巖溶隧道施工技術(shù)

湘桂鐵路擴(kuò)能改造工程第二部分：巖溶溶溶隧道施施工技技術(shù)巖溶隧道施工技技技術(shù)的主主要內(nèi)內(nèi)容：1、巖溶的形態(tài)態(tài)態(tài)及其發(fā)育育條條件2、隧道施工中中中遇到的巖巖溶溶問題3、巖溶隧道施施施工地質(zhì)預(yù)預(yù)報報技術(shù)4、隧道施工中中中巖溶的處處治治技術(shù)5、巖溶隧道的的的監(jiān)控量測測與與信息化化施工工技術(shù)6、巖溶隧道施施施工的簡要要評評述1.巖溶的形形形態(tài)及其其發(fā)育育條件1.1基本概概概念巖溶(國際通用用用術(shù)語Kaarrst，譯譯名名喀斯特特)是由地表表水水或地下下水對對可溶性性巖石石的化學(xué)學(xué)溶解解作用和和機(jī)械械破壞作作用的的以及由由于這這些作用用所引引起的各各種地地質(zhì)現(xiàn)象象和形形態(tài)的總總稱。是是在以碳碳酸鹽鹽類為主主的可可溶性巖巖石分分布區(qū)，由由于于水特別別是地地下水，對對巖巖石以溶溶蝕為為主的作作用所所形成的的諸現(xiàn)現(xiàn)象的綜綜合。喀斯特一詞，原原原是南斯斯拉夫夫西北部部伊斯斯的利亞亞半島島上石灰灰?guī)r高高原的地地區(qū)名名稱?？λ固靥馗咴幕氖徥徣彼?，地地面面坑洼不不平，這這種景觀觀反映映了石灰灰?guī)r被被溶后面面貌，因因此，便便采用用“喀斯特”一詞作為為專專指石灰灰?guī)r的的溶蝕作作用和和溶蝕現(xiàn)現(xiàn)象的的學(xué)術(shù)名名詞，我我國于199666年將?°喀斯特?±改為巖溶溶，最最近有人人建議議恢復(fù)這這一術(shù)術(shù)語。可溶巖包括碳酸酸酸鹽類巖巖石以以及石膏膏、巖巖鹽、芒芒硝等等其他可可溶性性巖石。過去一直用Ca(HHCCO)3的溶解度度大大大高于于CaaCO3來解釋，即即有的研究者（中中中山，1969；Pickknnet，1978）認(rèn)為，上上上述反應(yīng)應(yīng)式與與實際情情況不不符。其其原因因是從來來未發(fā)發(fā)現(xiàn)過Ca(HCO3)2分子，且CaCO3與CO2參加反應(yīng)應(yīng)的的比例也也并非非1：1。說明這這一一反應(yīng)的的復(fù)雜雜性。1.2巖溶溶溶的形態(tài)態(tài)及巖巖溶地貌貌的發(fā)發(fā)育過程程由于溶蝕作用和和和由此引引起的的機(jī)械沖沖刷坍坍陷等共共同作作用的結(jié)結(jié)果，在在地表與與地下下形成的的奇特特地形形形態(tài)有有十幾種種1）溶溶溶溝和石石芽2）溶蝕裂裂隙3）漏斗4）溶蝕洼洼地地5）落落落水洞66）坡立谷7）峰林8）干谷9）溶溶溶洞10）暗河巖溶的形態(tài)：溶溶溶溝巖溶的形態(tài)：石石石芽巖溶的形態(tài)：漏斗巖溶的形態(tài)：漏斗巖溶的形態(tài)：溶溶溶蝕洼地地巖溶的形態(tài)巖溶的形態(tài)落水洞巖溶的形態(tài)：坡坡坡立谷巖溶的形態(tài)：巖溶的形態(tài)：干谷峰林峰林江西仙境三清山雨霧中的張家界天子山廣西英西峰林連綿20公里云南石林巖溶的形態(tài)：溶洞巖溶的形態(tài)：溶洞巖溶的形態(tài)：暗河1、發(fā)育初期，大大大多是石石芽、溶溶溝，逐逐漸發(fā)發(fā)育成溶溶斗和和落水洞洞，為為巖溶發(fā)發(fā)育的的幼年期期。2、巖溶地貌進(jìn)進(jìn)進(jìn)一步發(fā)育育，地地下洞穴穴大量量發(fā)育，并并且且互相貫貫通成成為一個個統(tǒng)一一的地下下水系系統(tǒng)，地地下水水面以上上，溶溶洞干涸涸，地地下水面面以下下的洞穴穴充水水，形成成地下下河。為為巖溶溶發(fā)育的的青年年期。3、進(jìn)一步發(fā)育育育，地面逐逐漸漸被蝕低低，離離地面較較淺的的溶洞的的頂板板開始崩崩塌，地地下河的的某些些段塌頂頂成為為地面河河。巖巖溶地貌貌進(jìn)入入中年期期。4、最后，地下下下河和溶洞洞大大量崩塌塌，成成為地面面巖溶溶盆地和和平原原地貌。此此時時石灰?guī)r巖已大大量蝕去去，石石灰?guī)r的的殘積積堆積物物發(fā)育育。除了了溶蝕蝕平原上上殘留留少量的的殘丘丘及孤峰峰，地地面起伏伏很小小，形成成一個個準(zhǔn)平原原。為為巖溶地地貌的的老年期期1.3.巖溶溶溶的發(fā)育育條件件及其影影響因因素巖溶的發(fā)育條件件件1)具有有可可溶性巖巖層；；2)具有有溶溶解能力力（含含）和足足夠流流量的水;3)地表水水有有下滲，地地下下水有流流動的的途徑。三三者者缺一不不可?。?！即巖溶的發(fā)育必必必須具備備：11具有可可溶溶性巖石;2巖石是是透透水的;3水必須須具具有侵蝕蝕性;4水在巖巖石石中應(yīng)處處于不不斷的運運動狀狀態(tài)中.水在巖石中應(yīng)處處處于不斷斷的運運動狀態(tài)態(tài)中（幾幾種典型型的水水循環(huán)交交替條條件）裸露灰?guī)r谷地排水型裸露灰?guī)r谷地排水型間接補給河谷排水型河谷集中補給鄰谷排水型區(qū)域性循環(huán)遠(yuǎn)谷排水型1.3.1、氣氣氣候的影響響氣候是巖溶發(fā)育育育的一個個重要要因素，它它直直接影響響著參參與巖溶溶作用用的水的的溶蝕蝕能力，控控制制巖溶發(fā)發(fā)育的的類型、規(guī)規(guī)模模和速度度。主主要表現(xiàn)現(xiàn)在氣氣溫、降降雨量量、降水水性質(zhì)質(zhì)、降水水的季季節(jié)分布布及蒸蒸發(fā)量的的大小小和變化化。其其中降水水量和和氣溫對對巖溶溶發(fā)育影影響最最大。降水量和氣溫越越越高，越越有利利于溶蝕蝕作用用．巖溶溶也愈愈發(fā)育．．1.3.2、地地地形地貌貌的影影響1、分水嶺地區(qū)區(qū)區(qū)：分水嶺嶺地地區(qū)地下下水由由降水補補給，并并作為其其它地地區(qū)地下下水的的補給，因因此此，越靠靠近分分水嶺，巖巖溶溶作用就就越弱弱。2、丘陵地區(qū)：：：地表水大大部部潛入地地下，形形成了無無水干干谷，谷谷底排排列一系系列的的漏斗、落落水水洞，與與暗河河相連，巖巖溶溶作用較較強；；山頂也也分布布有溶洞洞、豎豎井等，但但無無巖溶水水活動動，因此此巖溶溶作用基基本趨趨于停止止。