综合勘探技术在岩溶隧道地质预报中的应用研究.pdf

西南公路建设技术研究方面，首次制定了微瓦斯隧道等级指标，形成了公路隧道瓦斯分级体系；创立了公路瓦斯隧道行业技术规范，提出了四种不同级别瓦斯隧道建设运营成套技术；发明了大断面公路瓦斯隧道水力化增透防突揭煤技术与成套装备。（3）公路隧道清洁能源综合开发与应用研究方面，探明了公路隧道自然风形成机理，形成了利用自然风为通风动力的公路隧道智能节能通风技术体系，开展了斜井引水发电、温泉热能与太阳能现场实践应用，解决了清洁能源综合开发与应用中面临的关键问题。总体来看，四川省公路规划勘察设计研究院有限公司“四川青年五四奖章”-隧道科研团队通过近20年的科技攻关与工程实践，完成700余座、里程近1000 km复杂隧道工程的勘察设计工作，创造了国内最长高海拔公路隧道（G350巴郎山隧道）、藏区第一长隧（雅康高速二郎山隧道）等一系列超级工程，荣获国家科技进步奖、国家优质工程奖、詹天佑土木工程大奖等多项荣誉。特别是科研团队发扬吃苦敬业、务实严谨、钻研创新、追求卓越的“川院”精神，坚守“崇尚技术、争当专家”核心价值观，设计完成的“川藏第一险”世界海拔最高超特长公路隧道雀儿山隧道，2018年荣获国际隧道协会（ITA）年度工程大奖（被誉为隧道届的奥斯卡奖），是我国公路隧道首次荣获这一国际顶级大奖，填补了高寒、高海拔超特长隧道的重大技术空白，将中国公路隧道勘察设计水平推向了世界顶尖行列，被央视、人民日报、超级工程等相继报道。该团队开发的“高寒高海拔超长隧道建设运营5结束语关键技术”研究解决了隧道工程界面临的高海拔气“高寒高海拔超长隧道建设运营关键技术”研候、瓦斯地层、高运营成本等主要难题，填补了高究取得一系列突破性技术成果，填补了国内相关领寒高海拔和瓦斯隧道设计与施工方面的多项空白，域的多项技术研究空白，并将研究成果大量应用于为大量隧道工程高质量建设提供了有力的技术支工程建设实践中，为我国高寒高海拔超长隧道建设撑，有力推动了高海拔复杂条件下隧道工程修建技术提供了有力的技术支撑。其主要技术创新点包括：的进步，经济社会效益显著，推广应用前景广阔。（1）川西高原公路隧道通风、防冻及供氧成参 考 文 献套技术研究方面，创建了公路隧道海拔高度分级标准；首次提出 2400 m以上的隧道通风海拔高度系1 郑金龙,王联,王刘勋,等.高海拔公路隧道建设关键技术与创新-雀儿山隧道M.北京:科学出版社,2020.数，拓宽了现行公路隧道设计规范通风设计适用范2 公路瓦斯隧道设计与施工技术规范:JTG/T3374-2019S.围；提出了隧道内不同劳动强度人员供氧标准。3 公路隧道抗震设计规范:JTG2232-2019S.（2）公路瓦斯隧道分级安全防控与经济高效4 胡成广.论工程文化的本质J.黑龙江高教研究,2012(4):29-34.图7二郎山隧道斜井引水发电二郎山隧道主洞康定段斜井 干 沟白沙沟五里沟图5高海拔隧道施工供氧体系车载吸氧主洞洞口 已施作二衬段 初期支护段主洞 移动吸氧室 氧帘设备 开挖面横通道 横通道 二衬台车 弥散式供氧二衬台车 输气管道平导 固定输气管 平导洞口制氧设备房灌装设备房 洞外吸氧室个体吸氧移动吸氧室 开挖面弥散式供氧图8巴朗山隧道太阳能应用（a）路面施工中（2017.7）图6雀儿山隧道利用温泉热能消除路面冰雪灾害（b）施工完成后路面（2018.1）2223123伍东卫 钟安然 迟浩（1云南省公路科学技术研究院云南昆明650000；2昭通市交通建设工程质量安全监督局云南昭通657000；3昆明路通科技发展中心云南昆明650000）西南公路2022年第4期综合勘探技术在岩溶隧道地质预报中的应用研究【摘要】隐伏的溶洞一直以来都是山岭隧道施工安全的重大隐患。溶洞空间分布形态的复杂性和溶洞充填物力学性质的多样性，是导致岩溶隧道施工安全事故的主要因素。如何做好岩溶隧道不良地质体的勘探预报工作，一直是隧道工程建设领域研究的重点。本文以宜宾-昭通高速公路马鞍腰1号隧道为例，在前期地勘资料的基础上，综合采用大地电磁法、地质雷达法及现场地质调查等勘探手段，预测马鞍腰1号隧道岩溶空间分布情况及岩溶管道体系，评估溶洞性质及潜在危害，为隧道制定安全施工方案提供了指导性依据。本次工程实践研究成果为后续岩溶隧道安全施工具有较大的参考意义。【关键词】岩溶隧道；大地电磁法；溶洞管道；地质雷达法【中图分类号】U452.11 【文献标识码】A【收稿日期】2022-09-22【作者简介】伍东卫（1987-），男，湖南祁阳人，工程师，主要从事高速公路桥隧第三方专项检测、国省干线养护检测与加固等工作。