范围应不大于30m，在岩溶发育地段的有效探测长度则应根据雷达波形判定，前后两次重叠长度不小于5m。　　　　　　超前水平钻探　　超前水平钻探是一种直观、有效的超前地质预报方法,根据钻进速度判定钻机在相同岩层中的钻进速度是否均一,结合隧道开挖揭示的地层岩性,根据钻机在钻进过程中的速度变化、是否有卡钻现象等,判断前方岩体的完整程度以及是否存在不良地质体。通过对在钻孔过程中被高压风吹出的岩粉成分的鉴定,可了解前方