3、河谷斜坡：：：為地表水水及及地下水水向河河谷匯集集的途途徑，是是徑流流最活躍躍及巖巖溶最發(fā)發(fā)育的的地帶。1.3.3地地地質(zhì)構(gòu)造造的影影響1、巖層產(chǎn)狀狀狀的影響響(1)、緩傾巖巖巖層可溶巖位置非可溶巖（不透透透水）位位置巖溶發(fā)育程度下上不發(fā)育上下可溶巖下部發(fā)育育育(2)、陡傾巖巖巖層可溶巖與非可溶溶溶巖的接接觸面面附近溶溶蝕作作用強烈烈，常常有一系系列漏漏斗、落落水洞洞及巖溶溶泉出出露。2、褶曲的影影影響（1）、核部背斜核部------張節(jié)理發(fā)發(fā)育育，雨水水和地地表水由由此下下滲并補補給給給其它地地區(qū)，形形成垂直直巖溶溶地形；；向斜斜核部------是巖溶水水匯匯聚區(qū)，巖巖溶溶水聚集集后沿沿軸向流流動排排泄，形形成水水平巖溶溶地形形。（2）、翼部水循環(huán)強烈的流流流通部位位，巖巖溶一般般較發(fā)發(fā)育。3、斷層（1）張性斷裂裂帶帶（正斷層層層）破碎帶寬度較小小小，但張張開程程度較大大，結(jié)結(jié)構(gòu)松散散，缺缺乏膠結(jié)結(jié)，有有利于地地下水水滲透溶溶蝕，是是巖溶強強烈發(fā)發(fā)育地帶帶。（2）壓性斷裂裂帶帶（逆斷層層層）斷裂面上壓力較較較大，壓壓碎巖巖、糜棱棱巖和和斷層泥泥多呈呈致密狀狀態(tài)，膠膠結(jié)緊密密，巖巖溶發(fā)育育較差差；但其其上升升盤影響響規(guī)模模大，牽牽引現(xiàn)現(xiàn)象造成成巖層層劇烈上上拱，產(chǎn)產(chǎn)生大量量張節(jié)節(jié)理，有有利于于巖溶發(fā)發(fā)育。（3）扭性斷裂裂帶帶（平移斷斷斷層）巖溶發(fā)育情況介介介于前兩兩者之之間，巖巖溶作作用的深深度一一般較大大。1.3.4.地殼運動動的的影響1、巖溶的侵蝕蝕蝕基準(zhǔn)面：：巖巖溶水對對可溶溶性巖石石的溶溶蝕作用用在深深度上是是有一一個極限限的，這這個極限限稱為為侵蝕基基準(zhǔn)面面。巖溶侵蝕基準(zhǔn)面面面→控制巖溶溶水水排泄的的相鄰鄰河谷低低地表表河流的的高程程→控制地表表巖巖溶和淺淺層巖巖溶。巖溶溶蝕基準(zhǔn)面面面→區(qū)域性可可溶溶巖層的的底板板→巖溶可能能的的最大深深度。2、地殼的升降降降控制侵蝕蝕基基準(zhǔn)面的的升降降：(1)、地殼上上上升→侵蝕基準(zhǔn)準(zhǔn)面面下降→巖溶以下下蝕蝕為主，形形成成垂直巖巖溶形形態(tài)；(2)、地殼穩(wěn)穩(wěn)穩(wěn)定→侵蝕基準(zhǔn)準(zhǔn)面面穩(wěn)定→地下水以以水水平運動動為主主，形成成水平平巖溶形形態(tài)。3、若水平溶洞洞洞成層發(fā)育育，每每層溶洞洞的水水平高程程與當(dāng)當(dāng)?shù)睾恿髁鹘档偷透叱滔嘞鄬?yīng)應(yīng)1.4中國巖巖巖溶的分分布我國碳酸鹽巖分分分布廣，面面積積約達(dá)130××1104kkm22，主要集集中中于華南南和西西南．這這兩個個地區(qū)分分別發(fā)發(fā)育了或或保留留著大面面積的的熱帶巖巖溶；；其次是是長江江中下游游的我我國中部部地區(qū)區(qū)，巖溶溶化程程度較弱弱：再再次為華華北地地區(qū)，由由于氣氣候的影影響，巖巖溶化程程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及南南方；；青藏高高原海海拔4000米以上的的殘殘存古熱熱帶巖巖溶巖，已已受受寒涼作作用的的改造，為為一一特殊類類型的的巖溶。2.隧道施工工工中遇到到的巖巖溶問題題由于巖溶發(fā)育的的的控制因因素錯錯綜復(fù)雜雜，發(fā)發(fā)育的形形態(tài)千千姿百態(tài)態(tài)，以以及巖溶溶發(fā)育育的不均均衡性性和不規(guī)規(guī)則性性，給巖巖溶隧隧道的設(shè)設(shè)計施施工帶來來一系系列困難難：富富水高水水壓地地段的隧隧道襯襯砌設(shè)計計很難難把握；；施工工階段的的突水水、突泥泥也對對施工安安全和和進(jìn)度造造成很很大威脅脅特長隧道巖溶問問問題是國國內(nèi)外外隧道施施工中中的重大大難題題。多年年來，我我國在鐵鐵路、公公路、水水工隧隧道施工工中均均遇到了了巖溶溶突水、突突泥泥、頂板板溶洞洞充填物物陷落落冒頂、底底板板塌陷等等問題題。國外外在歐歐洲阿爾爾卑斯斯山隧道道及其其它一些些越嶺嶺隧道也也發(fā)生生過類似似問題題我國20世紀(jì)6660一70年代，在在西南修修建的的貴昆、成成昆昆、襄渝渝鐵路路等均遇遇到大大量巖溶溶問題題。貴昆昆鐵路路梅花山山隧道道施工中中遇到到地下河河及大大型溶洞洞，最最后只有有在隧隧洞中修修隔水水墻，阻阻截暗暗河。襄渝鐵路大巴山山山隧道在在通過過寒武統(tǒng)統(tǒng)石龍龍洞灰?guī)r巖含水水層時，突突然然揭露一一溶洞洞引起突突泥、突突水事故故，最最大涌水水量為為15000000m33/dd，中斷施施工工3個月。京廣鐵路大瑤山山山隧道的的巖溶溶突水形形成泥泥石流，給給營營運造成成長期期的危害害。京珠高速公路石石石門坳隧隧道右右線在施施工過過程中，因因?qū)η胺降氐刭|(zhì)資資料掌握握不足足，開挖挖遇到到溶洞災(zāi)災(zāi)害，引引發(fā)大涌涌水造造成停工工等一一系列損損失。近年來在西南修修修建的水水工隧隧道、鐵鐵路隧隧道、公公路隧隧道也都都不同同程度地地遇到到巖溶災(zāi)災(zāi)害，甚甚至造成成重大大事故，如如廣廣安一重重慶高高速公路路華鑒鑒山隧道道施工工中多處處發(fā)生生巖溶突突水突突泥，引引起兩兩條地下下河的的灌入。渝渝懷懷鐵路圓圓梁山山隧道發(fā)發(fā)生特特大巖溶溶涌水水，對施施工造造成極大大的影影響從上面分析可以以以看出，隧隧道道施工巖巖溶問問題主要要可分分為三大大類第一類：隧道施施施工中的的突水水、突泥泥問題題；第二類：隧道施施施工中頂頂板溶溶洞充填填物陷陷落冒頂頂；第三類：隧道道道施工中底底板板塌陷。3.巖溶隧道道道施工地地質(zhì)預(yù)預(yù)報技術(shù)術(shù)3.1巖溶隧隧隧道施工工地質(zhì)質(zhì)預(yù)報的的原因因1、地質(zhì)條件的的的不確定性性與與復(fù)雜性性2、地質(zhì)勘察現(xiàn)現(xiàn)現(xiàn)有的技術(shù)術(shù)水水平（人人類的的認(rèn)知水水平）3、巖溶隧道危危危害性大3.2.