6（3）围岩类别及其稳定性预报1引言早期的隧道地质预报一般采用平行道坑、超前钻孔等方法，如今逐步发展为以物探技术为先导、多年以来，国内外学者和工程技术人员依据工预报前方地质情况，并在开挖施工前实施必要的超程实际问题与建设需要，研发了多种物探方法及设前钻孔验证，从而构成较为可靠的隧道地质超前预备，并在实践应用中不断更新。20世纪出现了直流报体系。随着科技的进步，相继出现了地震波法、电法、矢量电阻率法、TES技术等应用于煤矿井下地质雷达法、大地电磁法等。这些地球物理探测方探测，德国、英国利用槽波的埃里震相探测地质构法均以介质的物理性质差异为基础，根据探测信号1-5造等等。上世纪70年代起，超前地质预报工作成的分布及变化规律，结合工程前期地勘报告，对不为了隧道工程施工的重要环节，尤以瑞士开发研制良地质体类型、规模及分布情况进行识别与判断。6,7-10,11的TSP隧道地震预报系统应用最为广泛。同步在此基础上，运用地质学和牛顿经典力学等相关知兴起的还有分辨率最高的地质雷达探测方法，它对识，评估工程设计、施工安全，制定使地下岩土体断裂带特别是含水带、破碎带有较高的识别能力，稳定的工程施工处治方案，避免发生危害人员财产12-15在山岭岩溶区隧道施工中有较好的应用。地质安全的地质灾害。然而，由于隧道地质情况的多样超前预报主要内容包括：性和复杂性，如岩溶隧道，单纯依靠某一种勘察物（1）不良地质体的探测预报，如是否会出现探手段，很难保证对隧道掌子面前方不良地质体的突水、涌泥、岩爆及有害气体溢出等，及其规模、范围、规模、性质及分布规律进行有效的辨识，危性质与范围。及隧道施工作业安全。（2）断层及破碎带的探测和预报，如位置、因此，在现在隧道工程实践中，提倡采用多种性质、宽度、产状及充填物状态等。勘察物探技术，即洞内与洞外勘察相结合、地质分伍东卫，钟安然，迟浩：综合勘探技术在岩溶隧道地质预报中的应用研究析与物探分析相结合、长距离预报和短距离预报相17结合、地震方法与电磁方法相结合等。本文以宜#宾至昭通高速公路马鞍腰1 隧道为例，在前期地质勘察报告的基础上，针对隧道岩溶区段，综合采用地质调查、大功率电测深成像法、地质雷达法等手段，对岩溶及不良地质体的范围、规模及分布情况开展地质预报工作。经后续开挖验证，认为本次地质预报成果基本符合现场工程表像和特征，为后续类似工程的超前地质预报工作提供借鉴。2地质预报方法概论182.1地质分析方法 在隧道工程初勘资料的基础上，通过地面地质调查、掌子面地质调查、超前水平钻孔、超前导坑2.3地质雷达法等方法，开展隧道超前地质预报工作，是早期使用19地质雷达（Ground Penetrating Radar，简称主要方法。地面地质调查能描绘出隧道所处地段的GPR）方法是一种用于探测地下介质分布的广谱地质结构、岩层产状特征、断裂构造及破碎带大（10MHz1GHz）电磁技术。地质雷达用一个天线小、岩溶发育等情况，预测隧道施工可能面临的不（T）发射高频电磁波，另一个天线（R）接收来自良地质体及可能出现的地质灾害。掌子面地质调查地下介质界面的反射波。通过对接收的反射波波形是指地质工作者利用掌子面岩土体的出露情况，对态推断地层结构及地质异常体。由于半无限空间的岩性、岩层产状、岩体完整性及围岩稳定性进行评扩散，点反射体的图像为双曲线，而面反射体保持估，从而对即将开挖的隧道前方地质情况进行分析原来的形状，分辨率取决于使用的天线频率。高频和预测，并对施工提供正确指导。超前水平钻孔是天线分辨率较高，但探测较浅，反之亦然，结合钻确定掌子面前面地质情况最为直接的方式，通过钻孔资料综合解释，提高解释精度。进速度测试、岩芯完整性、岩芯性质等内容，掌握前方岩层破碎软硬程度及可能存在的不良地质体。3地质分析法应用成果但受钻孔面较小的限制，导致探测结果具有局限#本文以宜宾至昭通高速公路马鞍腰1 隧道岩溶性。超前导坑与超前水平钻孔类似，通过直接揭露区 段（ZK112+320 ZK112+780、K112+380的方式，完成地质预报工作，但成本较高。K112+720）为例，采用地质测绘、地质调查、勘察2.2大功率电测深成像法与取样、超前水平钻孔等方法，对前方不良地质体大功率电测深成像法的原理是采用阵列勘探，范围及分布情况进行了研究。先后完成了工程地质测量时将全部电极按照现场数据采集要求放置至指2测绘1.28 km，钻探2处，注水试验5处。