巖溶隧隧隧道施工工地質(zhì)質(zhì)預(yù)報的的常用用方法3.2.1.地面(洞外)巖溶地質(zhì)質(zhì)災(zāi)災(zāi)害探測測方法法3.2.1.111.地面地質(zhì)質(zhì)調(diào)調(diào)查法劉志剛、劉秀峰峰峰等將地地面地地質(zhì)調(diào)查查的工工作方法法分為為地質(zhì)測測繪法法、地面面地質(zhì)質(zhì)界面和和地質(zhì)質(zhì)體投射射技術(shù)術(shù)。其中中前者者采用的的主要要技術(shù)手手段有有穿越、追追索索和全面面踏勘勘三種;后者主要要是是利用調(diào)調(diào)查的的結(jié)果運運用投投射公式式進(jìn)行行計算，利利用用這種方方法可可進(jìn)行如如下工工作。(l)、弄清楚楚楚隧道線線路經(jīng)經(jīng)過地區(qū)區(qū)可溶溶巖(灰?guī)r、鹽鹽巖)，特別是是強強溶巖(純灰?guī)r、白白白云巖、鹽鹽巖巖)的地層層層位位、展布布范圍圍及所處處的巖巖溶水動動力分分帶。(2)、查明隧隧隧道線路路經(jīng)過過地區(qū)及及其鄰鄰近地區(qū)區(qū)，在在可溶巖巖特別別是強溶溶巖中中分布規(guī)規(guī)模較較大斷層層的產(chǎn)產(chǎn)狀及其其與地地表隧道道軸線線的相互互關(guān)系系;特別注意意那那些兩條條或兩兩條以上上斷層層交匯的的位置置(它們是侵侵蝕蝕性地下下水的的有利通通道)。(3)、查明可可可溶巖與與非可可溶巖接接觸界界面的位位置及及其與地地表隧隧道軸線線的相相互關(guān)系系。(4)、結(jié)合上上上述有利利于巖巖溶發(fā)育育的巖巖層層位位和構(gòu)構(gòu)造位置置，在在大小封封閉的的洼地內(nèi)內(nèi)，尋尋找大型型溶洞洞或暗河河的入入口。(5)、根據(jù)斷斷斷層產(chǎn)狀狀或可可溶巖與與非可可溶巖界界面的的產(chǎn)狀，用用地地面地質(zhì)質(zhì)界面面法和投投射公公式，求求得可可能出現(xiàn)現(xiàn)的大大型溶洞洞、暗暗河與隧隧道的的相互關(guān)關(guān)系。(6)、查明暗暗暗河入口口和出出口的位位置及及標(biāo)高，并并結(jié)結(jié)合可能能成為為暗河通通道的的較大斷斷層或或較緊閉閉背斜斜褶皺核核部的的位置、產(chǎn)產(chǎn)狀狀，推斷斷暗河河的大致致通道道，確定定能否否與隧道道相遇遇或與隧隧道的的大概位位置關(guān)關(guān)系。(7)、依據(jù)巖巖巖溶發(fā)育育的分分帶性和和隧道道相對標(biāo)標(biāo)高和和季節(jié)變變化，判判斷那些些可能能與隧道道相遇遇溶洞、暗暗河河的含水水量;或推斷那那些些不與隧隧道相相遇的有有水溶溶洞或暗暗河對對隧道施施工的的影響程程度。(8)、搞清隧隧隧道所在在位置置所屬的的構(gòu)造造體系和和地表表具體的的構(gòu)造造行跡。通過以以以上方法法定性性確定巖巖溶的的空間分分布，但但此方法法預(yù)報報巖溶的的精度度遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿滿足不不了隧道道施工工的具體體要求求，僅對對具體體預(yù)報的的解釋釋有指導(dǎo)導(dǎo)意義義。3.2.1.222.地面(洞外)淺層地震震法法針對巖溶地區(qū)的的的地質(zhì)條條件，為為了取得得理想想的野外外資料料提高預(yù)預(yù)報精精度，以以下從從野外數(shù)數(shù)據(jù)采采集、資資料處處理、野野外實實例分析析巖溶溶的地震震響應(yīng)應(yīng)特征及及方法法特點。該該方方法是地地面探探測巖溶溶的常常用方法法。淺淺層地震震探測測巖溶及及陷落落柱通常常采用用反射波波法。這方面的的探探測實例例很多多，但該該方法法受到測測線布布置、解解譯方方法水平平等的的限制，且且其其探測精精度受受局部地地質(zhì)條條件的影影響與與波速參參數(shù)差差異有關(guān)關(guān)。在在測點線線布置置不當(dāng)、異異常常疊加、覆覆蓋蓋層較厚厚的情情況下，易易漏漏掉有用用異常常。依據(jù)據(jù)溶洞洞的強反反射特特征，利利用三三維淺震震探測測巖溶效效果將將更好。淺層地震探測巖巖巖溶及陷陷落柱柱通常采采用反反射波法法，巖巖溶裂隙隙發(fā)育育帶的存存在使使地震波波發(fā)生生繞射、散散射射，吸收收系數(shù)數(shù)增大，并并影影響水平平疊加加效果，反反射射波能量量減弱弱。在時時間剖剖面上可可以根根據(jù)反射射波振振幅及波波形特特征來識識別致致密灰?guī)r巖區(qū)和和巖溶裂裂隙發(fā)發(fā)育帶，可可將將灰?guī)r反反射時時間間隔隔分為為四種有有一定定動力學(xué)學(xué)特征征的反射射波。①、地震反射波波波具有穩(wěn)定定能能量反射射度、相相干性和和連續(xù)續(xù)性;②、反射波能量量量較弱，連連續(xù)續(xù)性較好;③、反射波具有有有不連續(xù)的的特特性，出出現(xiàn)垂垂直位移移、不不同傾斜斜反射射段、波波形拉拉寬、壓壓窄和和極性反反轉(zhuǎn)等等現(xiàn)象;④、反射波呈扭扭扭曲狀斷續(xù)續(xù)雜雜亂分布布或完完全缺失失反射射同相軸軸。第一、二類反射射射波特征征對應(yīng)應(yīng)致密或或較致致密灰?guī)r巖區(qū)，第第三、四四類反反射波特特征對對應(yīng)巖溶溶裂隙隙發(fā)育或或較發(fā)發(fā)育區(qū)。根根據(jù)據(jù)地震波波場理理論分析析及實實驗資料料說明明，封閉閉型巖巖溶溶洞洞的地地震波場場曲線線特征為為雙曲曲線型，曲曲線線的時間間坐標(biāo)標(biāo)極小點點與溶溶洞的頂頂部對對應(yīng)，該該雙曲曲線的同同相軸軸實際是是洞頂頂引起的的繞射射波，繞繞射波波的分布布范圍圍是溶洞洞直徑徑的三倍倍左右右。溶洞洞對下下部界面面所形形成的屏屏蔽范范圍是溶溶洞的的直徑，并并且且當(dāng)溶洞洞的埋埋深(h)與地震波波長(入)滿足h<5入時，溶溶洞洞為一個個地震震波長的的溶洞洞在時間間剖面面上才會會有明明顯反映映。因因此不能能脫離離地質(zhì)體體的埋埋深而談?wù)勊苣芴綔y地地質(zhì)體體的最小小寬度度問題，這這是是溶洞解解釋的的依據(jù)。