调查研究定测点上，然后利用程控电极转换开关与微机工程认为：电测仪，快速实现数据的自动采集工作。微型计算（1）隧道区海拔高程介于8861416.8 m，相机对数据进行处理，得出地勘剖面的各种物理解释对高差530.8 m，属构造剥蚀中山及岩溶化山地地貌图像。图像的解译：区，地形起伏较大，地质作用以构造剥蚀、溶蚀为（1）围岩含水情况与破碎情况越严重，则视主。电阻率越低。（2）隧道区地层主要为第四系残坡积、冲洪（2）完整坚硬岩土的视电阻率明显高于断层dl+el积（Q）层，志留系下统（S）炭质泥岩、砂带、破碎带、富水带等情况下的围岩视电阻率。工41岩、灰岩，奥陶系上统（O）泥灰岩，中统（O）作原理示意图如1所示。32西南公路A1 M1 N1 B1A2M2 N2 B2第1层第2层第3层第4层（b）数据扫描图1大功率电测深成像法原理（a）工作系统 电极转换装置 工程电测仪 数据收录装置打印机 计算机程序 绘图仪电机系2425灰岩。（3）隧道位于“川滇经向构造带”的北段东沿，受地质构造的影响，围岩节理裂隙发育。（4）隧道场区地下水为第四系孔隙潜水类型、基岩裂隙水及碳酸盐岩岩溶裂隙水类型。第四系孔隙潜水多赋存于第四系松散土体中，多以潜水形式出现，主要补给为大气降水，主要排泄途径为径流和入渗，受覆盖层厚度制约；基岩裂隙水主要分布于砂岩、炭质泥岩、泥灰岩裂隙中，其流量受季节性变化影响。洞身段主要为强中风化砂岩、灰岩及炭质泥岩、泥质灰岩，地下水类型为碳酸盐岩岩溶裂隙水及基岩裂隙水，赋存于砂岩裂隙中、炭质泥岩裂隙及灰岩节理裂隙。地下水主要受大气降水、上覆堆积层孔隙水及地表沟水入渗补给，旱季水量贫乏，雨季水量较丰富，以地下径流的方式汇集、排泄于沟谷低洼地段。不良地质路段隧道纵剖面岩层分布如图2所示。4大功率电测深成像法应用成果本次采用大功率电测深成像仪，其单排列长度可达4 km，供电电压最高可达1200 V。产品特点：（1）电极布设一次性完成，以减少了因电极设置引起的故障与干扰，为野外数据自动化采集打下基础。（2）多种电极排列扫描测量可获得丰富的地电断面结构特征信息。在调查过程中，2020年 8月 23日，在里程（3）野外数据采集自动化，避免手工误操作。ZK112+452处超前水平钻孔出现突水突泥，2020年（4）数据预处理现场完成可起一定的预判作用。8月29日，施工现场巡视洞顶地表时发现，在位于（5）较传统方法，本仪器不仅成本低、效率掌子面左侧50m左右处的乡村道路两侧各有一处地高而且信息量丰富。表塌陷，其中一处塌陷直径约14m，最深处约8m根据现场地形条件，本次物探共布设 4条测（有一根当地移动光缆线杆陷入其中），另外一处斜，具体如下：塌陷直径约 2m，深约 3m，如图 3所示。2020年（1）左幅测线I-I，测线起止里程为ZK112+8月31日，发现ZK112+438桩号仰拱冒水冒泥。320ZK112+780，测线长度460m。探测深度大于图2隧道地质剖面l（b）右幅岩溶区段隧道纵剖面岩层构造S 强风化流质泥岩11Vp=500800m/sZK-21066.701042.601037.601042.601037.60S 中风化流质泥岩11=12002200m/sVpS 中风化流质泥岩11Vp=12002200m/s928.00928.00910.70910.70S 中风化流质泥岩1=15002500m/sVpS 中风化流质泥岩1Vp=15002500m/sS 中风化流质泥岩12=15002500m/sVpS 中风化流质泥岩12Vp=15002500m/sel+dlQ碎石土4Vp=400800m/s（a）左幅岩溶区段隧道纵剖面岩层构造S 强风化流质泥岩11Vp=500800m/sZK-21066.70ZK112+4521042.601037.601042.601037.60S 中风化流质泥岩11=12002200m/sVpS 中风化流质泥岩11Vp=12002200m/s928.00928.00910.70910.70S 中风化流质泥岩1=15002500m/sVpS 中风化流质泥岩1Vp=15002500m/sS 中风化流质泥岩12=15002500m/sVpS 中风化流质泥岩12Vp=15002500m/s（a）直径约23m、深度约3m残坡积土（b）直径约15m、深度约3m残坡积土图3地表沉陷状况伍东卫，钟安然，迟浩：综合勘探技术在岩溶隧道地质预报中的应用研究析与物探分析相结合、长距离预报和短距离预报相17结合、地震方法与电磁方法相结合等。本文以宜#宾至昭通高速公路马鞍腰1 隧道为例，在前期地质勘察报告的基础上，针对隧道岩溶区段，综合采用地质调查、大功率电测深成像法、地质雷达法等手段，对岩溶及不良地质体的范围、规模及分布情况开展地质预报工作。经后续开挖验证，认为本次地质预报成果基本符合现场工程表像和特征，为后续类似工程的超前地质预报工作提供借鉴。2地质预报方法概论182.1地质分析方法 在隧道工程初勘资料的基础上，通过地面地质调查、掌子面地质调查、超前水平钻孔、超前导坑2.3地质雷达法等方法，开展隧道超前地质预报工作，是早期使用19地质雷达（Ground Penetrating Radar，简称主要方法。地面地质调查能描绘出隧道所处地段的GPR）方法是一种用于探测地下介质分布的广谱地质结构、岩层产状特征、断裂构造及破碎带大（10MHz1GHz）电磁技术。地质雷达用一个天线小、岩溶发育等情况，预测隧道施工可能面临的不（T）发射高频电磁波，另一个天线（R）接收来自良地质体及可能出现的地质灾害。掌子面地质调查地下介质界面的反射波。通过对接收的反射波波形是指地质工作者利用掌子面岩土体的出露情况，对态推断地层结构及地质异常体。由于半无限空间的岩性、岩层产状、岩体完整性及围岩稳定性进行评扩散，点反射体的图像为双曲线，而面反射体保持估，从而对即将开挖的隧道前方地质情况进行分析原来的形状，分辨率取决于使用的天线频率。高频和预测，并对施工提供正确指导。超前水平钻孔是天线分辨率较高，但探测较浅，反之亦然，结合钻确定掌子面前面地质情况最为直接的方式，通过钻孔资料综合解释，提高解释精度。进速度测试、岩芯完整性、岩芯性质等内容，掌握前方岩层破碎软硬程度及可能存在的不良地质体。3地质分析法应用成果但受钻孔面较小的限制，导致探测结果具有局限#本文以宜宾至昭通高速公路马鞍腰1 隧道岩溶性。超前导坑与超前水平钻孔类似，通过直接揭露区 段（ZK112+320 ZK112+780、K112+380的方式，完成地质预报工作，但成本较高。K112+720）为例，采用地质测绘、地质调查、勘察2.2大功率电测深成像法与取样、超前水平钻孔等方法，对前方不良地质体大功率电测深成像法的原理是采用阵列勘探，范围及分布情况进行了研究。先后完成了工程地质测量时将全部电极按照现场数据采集要求放置至指2测绘1.28 km，钻探2处，注水试验5处。调查研究定测点上，然后利用程控电极转换开关与微机工程认为：电测仪，快速实现数据的自动采集工作。微型计算（1）隧道区海拔高程介于8861416.8 m，相机对数据进行处理，得出地勘剖面的各种物理解释对高差530.8 m，属构造剥蚀中山及岩溶化山地地貌图像。图像的解译：区，地形起伏较大，地质作用以构造剥蚀、溶蚀为（1）围岩含水情况与破碎情况越严重，则视主。电阻率越低。（2）隧道区地层主要为第四系残坡积、冲洪（2）完整坚硬岩土的视电阻率明显高于断层dl+el积（Q）层，志留系下统（S）炭质泥岩、砂带、破碎带、富水带等情况下的围岩视电阻率。工41岩、灰岩，奥陶系上统（O）泥灰岩，中统（O）作原理示意图如1所示。32西南公路A1 M1 N1 B1A2M2 N2 B2第1层第2层第3层第4层（b）数据扫描图1大功率电测深成像法原理（a）工作系统 电极转换装置 工程电测仪 数据收录装置打印机 计算机程序 绘图仪电机系2425灰岩。（3）隧道位于“川滇经向构造带”的北段东沿，受地质构造的影响，围岩节理裂隙发育。（4）隧道场区地下水为第四系孔隙潜水类型、基岩裂隙水及碳酸盐岩岩溶裂隙水类型。第四系孔隙潜水多赋存于第四系松散土体中，多以潜水形式出现，主要补给为大气降水，主要排泄途径为径流和入渗，受覆盖层厚度制约；基岩裂隙水主要分布于砂岩、炭质泥岩、泥灰岩裂隙中，其流量受季节性变化影响。洞身段主要为强中风化砂岩、灰岩及炭质泥岩、泥质灰岩，地下水类型为碳酸盐岩岩溶裂隙水及基岩裂隙水，赋存于砂岩裂隙中、炭质泥岩裂隙及灰岩节理裂隙。地下水主要受大气降水、上覆堆积层孔隙水及地表沟水入渗补给，旱季水量贫乏，雨季水量较丰富，以地下径流的方式汇集、排泄于沟谷低洼地段。不良地质路段隧道纵剖面岩层分布如图2所示。4大功率电测深成像法应用成果本次采用大功率电测深成像仪，其单排列长度可达4 km，供电电压最高可达1200 V。产品特点：（1）电极布设一次性完成，以减少了因电极设置引起的故障与干扰，为野外数据自动化采集打下基础。