灰灰?guī)r巖內(nèi)部的的溶蝕蝕帶(或稱開口口型型溶洞)，其波場場特特征表現(xiàn)現(xiàn)為基基巖反射射同相相軸缺失失，有有振動延延續(xù)變變長的長長周期期反射波波形。3.2.1.333.地面(洞外)電阻率法探測巖溶的常用用用電阻率率方法法包括:電測深法法、高高密度電電阻率率法、偶偶極法法、充電電電位位法、自自然電電位法、激激電電中梯、地地質(zhì)質(zhì)雷達(dá)法法、瞬瞬變電磁磁法、CSAEEM、高頻大大地地電磁法(EH一4)氰法等3.2.1.444.地面重力力勘勘探國外應(yīng)用重力法法法探測巖巖溶始始于本世世紀(jì)六六十年代代初期期，到七七十年年代未八八十年年代初，DresseenL.等人應(yīng)用用重重力垂直直梯度度技術(shù)探探測淺淺埋溶洞洞獲得得成功。在在我我國以探探測巖巖溶為目目的的的重力工工作起起步于七七十年年代末，由由原原地質(zhì)部部物探探研究所所應(yīng)用用地面重重力方方法尋找找山東東泰安火火車站站鐵路塌塌陷的的淺部巖巖溶，取取得了一一定的的地質(zhì)效效果，但但當(dāng)時受受重力力儀觀測測精度度等因素素的限限制，影影響了了重力異異常的的解釋精精度，之之后的十十多年年中，國國內(nèi)此此項工作作基本本處于停停滯狀狀態(tài)?！捌呶濉逼陂g，地地礦礦部巖溶溶地質(zhì)質(zhì)研究所所在“隱伏巖溶溶探探測方法法的研研究”項目中，在在在國內(nèi)首首次系系統(tǒng)成功功地應(yīng)應(yīng)用重力力垂直直梯度測測量技技術(shù)探測測淺埋埋溶(土)洞等隱伏伏巖巖溶地質(zhì)質(zhì)體，從從而開辟辟了我我國隱伏伏巖溶溶探測的的新途途徑。當(dāng)當(dāng)?shù)叵孪聹\部存存在局局部密度度不均均勻體時時，地地球重力力位將將發(fā)生畸畸變，重重力及其其梯度度也隨之之畸變變。重力力等位位面的畸畸變?yōu)闉槔弥刂亓Υ勾怪碧荻榷葴y量量技術(shù)探探測隱隱伏巖溶溶或其其它局部部密度度不均勻勻體提提供了有有利的的物理條條件.由于溶(土)洞的重力力異異常較微微弱，提提高儀器器觀測測精度及及降低低野外觀觀測誤誤差，是是重力力垂直梯梯度測測量技術(shù)術(shù)探測測溶(土)洞成敗的的關(guān)關(guān)鍵。實實測重重力垂直直梯度度值觀測測質(zhì)量量的好壞壞，除除受重力力儀觀觀測精度度影響響外，還還與儀儀器高差差選擇擇合理與與否有有關(guān)。3.2.1.555遙感信息息技技術(shù)地質(zhì)現(xiàn)象在彩紅紅紅外圖象象上往往往呈現(xiàn)現(xiàn)出環(huán)環(huán)形或線線性構(gòu)構(gòu)造等影影像特特征。由由于巖巖溶作為為一種種地質(zhì)現(xiàn)現(xiàn)象與與地質(zhì)活活動有有關(guān)，因因此，線線性或環(huán)環(huán)形構(gòu)構(gòu)造等與與巖溶溶雖然不不是一一一對應(yīng)應(yīng)關(guān)系系，但對對巖溶溶的存在在有一一定的控控制作作用。對對于分分析巖溶溶分布布規(guī)律來來說，解解譯線性性和環(huán)環(huán)形構(gòu)造造是十十分必要要的。熱紅外圖圖象象記錄的的是地地物輻射射能量量，確切切地說說是輻射射溫度度。在圖圖象上上，溫度度高的的地物表表現(xiàn)為為白、亮亮色調(diào)調(diào);溫度低的的地地物表現(xiàn)現(xiàn)為黑黑、暗色色調(diào)。因因此，在在夜航航熱紅外外圖象象上巖溶溶、陷陷落柱體體表現(xiàn)現(xiàn)的色調(diào)調(diào)往往往與周邊邊地物物不同。在在解解譯時根根據(jù)這這一特征征逐個個用目視視法判判釋出熱熱異常常區(qū)(同時，應(yīng)應(yīng)排排除溫度度高的的人造或或自然然地物影影響)。然后利利用用明顯的的物點點作控制制，將將這些異異常區(qū)區(qū)轉(zhuǎn)繪至至比例例尺為1:2550000的上、下下對對照圖上上。1991年遙感技技術(shù)術(shù)首次在在南昆昆鐵路施施工階階段得到到應(yīng)用用，并取取得較較好效果果。隨隨著遙感感圖像像分辨率率的不不斷提高(從最初的80m到目前的lm)，使遙感感技技術(shù)用于于隧道道施工洞洞外預(yù)預(yù)測預(yù)報報和監(jiān)監(jiān)測更趨趨成熟熟。特別別是鐵鐵道專業(yè)業(yè)設(shè)計計院提出出的“隧道遙感感富富水程度度估算算經(jīng)驗公公式，使使遙感技技術(shù)從從定性判判釋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為定定量數(shù)數(shù)據(jù)，為為遙感感技術(shù)應(yīng)應(yīng)用開開辟了一一條新新的途徑徑，是是一種很很有應(yīng)應(yīng)用前途途的方方法。3.2.1.666.放射性測測量(測氡Rn、Hg、CO2、S02等)董兆祥、劉洪福福福及P.Thheeodoorssson，Tadeeuusz、Andrrzzej、Przyyllibsskii等在采用用放放射性法法探測測巖溶、采采空空區(qū)、陷陷落柱柱方面取取得了了好的效效果。因因此，根根據(jù)氡氡氣異常常的峰峰值狀態(tài)態(tài)可確確定巖溶溶及陷陷落柱的的位置置與范圍圍。測測氛方法法以其其經(jīng)濟(jì)、簡簡捷捷、快速速、易易于操作作等優(yōu)優(yōu)勢在確確定地地下巖溶溶陷落落柱的位位置與與范圍方方面具具有廣闊闊的應(yīng)應(yīng)用前景景。這里僅列測氡法法法以示說說明，用用測氡法法探測測巖溶的的機(jī)理理見下圖圖，從從巖溶塌塌陷形形成機(jī)理理中可可知，盡盡管有有多種因因素可可在巖溶溶塌陷陷的孕育育過程程中起作作用，但但在它的的發(fā)生生、發(fā)展展整個個過程中中，甚甚至使它它萌發(fā)發(fā)和生長長的溫溫床-巖溶的各各種種地質(zhì)形形態(tài)始始終離不不開水水的參與與及其其所產(chǎn)生生的作作用。正正是因因為巖溶溶地質(zhì)質(zhì)體在較較長的的地質(zhì)時時期中中是水和和可溶溶巖相互互作用用的產(chǎn)物物，而而水又是是氡及及其子體體的載載體，使使巖溶溶形成過過程中中將氡及及其子子體集聚聚在各各種形態(tài)態(tài)的巖巖溶空間間及其其周圍的的裂隙隙和其它它結(jié)構(gòu)構(gòu)面中。