（2）多种电极排列扫描测量可获得丰富的地电断面结构特征信息。在调查过程中，2020年 8月 23日，在里程（3）野外数据采集自动化，避免手工误操作。ZK112+452处超前水平钻孔出现突水突泥，2020年（4）数据预处理现场完成可起一定的预判作用。8月29日，施工现场巡视洞顶地表时发现，在位于（5）较传统方法，本仪器不仅成本低、效率掌子面左侧50m左右处的乡村道路两侧各有一处地高而且信息量丰富。表塌陷，其中一处塌陷直径约14m，最深处约8m根据现场地形条件，本次物探共布设 4条测（有一根当地移动光缆线杆陷入其中），另外一处斜，具体如下：塌陷直径约 2m，深约 3m，如图 3所示。2020年（1）左幅测线I-I，测线起止里程为ZK112+8月31日，发现ZK112+438桩号仰拱冒水冒泥。320ZK112+780，测线长度460m。探测深度大于图2隧道地质剖面l（b）右幅岩溶区段隧道纵剖面岩层构造S 强风化流质泥岩11Vp=500800m/sZK-21066.701042.601037.601042.601037.60S 中风化流质泥岩11=12002200m/sVpS 中风化流质泥岩11Vp=12002200m/s928.00928.00910.70910.70S 中风化流质泥岩1=15002500m/sVpS 中风化流质泥岩1Vp=15002500m/sS 中风化流质泥岩12=15002500m/sVpS 中风化流质泥岩12Vp=15002500m/sel+dlQ碎石土4Vp=400800m/s（a）左幅岩溶区段隧道纵剖面岩层构造S 强风化流质泥岩11Vp=500800m/sZK-21066.70ZK112+4521042.601037.601042.601037.60S 中风化流质泥岩11=12002200m/sVpS 中风化流质泥岩11Vp=12002200m/s928.00928.00910.70910.70S 中风化流质泥岩1=15002500m/sVpS 中风化流质泥岩1Vp=15002500m/sS 中风化流质泥岩12=15002500m/sVpS 中风化流质泥岩12Vp=15002500m/s（a）直径约23m、深度约3m残坡积土（b）直径约15m、深度约3m残坡积土图3地表沉陷状况伍东卫，钟安然，迟浩：综合勘探技术在岩溶隧道地质预报中的应用研究西南公路隧道路基面设计标高下方30m。育。研究认为灰岩中的岩溶水通过岩溶管道与基岩裂隙水汇入岩层层面渗流到隧道轴线附近。（2）右幅测线II-II，测线起止里程为YK7112（4）ZK112+300里程处垂直于轴线（IV-IV）+380YK112+720，测线长度340m。探测深度大探测路线范围内节理裂隙发育，灰岩中岩溶发育，岩于隧道路基面设计标高下方30m。体较破碎，自稳能力差。裂隙水发育，富水性强。（3）测线 III-III，ZK112+510里程处垂直于轴线地表布置，测线长度500m，探测深度大于隧道路基面设计标高下方10m。（4）测线 IV-IV，ZK112+300里程处垂直于轴线地表布置，测线长度400 m，探测深度大于隧道路基面设计标高下方20 m。测线布设如图4所示。通过对本次物探勘察成像图（图5）进行研究分析，认为：（1）左幅探测地段（I-I）根据地质条件优劣可分为三段，即ZK112+420ZK112+520为严重不良地质段、ZK112+520ZK112+720为较严重不良地质段、ZK112+720ZK112+780为一般地质段。不良地质条件主要体现在节理裂隙、层面型溶洞发育，岩体较破碎，自稳能力差，且地下水丰富。隧道开挖过程中，易出现较大沉降变形、掉块或失稳坍塌、突水突泥等现象。（2）右幅探测路线（II-II）中 YK112+420 YK112+500段节理裂隙发育，岩体较破碎，自稳能力差，且地下水丰富，为严重不良地质段。所探测其他路段地质条件一般，但也存在理裂隙发育，岩体较破碎，自稳能力差，基岩裂隙水发育等问题。（3）ZK112+510里程处垂直于轴线（III-III）节理裂隙发育，岩体较破碎，自稳能力差。