氡氡及及其子體體具有有沿空間間垂直直向上運運動的的特點。它它門門可以沿沿著巖巖石的裂裂隙或或微裂隙隙，沿沿著松散散介質(zhì)質(zhì)的孔隙隙不斷斷地垂直直向上上運動，直直至至地表緩緩慢地地向空中中逸散散。它們們在地地層中運運動軌軌跡透過過巖石石中互相相連通通的微隙隙空間間，以最最短的的距離，總總體體上與水水平面面是垂直直的。猶猶如無風(fēng)風(fēng)的天天氣，煙煙囪所所冒的煙煙與水水平面垂垂直，故故被稱為為“煙筒效應(yīng)應(yīng)”。3.2.1.777測井法鉆孔電磁波法可可可分為雙雙孔法法和單孔孔法。雙雙孔法是是將電電磁波幅幅射源源和接收收裝置置分別放放置在在兩個鉆鉆孔中中，用于于尋找找鉆孔間間與圍圍巖有明明顯電電性差異異的異異常體;而單孔法法則則是將輻輻射源源和接收收裝置置放置在在同一一鉆孔中中，用用于尋找找鉆孔孔周圍的的異常常體。CT(ComppputeeriiyeddToomoggr即妙)技術(shù)又叫叫層層析成像像技術(shù)術(shù)，cT技術(shù)通過過人人為設(shè)置置的某某種射線(彈性波、電電電磁波等)穿過工程程探探測對象(工程地質(zhì)質(zhì)體)，從而達(dá)達(dá)到到探測其其內(nèi)部部異常(物理異常)的一種地地球球物理反反演技技術(shù)。根根據(jù)不不同的射射線可可分為彈彈性波波CT、電磁波CT及電阻率CT等單孔電磁波測井井井右圖是郭生浦等等等在廣州州某場場區(qū)用單單孔電電磁波測測井探探測巖溶溶的鉆鉆孔電磁磁波測測井解釋釋成果果圖。工工作頻頻率為32MHHz，接發(fā)距距為1.Om。曲線上上完完整灰?guī)r巖的測測井值約約為一一45dB，溶洞的的測測井值約約為一一65dB，溶洞與與完完整灰?guī)r巖之間間存在明明顯的的高頻電電性差差異。圖圖中我我們可以以看到到，測井井解釋釋(曲線上的1、2位置對應(yīng)應(yīng)溶溶洞位置)與地質(zhì)鉆鉆探探結(jié)果十十分吻吻合。測測井曲曲線上，10cm左右的溶溶洞洞即有十十分明明顯的反反映。3.2.1.888綜合方法法國內(nèi)外在探測巖巖巖溶方面面，己己有許多多學(xué)者者提出要要通過過組合(綜合)的方法進(jìn)進(jìn)行行巖溶探探測以以提高預(yù)預(yù)報精精度和解解釋的的唯一性.地面(洞外)巖巖溶地質(zhì)災(zāi)害害害探測方法法評評價3.2.2洞洞洞內(nèi)掌子子面巖巖溶探測測方法法隧道掌子面的巖巖巖溶探測測方法法和地面(洞外)探測方法法相相比具有有如下下特點:(l)、可看到到到出露的的巖體體，與地地面相相比具有有更多多的己知知條件件;(2)、由于掌掌掌子面空空間小小，且要要探測測前方的的地質(zhì)質(zhì)情況，因因而而，許多多物探探方法現(xiàn)現(xiàn)場布布置受到到限制制;如電極難難以以布置，地地面面的各種種裝置置不能排排布;線框大小小受受限，許許多依依靠線性性的連連續(xù)測量量方法法不能使使用;(3)、掌子面面面通常的的干擾擾因素包包括:各種電纜纜引引起電性性的干干擾噪音音、各各種風(fēng)鉆鉆、隧隧道施工工機(jī)械械的震動動噪音音等;(4)、預(yù)報的的的目的是是了解解掌子面面前方方一定范范圍的的巖溶地地質(zhì)情情況，地地面物物探的許許多方方法是測測試地地下半無無限空空間場的的分量量，當(dāng)需需測試試掌子面面前方方地質(zhì)情情況時時失效。因因此此，能用用于掌掌子面預(yù)預(yù)報的的方法較較少。由于掌子面超前前前地質(zhì)預(yù)預(yù)報相相對地面面超前前預(yù)報有有許多多的優(yōu)點點，己己知條件件較多多，精度度相對對較高。因因此此它是目目前隧隧道施工工超前前地質(zhì)預(yù)預(yù)報的的主要方方法。1）、長距離超超超前地質(zhì)預(yù)預(yù)報報：長距距離超超前地質(zhì)質(zhì)預(yù)報報包括:隧道地震震預(yù)預(yù)報(TSP、VSP、TRT)、隧道電電性性預(yù)報、水水平平超前鉆鉆探等等；2）、短距離超超超前地質(zhì)預(yù)預(yù)報報：地質(zhì)質(zhì)雷達(dá)達(dá)法、BEAM法、水平平聲聲波剖面面法、陸陸地聲納納法、紅紅外探水水法、超超前平行行導(dǎo)坑坑(隧道)法、水平平鉆鉆速法、充充電電法、自自然電電位法、隧隧道道及井巷巷電磁磁導(dǎo)彈超超前預(yù)預(yù)報技術(shù)術(shù)、掌掌子面地地質(zhì)編編錄預(yù)測測法。3.2.3巖巖巖溶隧道道超前前地質(zhì)預(yù)預(yù)報方方法評價價縱覽以上隧道超超超前地質(zhì)質(zhì)預(yù)報報的各種種方法法，雖然然分為為地面(洞外)與掌子面(洞內(nèi))的預(yù)報方方法法，但根根據(jù)地地球物理理勘探探技術(shù)及及參數(shù)數(shù)特點，各各種種方法各各有其其特點及及局限限性，且且各地地的巖溶溶地質(zhì)質(zhì)條件不不同，以以物性參參數(shù)差差異為前前提的的探測使使優(yōu)選選預(yù)報方方法的的基礎(chǔ)。據(jù)據(jù)以以上特點點，隧隧道超前前地質(zhì)質(zhì)預(yù)報所所采用用的方法法及參參數(shù)多樣樣性是是隧道預(yù)預(yù)報永永恒的特特點，多多參數(shù)組組合形形式是預(yù)預(yù)報的的高級階階段，參參數(shù)優(yōu)化化組合合是預(yù)報報的必必然趨勢勢。多多種方法法與參參數(shù)的綜綜合集集成是預(yù)預(yù)報的的必然趨趨勢。3.3工程實實實例：齊齊岳山山隧道巖巖溶超超前預(yù)報報綜合合集成齊岳山隧道全長長長I052288m，其中進(jìn)進(jìn)口口段約4000米的工程程地地質(zhì)和水水文地地質(zhì)極其其復(fù)雜雜，地質(zhì)質(zhì)構(gòu)造造為齊岳岳山背背斜，隧隧道穿穿越二、三三疊疊系灰?guī)r巖地層層，全部部位于于可溶巖巖地段段。該區(qū)區(qū)域發(fā)發(fā)育有大大、小小魚泉及及得勝勝場三條條暗河河，穿越9條較大斷斷層層。