隧道左幅处于灰岩与炭质泥岩接触带附近，灰岩区域岩溶发育，形成串珠状溶腔溶洞，并通过岩溶管道连接，炭质泥岩中基岩裂隙水发育，且基岩裂隙水发图4大功率电测法物探路线布设1400130012001100100090014001300120011001000900ZK112+200ZK112+300ZK112+400ZK112+500桩号高程/mZK112+600ZK112+700ZK112+800ZK112+900比例尺1:2000ZK-2岩体破碎、岩体发育、富水区域岩体破碎、岩体发育、富水区域岩体破碎、富水区域岩体破碎、富水区域岩体破碎、富水区域岩体破碎、富水区域（a）I-I剖面大功率电测法物探成果 1400130012001100100090014001300120011001000900YI112+200YI112+300YI112+400YI112+500桩号高程/mYI112+600YI112+700YI112+800比例尺1:2000ZK-2岩体破碎、富水区域岩体破碎、富水区域岩体破碎、富水区域岩体破碎、富水区域岩体破碎、富水区域岩体破碎、富水区域（b）II-II剖面大功率电测法物探成果12001100100090012001100100090050桩号高程/m比例尺1:2000溶腔溶洞溶腔溶洞150250350450550溶腔溶洞溶腔溶洞溶腔溶洞溶腔溶洞岩体破碎岩体破碎富水区域富水区域岩溶发育岩溶发育马鞍山隧道左幅马鞍山隧道左幅ZK112+510ZK112+510岩性接触带附近、断层岩溶发育岩性接触带附近、断层岩溶发育340（c）III-III剖面大功率电测法物探成果12001100100090012001100100090050桩号高程/m比例尺1:2000马鞍山隧道左幅马鞍山隧道左幅ZK112+344ZK112+344340100150200250300350400450ZK112+290ZK112+290马鞍山隧道右幅马鞍山隧道右幅泉眼 泉眼 岩体破碎、富水区域岩体破碎、富水区域（d）IV-IV剖面大功率电测法物探成果图5大功率电测法物探成果2627图5中红色、橙色和黄色区域为相对高阻区，过测线的解释结果推断探测范围内潜在地质异常的代表岩体相对致密，完整性好，含水量小；绿色、分布趋势。蓝色为相对低阻区，代表岩体含水、松散破碎或风化程度高；视电阻率分布不均的，表示岩体物性差异大，推测为岩体构造发育，松散破碎；视电阻率横向分布均匀，表示岩体物性均一。结合工程地勘报告内容，可知该区段岩性为奥陶系上统薄中厚层状泥灰岩、泥质灰岩夹页岩、志留系炭质泥岩。地质雷达探测综合剖面图详见图7。测线1-2物综合地面地质调查结果和大功率电测法物探成探剖面均有较明显的反射界面，根据前述地质雷达果，基本查明了隧址塌陷区工程地质、水文地质条解释原理，对场地进行分析：推测该段岩性为灰岩件，区内地势起伏，地层岩性复杂多样，挤压褶皱图中用紫色线框出位置推测为节理裂隙较发育，局等地质构造发育，灰岩中顺层岩溶发育，泥灰岩、部夹泥质，岩体较破碎，溶蚀发育，含裂隙水。各炭质泥岩中裂隙水发育。发现左幅严重不良地质段测线异常区为图中紫色线框出位置，各测线推测溶洞为红色线圈出位置。1处、较严重不良地质段1处，右幅较严重不良地质段1处。灰岩中顺层面岩溶发育，形成串珠状溶腔溶洞，并通过岩溶管道连接，泥灰岩、炭质泥岩岩体劈理中裂隙水发育，灰岩中的岩溶水顺岩溶管道与泥灰岩中的裂隙水汇到层面接触位置沿岩层接触面渗流到隧道轴线周围，是导致马鞍山1号隧道左幅ZK112+452里程处突泥突水的主要原因，岩溶管道发育示意如图6所示。5.2ZK112+680ZK112+780段物探组根据现场地形地貌条件，沿左幅隧道中轴线左右各偏2.5m分别布设了2条测线，测线长度5地质雷达法应用成果为100m。本次地质雷达探测综合剖面如图8所示。为说明地质雷达的探测效果，选取了ZK112+测线1、2物探剖面均有较明显的反射界面，根据前420ZK112+452段、ZK112+680-ZK112+780段两处述地质雷达解释原理，对场地进行分析：开展对比性研究，探测结果如下：推测该段岩性为中风化灰岩，节理裂隙发育，5.1ZK112+420ZK112+452段岩体局部较破碎，偶夹泥质，溶蚀发育，含裂隙为基本查明隧道场地岩溶发育情况，检测组于水。各测线推测层面、裂隙或构造线为图中粉红色2020年 8月 30日 在 马 鞍 山 1号 隧 道 ZK112+420 线标出位置，各测线推测异常区为图中多边形框出ZK112+452段展开地质雷达勘察工作，布置测线位置、各测线推测溶洞为椭圆圈出位置，详细情况2条（见表1），采用250 MHz屏蔽式天线探测，通如图8所示。