預(yù)測測隧道道正常涌涌水量量約為17.6萬m3/d，最大涌涌水水量約為74.3萬m3/d。主要地地質(zhì)質(zhì)災(zāi)害問問題為為巖溶、突突泥泥、涌水水、瓦瓦斯及天天然氣氣。圍巖巖級別別變化頻頻繁，斷斷面形式式較多多，施工工難度度極大，不不可可預(yù)見因因素較較多.采用了TSP22003、地質(zhì)雷雷達(dá)達(dá)、紅外外探水水、超前前鉆探探多種手手段對對巖溶進(jìn)進(jìn)行了了預(yù)報。超前預(yù)報效果對對對比分析析3.3.1.溶腔位置置預(yù)預(yù)測從2005年111月1日至2006年1月1日一年間間，齊齊岳山隧隧道平平導(dǎo)與正正洞共共穿越寬度大于0...5米溶腔12處，其中TSPZZOO3超前地質(zhì)質(zhì)預(yù)預(yù)報系統(tǒng)統(tǒng)準(zhǔn)確確預(yù)報出2次，準(zhǔn)確確率率為16.77%%;而多功能能超超前水平平鉆機(jī)機(jī)準(zhǔn)確的的預(yù)報報出8次，其準(zhǔn)準(zhǔn)確確率為66.77%。3.3.2.含水構(gòu)造造位位置預(yù)測測從2005年111月1日至2006年1月1日一年間間，齊齊岳山隧隧道平平導(dǎo)與正正洞遇遇到涌水水量大大于100mm33/d的地方38處，其中TSPPZZO3超前地質(zhì)質(zhì)預(yù)預(yù)報系統(tǒng)統(tǒng)準(zhǔn)確確的預(yù)報報出26次，準(zhǔn)確確率率為68.44%%;而多功能能超超前水平平鉆機(jī)機(jī)只準(zhǔn)確確預(yù)報報出28次，準(zhǔn)確確率率為73.77%。3.3.3其其其它不良良地質(zhì)質(zhì)情況預(yù)預(yù)測齊岳山隧道靠近近近建南氣氣田，有有運移儲儲氣的的可能;石洞子煤煤礦礦，施工工中可可能會遇遇到瓦瓦斯，而而且廢廢氣含量量高、放放散初速速度快快、壓力力較大大。TSPZZOO3地質(zhì)預(yù)報報系系統(tǒng)無法法有效效的探測測出這這些不良良地質(zhì)質(zhì)情況，而而采采用多功功能鉆鉆機(jī)在進(jìn)進(jìn)行地地質(zhì)鉆探探的時時候，與與空口口采用瓦瓦斯探探測儀可可以準(zhǔn)準(zhǔn)確的測測量出出前方有有害氣氣體的含含量，提提前做出出預(yù)案案，例如如平導(dǎo)導(dǎo)進(jìn)行鉆鉆探過過程中，探探測測出PDK33662+99800位置瓦斯斯氣氣體含量量達(dá)到到0.8%，在施工工到到本段時時實測測瓦斯含含量為為0.6%。PDK363＋＋＋995～PDK33664＋025段綜合地地質(zhì)質(zhì)超前預(yù)預(yù)報采采用地質(zhì)質(zhì)分析析法、TSP超前預(yù)報報、超超前水平平鉆探探綜合預(yù)預(yù)報齊齊岳山隧隧道巖巖溶災(zāi)害害高發(fā)發(fā)區(qū)占隧隧道巖巖溶區(qū)段段的51.2％，在已已完完成施工工的齊齊岳山背背斜南南東翼以以及背背斜核部部，先先后遭遇遇溶腔腔150余處（圖圖），已已安全揭揭示、處處理147處。其中中有18次突水、4次突泥、17個大型溶溶腔腔給隧道道施工工造成了了嚴(yán)重重影響，平平導(dǎo)導(dǎo)和正洞3次遭遇涌涌水水淹沒，DK361＋66617突泥PDDK3663++090突水部位位其中PDK36633＋537巖溶寬張張裂裂隙處理理時間間長達(dá)252天，嚴(yán)重重的的延誤工工期，給給正常施施工造造成了嚴(yán)嚴(yán)重影影響。所所以，在在隧道施施工過過程中，必必須須嚴(yán)格實實施綜綜合地質(zhì)質(zhì)超前前預(yù)測預(yù)預(yù)報工工作，以以確保保隧道安安全快快速施工工。PDK33663＋995～PDK33664＋025段屬于巖巖溶溶災(zāi)害高高發(fā)區(qū)區(qū)，在施施工過過程中，要要特特別加強強綜合合地質(zhì)超超前預(yù)預(yù)測預(yù)報報工作作，務(wù)必必探明明前方圍圍巖的的工程地地質(zhì)條條件及溶溶洞、溶溶腔等形形態(tài)規(guī)規(guī)模、發(fā)發(fā)育程程度、充充填介介質(zhì)情況況等。3.3.3.111.地質(zhì)分析析法法PDK363＋＋＋995～PDK33664＋025段位于齊齊岳岳山背斜斜的北北西翼，巖巖溶溶洼地、槽槽谷谷、漏斗斗等巖巖溶地貌貌發(fā)育育，巖溶溶及巖巖溶水發(fā)發(fā)育，水水量豐富富，本本段圍巖巖主要要為三疊疊系大大冶組T11dd2、T1d33淺灰灰～青灰灰色灰灰?guī)r及紫紫紅色色頁巖，巖巖層層產(chǎn)狀為310～315°∠45～55°，在PDK33664＋010附近夾薄薄層層頁巖相相對隔隔水層，相相對對隔水層層界面面為巖溶溶和巖巖溶水的的發(fā)育育提供了了巖性性條件，同同時時，順層層發(fā)育育的縱張張裂隙隙為巖溶溶和巖巖溶水的的發(fā)育育提供了了構(gòu)造造條件，且且該該段沿巖巖層面面向上正正好對對應(yīng)山頂頂?shù)膮R匯水臺地地，具具有良好好的降降雨匯集集和下下滲補給給條件件，該段段地下下水穩(wěn)定定水位位在1115～11200m之間，高高出出隧道底底部15～20m（隧底標(biāo)標(biāo)高高為10900..0m），低于于得得勝場巖巖溶區(qū)區(qū)的地下下水位位（13111..2～13233..3m），表明明與與得勝場場巖溶溶區(qū)地下下水之之間無良良好的的水力聯(lián)聯(lián)系，各各自相對對獨立立。綜合合分析析工程地地質(zhì)、水水文地質(zhì)質(zhì)條件件，在施施工過過程中，發(fā)發(fā)生生突水突突泥等等巖溶地地質(zhì)災(zāi)災(zāi)害的可可能性性極大，因因此此，在該該段施施工過程程中，必必須嚴(yán)格格實施施綜合地地質(zhì)超超前預(yù)測測預(yù)報報。3.3.3.222.TTSPP超前探測本次TSP探測測方方案：預(yù)報報報時掌子子面里里程為PDK33663+99955，接收器器布布置在里里程PDK33663+99422.2處，位于于隧隧道右側(cè)側(cè)邊墻墻上，接接收器器延伸方方向大大約在284°～290°，接收器器鉆鉆孔直徑徑為42mm，鉆孔2.0m深，向外外向向下傾斜20°（即以水水平平面為基基準(zhǔn)，向向下傾斜20°；以隧道道邊邊墻垂面面為基基準(zhǔn)，向向洞口口傾斜20°）；在隧隧道道右邊墻墻的同同一水平平面上上從外向向里布布置24個炮孔，炮炮炮孔間距1.5m，向下傾傾斜20°，第一個個炮炮孔距接接收器器20m，最后一一個個炮孔距距掌子子面2.8m（圖）。本次TSP超前前探探測有效預(yù)預(yù)預(yù)報范圍圍為PDK33663+99955～PDK33664+11166，共121m。根據(jù)TSP探測資料料，PDK33663+99955～PDK33664+11166段以硬質(zhì)質(zhì)巖巖（灰?guī)r巖）為為主，夾夾軟巖巖（泥巖巖、破破碎夾層層），巖巖體較完完整，其其中在頁頁巖阻阻水界面面可能能發(fā)生突突水突突泥災(zāi)害害。其其中PDK33664＋007..5～＋015和PDK33664＋018～＋021兩段巖體體縱縱波波速速降幅幅較大，從從58000mm/s降至28000mm/s（圖），泊泊泊松比則則大幅幅增大，由由0.25增至0.34（圖），說說說明這兩兩段有有異常情情況出出現(xiàn)，初初步推推斷這兩兩段為為軟弱（溶溶洞洞）、破破碎帶帶、軟硬硬互層層，節(jié)理理裂隙隙發(fā)育，推推斷斷解釋的的詳細(xì)細(xì)情況如如表所所示。3.3.3.333.超前水平平鉆鉆探超前水平鉆探是是是用鉆探探設(shè)備備向掌子子面前前方鉆探探，從從而直接接揭示示隧道掌掌子面面前方圍圍巖工工程地質(zhì)質(zhì)條件件。超前前水平平鉆探主主要用用于在TSP探測有異異常常的地段段，通通過地質(zhì)質(zhì)分析析和TSP解譯成果果判判斷掌子子面前前方圍巖巖工程程地質(zhì)條條件以以及不良良地質(zhì)質(zhì)體的性性質(zhì)，在在此基礎(chǔ)礎(chǔ)上，并并結(jié)合隧隧道斷斷面大小小，設(shè)設(shè)計需在在掌子子面布置置探孔孔的數(shù)量量、位位置以及及角度度目前，在在工工程上被被廣泛泛采用的的鉆機(jī)機(jī)主要有DK系列、鉆鉆石石系列、MK系列等，根根根據(jù)探測測距離離的遠(yuǎn)近近，在在100m范圍以內(nèi)內(nèi)的的探孔一一般選選用DK－150、鉆石－100或MK－100型等；100～300m的探孔選選用用鉆石－300或MK－300型鉆機(jī)，此此此外，RPD－150C新型多功功能能鉆機(jī)由由于具具有很高高的機(jī)機(jī)動靈活活性和和高速鉆鉆進(jìn)的的特點，大大大大提高了了超前前水平鉆鉆探的的工作效效率，RPD－150C新型多功功能能鉆機(jī)在在齊岳岳山隧道道得到到了廣泛泛的應(yīng)應(yīng)用。判釋依據(jù)（1）、根據(jù)鉆鉆進(jìn)進(jìn)速度判釋釋釋：鉆機(jī)在相同巖層層層中的鉆鉆進(jìn)速速度是一一定的的，結(jié)合合隧道道地質(zhì)勘勘察報報告、隧隧道縱縱剖面圖圖以及及隧道開開挖揭揭示的地地層巖巖性，根根據(jù)鉆鉆機(jī)在鉆鉆進(jìn)過過程中速速度變變化、有有無卡卡鉆現(xiàn)象象等，推推斷前方方巖體體的巖性性、巖巖體軟硬硬程度度和完整整程度度以及是是否存存在不良良地質(zhì)質(zhì)體。例例如，當(dāng)當(dāng)卡鉆時時可能能是巖體體破碎碎或斷層層出現(xiàn)現(xiàn)；不沖沖擊不不轉(zhuǎn)動就就能推推進(jìn)應(yīng)是是空洞洞；不沖沖擊只只轉(zhuǎn)動推推進(jìn)可可能是泥泥巖等等。（2）、根據(jù)據(jù)巖粉判釋：：：在鉆進(jìn)過程中，孔孔中不斷有巖巖粉被高壓風(fēng)風(fēng)吹出，通過過鑒定巖粉的的成分，可推推斷前方巖體體的性質(zhì)。但但隨著鉆進(jìn)，探探孔的深度不不斷增加，此此時巖粉有可可能相互混淆淆，對巖層很很難準(zhǔn)確鑒別別，這時需先先放水再開高高壓風(fēng)洗凈孔孔內(nèi)殘留巖粉粉，多沖洗幾幾次，把混淆淆巖粉洗凈再再鉆進(jìn)。（3）、根據(jù)沖沖洗洗液判定：：：在鉆進(jìn)過程中，通通過沖洗液顏顏色的變化，可可以推斷探孔孔前方巖層的的變化，根據(jù)據(jù)沖洗液所含含雜質(zhì)的成分分可判定前方方是否存在異異常體以及異異常體性質(zhì)、位位置以及規(guī)模模。根據(jù)地質(zhì)分析判判判斷以及TSP長距離預(yù)預(yù)報報結(jié)果，推推斷斷PDK33664＋007～+021段內(nèi)可能能出出現(xiàn)溶洞洞、溶溶腔。因因此，按按照綜合合地質(zhì)質(zhì)超前預(yù)預(yù)報要要求，在在里程程PDK33663＋997處進(jìn)行超超前前水平鉆鉆探，初初步設(shè)計計在掌掌子面及及拱腰腰位置布布置四四個探孔孔，以以探明前前方溶溶腔的發(fā)發(fā)育形形態(tài)、規(guī)規(guī)模以以及位置置，驗驗證前期期預(yù)測測預(yù)報成成果，并并為制定定工程程措施和和變更更設(shè)計提提供基基礎(chǔ)地質(zhì)質(zhì)資料料。本次共施鉆四孔孔孔（圖），其其中1?？卓咨?3.5m、2?？卓咨?5.9m、3?？卓咨?5.4m、4?？卓咨?5.4m。在PDK3664＋008.5～＋014段鉆探過程程中出現(xiàn)異常常，鉆進(jìn)速度度急劇增加（由由正常鉆速3m/s急增至8.5m//s），同時返返水顏色變?yōu)闉闇嘃S色（正正常返水顏色色為無色），并并夾帶少量的的粉細(xì)砂（圖圖），經(jīng)現(xiàn)場場取樣化驗，粉粉細(xì)砂成分占占92％，泥質(zhì)含含量占8％，分選性性好，且在鉆鉆進(jìn)過程中，出出現(xiàn)卡鉆現(xiàn)象象，探測結(jié)果果表明，該段段存在一溶腔腔。為了準(zhǔn)確探明前前前方溶腔腔的形形態(tài)、規(guī)規(guī)模以以及位置置，在在里程PDK33664＋005掌子面拱拱頂頂部位又又施鉆鉆7個孔，累累計計鉆進(jìn)174..44m，其中1?？自?.2～7.7m間出現(xiàn)異異常常情況，鉆鉆速速急劇增增加，返返水顏色色由無無色變成成渾黃黃色，且且出現(xiàn)現(xiàn)卡鉆現(xiàn)現(xiàn)象（塌塌孔），同同樣樣，2?？