V V 大气降水补给地表溶沟溶槽 地表塌陷坑顺层小型规模溶腔溶洞 富水区域 O 泥灰岩3灰岩中岩溶顺层发育 地表溶沟溶槽 隧道右幅O 灰岩 2顺层小型规模溶腔溶洞 隧道左幅ZK112+452掌子面位置岩洞管道 图6V-V剖面岩溶管道发育示意表1地质雷达测线布设地质雷达 长度/m测线位置测线134测线段落ZK112+420隧道中轴线左偏3.0 mZK112+452隧道中轴线左偏3.0 m测线234测线段落ZK112+420隧道中轴线右偏3.0 mZK112+452隧道中轴线右偏3.0 m图7ZK112+420ZK112+452段地质雷达异常点分布伍东卫，钟安然，迟浩：综合勘探技术在岩溶隧道地质预报中的应用研究西南公路隧道路基面设计标高下方30m。育。研究认为灰岩中的岩溶水通过岩溶管道与基岩裂隙水汇入岩层层面渗流到隧道轴线附近。（2）右幅测线II-II，测线起止里程为YK7112（4）ZK112+300里程处垂直于轴线（IV-IV）+380YK112+720，测线长度340m。探测深度大探测路线范围内节理裂隙发育，灰岩中岩溶发育，岩于隧道路基面设计标高下方30m。体较破碎，自稳能力差。裂隙水发育，富水性强。（3）测线 III-III，ZK112+510里程处垂直于轴线地表布置，测线长度500m，探测深度大于隧道路基面设计标高下方10m。（4）测线 IV-IV，ZK112+300里程处垂直于轴线地表布置，测线长度400 m，探测深度大于隧道路基面设计标高下方20 m。测线布设如图4所示。通过对本次物探勘察成像图（图5）进行研究分析，认为：（1）左幅探测地段（I-I）根据地质条件优劣可分为三段，即ZK112+420ZK112+520为严重不良地质段、ZK112+520ZK112+720为较严重不良地质段、ZK112+720ZK112+780为一般地质段。不良地质条件主要体现在节理裂隙、层面型溶洞发育，岩体较破碎，自稳能力差，且地下水丰富。隧道开挖过程中，易出现较大沉降变形、掉块或失稳坍塌、突水突泥等现象。（2）右幅探测路线（II-II）中 YK112+420 YK112+500段节理裂隙发育，岩体较破碎，自稳能力差，且地下水丰富，为严重不良地质段。所探测其他路段地质条件一般，但也存在理裂隙发育，岩体较破碎，自稳能力差，基岩裂隙水发育等问题。（3）ZK112+510里程处垂直于轴线（III-III）节理裂隙发育，岩体较破碎，自稳能力差。隧道左幅处于灰岩与炭质泥岩接触带附近，灰岩区域岩溶发育，形成串珠状溶腔溶洞，并通过岩溶管道连接，炭质泥岩中基岩裂隙水发育，且基岩裂隙水发图4大功率电测法物探路线布设1400130012001100100090014001300120011001000900ZK112+200ZK112+300ZK112+400ZK112+500桩号高程/mZK112+600ZK112+700ZK112+800ZK112+900比例尺1:2000ZK-2岩体破碎、岩体发育、富水区域岩体破碎、岩体发育、富水区域岩体破碎、富水区域岩体破碎、富水区域岩体破碎、富水区域岩体破碎、富水区域（a）I-I剖面大功率电测法物探成果 1400130012001100100090014001300120011001000900YI112+200YI112+300YI112+400YI112+500桩号高程/mYI112+600YI112+700YI112+800比例尺1:2000ZK-2岩体破碎、富水区域岩体破碎、富水区域岩体破碎、富水区域岩体破碎、富水区域岩体破碎、富水区域岩体破碎、富水区域（b）II-II剖面大功率电测法物探成果12001100100090012001100100090050桩号高程/m比例尺1:2000溶腔溶洞溶腔溶洞150250350450550溶腔溶洞溶腔溶洞溶腔溶洞溶腔溶洞岩体破碎岩体破碎富水区域富水区域岩溶发育岩溶发育马鞍山隧道左幅马鞍山隧道左幅ZK112+510ZK112+510岩性接触带附近、断层岩溶发育岩性接触带附近、断层岩溶发育340（c）III-III剖面大功率电测法物探成果12001100100090012001100100090050桩号高程/m比例尺1:2000马鞍山隧道左幅马鞍山隧道左幅ZK112+344ZK112+344340100150200250300350400450ZK112+290ZK112+290马鞍山隧道右幅马鞍山隧道右幅泉眼 泉眼 岩体破碎、富水区域岩体破碎、富水区域（d）IV-IV剖面大功率电测法物探成果图5大功率电测法物探成果2627图5中红色、橙色和黄色区域为相对高阻区，过测线的解释结果推断探测范围内潜在地质异常的代表岩体相对致密，完整性好，含水量小；绿色、分布趋势。蓝色为相对低阻区，代表岩体含水、松散破碎或风化程度高；视电阻率分布不均的，表示岩体物性差异大，推测为岩体构造发育，松散破碎；视电阻率横向分布均匀，表示岩体物性均一。结合工程地勘报告内容，可知该区段岩性为奥陶系上统薄中厚层状泥灰岩、泥质灰岩夹页岩、志留系炭质泥岩。地质雷达探测综合剖面图详见图7。测线1-2物综合地面地质调查结果和大功率电测法物探成探剖面均有较明显的反射界面，根据前述地质雷达果，基本查明了隧址塌陷区工程地质、水文地质条解释原理，对场地进行分析：推测该段岩性为灰岩件，区内地势起伏，地层岩性复杂多样，挤压褶皱图中用紫色线框出位置推测为节理裂隙较发育，局等地质构造发育，灰岩中顺层岩溶发育，泥灰岩、部夹泥质，岩体较破碎，溶蚀发育，含裂隙水。各炭质泥岩中裂隙水发育。发现左幅严重不良地质段测线异常区为图中紫色线框出位置，各测线推测溶洞为红色线圈出位置。1处、较严重不良地质段1处，右幅较严重不良地质段1处。灰岩中顺层面岩溶发育，形成串珠状溶腔溶洞，并通过岩溶管道连接，泥灰岩、炭质泥岩岩体劈理中裂隙水发育，灰岩中的岩溶水顺岩溶管道与泥灰岩中的裂隙水汇到层面接触位置沿岩层接触面渗流到隧道轴线周围，是导致马鞍山1号隧道左幅ZK112+452里程处突泥突水的主要原因，岩溶管道发育示意如图6所示。5.2ZK112+680ZK112+780段物探组根据现场地形地貌条件，沿左幅隧道中轴线左右各偏2.5m分别布设了2条测线，测线长度5地质雷达法应用成果为100m。本次地质雷达探测综合剖面如图8所示。为说明地质雷达的探测效果，选取了ZK112+测线1、2物探剖面均有较明显的反射界面，根据前420ZK112+452段、ZK112+680-ZK112+780段两处述地质雷达解释原理，对场地进行分析：开展对比性研究，探测结果如下：推测该段岩性为中风化灰岩，节理裂隙发育，5.1ZK112+420ZK112+452段岩体局部较破碎，偶夹泥质，溶蚀发育，含裂隙为基本查明隧道场地岩溶发育情况，检测组于水。各测线推测层面、裂隙或构造线为图中粉红色2020年 8月 30日 在 马 鞍 山 1号 隧 道 ZK112+420 线标出位置，各测线推测异常区为图中多边形框出ZK112+452段展开地质雷达勘察工作，布置测线位置、各测线推测溶洞为椭圆圈出位置，详细情况2条（见表1），采用250 MHz屏蔽式天线探测，通如图8所示。V V 大气降水补给地表溶沟溶槽 地表塌陷坑顺层小型规模溶腔溶洞 富水区域 O 泥灰岩3灰岩中岩溶顺层发育 地表溶沟溶槽 隧道右幅O 灰岩 2顺层小型规模溶腔溶洞 隧道左幅ZK112+452掌子面位置岩洞管道 图6V-V剖面岩溶管道发育示意表1地质雷达测线布设地质雷达 长度/m测线位置测线134测线段落ZK112+420隧道中轴线左偏3.0 mZK112+452隧道中轴线左偏3.0 m测线234测线段落ZK112+420隧道中轴线右偏3.0 mZK112+452隧道中轴线右偏3.0 m图7ZK112+420ZK112+452段地质雷达异常点分布西南公路在的不足：（1）地质雷达法探测深度不足。（2）电测法和地质雷达法物探结果还局限于二维形态，对岩溶规模及联系、管道补给体系的认识还存在一定局限性。（3）可进一步运用数值仿真技术，探究隧道施工过程可能面临的安全风险。参 考 文 献1 岳建华,刘树才.矿井直流电法勘探M.江苏徐州:中国矿业大学出版社,2000,1-13.2 刘天放,李志聃.矿井地球物理勘探M.北京:煤炭工业出版社,1993,l-5.3 朱鲁,李笃远.井下物探多参数综合应用的研究J.山东矿业学院学报,1997,16(3):239-242.4 王齐仁.地下地质灾害地球物理探测研究进展J.地球物理学进展,2004,19(3):497-503综上所述，地质雷达探测法能较好的识别地质5 王良奎.多种超前地质预报方法在隧道施工中的应用J.金属矿山,2001,1:45-47.异常区域，并能对异常区域的位置、大小及不良地6 赵永贵,刘浩,孙宇等.隧道地质超前预报进展J.地球物理学进展,2003,质体的性质有较好的评估，对后续施工有较好的指18(3):460-464.7 叶英.隧道超前地质预报方法探讨J.2003年全国公路隧道学术会议论导意义。文集,北京:人民交通版社,2003.8 陈建峰.隧道施工地质超前预报技术比较J