自?.9～8.0m、3?？自?.6～7.6m、4?？自?.3～6.8m、5?？自?.8～8.2m、6?？自?.9～7.6m、7＃孔在6.1～8.0m段遇到該該情情況，結(jié)結(jié)合該該段地質(zhì)質(zhì)情況況，初步步判斷斷該處為為一順順層發(fā)育育的充充填型富富水溶溶腔，在在里程程PDK33664＋008～＋020段，初步步探探測形態(tài)態(tài)見圖圖。通過超前鉆探揭揭揭示在PDK33664+00088～+020段發(fā)育一一大大型充填填性溶溶腔，表表現(xiàn)為為黃砂含含水層層。在超超前鉆鉆探過程程中，為為盡量降降低穿穿越砂層層的塌塌孔程度度，盡盡可能對對該溶溶腔實施施探測測，已經(jīng)經(jīng)采取取了一定定的注注漿加固固措施施，效果果顯示示已經(jīng)進(jìn)進(jìn)行的的注漿只只能基基本保證證了對對該溶腔腔探測測的實施施，由由于溶腔腔規(guī)模模較大，連連通通性較好好，若若采用直直接處處理通過過，則則難度大大費用用高，考考慮到到該段溶溶腔由由平導(dǎo)向向正洞洞逐漸尖尖滅的的特點，采采用用平導(dǎo)與與正洞洞之間的的迂回回繞行，雖雖然然仍需要要進(jìn)行行堵水處處理，但但難度相相對較較小些，費費用用也少些些，因因此更為為有利利。3.4工程實例例例：巖灣灣隧道道巖溶超超前預(yù)預(yù)報綜合合集成成3.4.1.工程簡介介滬蓉國道主干線線線是我國國規(guī)劃劃的公路路主骨骨架網(wǎng)“五縱七橫橫”中的一橫橫，湖湖北省恩恩施至至利川高高速公公路是其其重要要組成部部分，是是鄂西南南地區(qū)區(qū)必不可可缺的的重要運運輸通通道。本本項目目起點接接在建建的宜昌昌至恩恩施高速速公路路起點，終終點點為利川川市魚魚泉口，與與滬滬蓉國道道主干干線重慶慶段高高速公路路的終終點相接接，路路線全長122..55Km。滬蓉國國道道主干線線湖北北省恩施施至利利川段高高速公公路第五五標(biāo)段段起終點點樁號號為K2444++500～YK25500+5666..7255(ZZK2550++5999.000)，全長6.066667255kmm，施工單位位為為中鐵二二十三三局集團(tuán)團(tuán)第四四工程公公司。本合同段廣泛分分分布三疊疊系及及寒武系系碳酸酸鹽巖、以以及及白堊系系正陽陽組鈣質(zhì)質(zhì)膠結(jié)結(jié)礫巖，為為巖巖溶區(qū)路路段；；路線兩兩側(cè)主主要存在在滑坡坡、斷裂裂、巖巖溶等四四種地地質(zhì)災(zāi)害害或不不良地質(zhì)質(zhì)問題題，巖堆堆主要要分布于K2444++250～K2455++810；滑坡主主要要分布在K2444++250～K2455++810巖堆邊上上，滑滑坡范圍圍及規(guī)規(guī)模較小小，對對線路影影響不不大；路路線主主要以巖巖灣隧隧道穿過過茅壩壩槽斷裂裂，存存在崩坍坍、巖巖溶等不不良地地質(zhì)現(xiàn)象象，其其中巖溶溶成為為巖灣隧隧道主主要的不不良地地質(zhì)問題題。3.4.2.綜合集成成預(yù)預(yù)報方法法組成成3.4.2.111.長距離預(yù)預(yù)報報（TSP2203地震波法法）用TSP20003地震波法法進(jìn)進(jìn)行長距距離（100mm~~2000m）預(yù)報，每每每隔50~11000m進(jìn)行超前前地地質(zhì)探測測，前前后兩次次超前前地質(zhì)探探測要要有足夠夠的重重疊范圍圍。3.4.2.222.中距離預(yù)預(yù)報報（紅外外探測測儀）距開挖面前方3330~11000m，用HY-33003防爆紅外外探探測儀進(jìn)進(jìn)行進(jìn)進(jìn)一步探探測分分析，其其目的的是探測測前方方圍巖的的含水水構(gòu)造情情況。3.4.2.333.短距離預(yù)預(yù)報報（地質(zhì)質(zhì)素描描法、與與地質(zhì)質(zhì)雷達(dá)）：：距開挖面前方3330m內(nèi)，在長長、中中距離預(yù)預(yù)報的的基礎(chǔ)上上，結(jié)結(jié)合前期期的成成果，采采用掌掌子面編編錄法法（地質(zhì)質(zhì)素描描法）進(jìn)進(jìn)行更更準(zhǔn)確地地預(yù)報報。利用地質(zhì)質(zhì)雷雷達(dá)進(jìn)行行超前前預(yù)報時時，在在前方巖巖石完完整的情情況下下，可以以預(yù)報報３０m的距離，在在在前方圍圍巖不不完整或或存在在構(gòu)造的的情況況下，預(yù)預(yù)報距距離小于于１００m。雷達(dá)探探測測的效果果主要要取決于于不同同介質(zhì)的的電性性差異，即即介介電常數(shù)數(shù)，若若介質(zhì)之之間的的介電常常數(shù)差差異大，則則探探測效果果就好好。3.4.2.444.超前地質(zhì)質(zhì)鉆鉆孔：超前地質(zhì)鉆孔主主主要是對TSP2203法、紅外外探探水進(jìn)行行驗證證。（1）：TSPP2003根據(jù)巖層產(chǎn)狀與與與隧道軸軸線的的關(guān)系，在在隧隧道邊墻墻上（比比隧道底底板高高約1.5m）設(shè)置一一排排炮眼，共共24個，炮眼眼在在一條水水平線線上，自自掌子子面起每每隔1.5m鉆一個孔孔，孔孔深1.5m，孔徑38mm，炮眼作作為為振源，信信號號接收儀儀（A24）與最后后一一個炮眼眼（A23）的間距距為20m。埋設(shè)信信號號接收儀儀（傳傳感器）：：在在孔內(nèi)放放入環(huán)環(huán)氧樹脂脂藥卷卷，插入入傳感感器，保保證與與孔四周周緊貼貼，傳感感器的的方向朝朝向掌掌子面。裝裝藥藥爆破：：在每每個炮眼眼內(nèi)裝裝藥，裝裝藥量量根據(jù)圍圍巖情情況而定定，一一般控制制在50~8800g，圍巖較較差差時可加加大裝裝藥量，但但不不能超過100g。見下圖圖：（2）、紅外探探水水在掌子面處，以以以2m間距用紅紅油油漆做好好探測測標(biāo)記，分分別別用HY3003儀器打出出紅紅色光斑斑，使使之落在在標(biāo)記記上，扣扣動儀儀器扳機(jī)機(jī)分別別讀取探探測值值并做好好記錄錄，本隧隧道每每30m探測一次次。（3）、超前地地質(zhì)質(zhì)鉆孔在隧道開挖斷面面面的中部部，用用水平鉆鉆機(jī)（LF1000）超前鉆鉆探1孔，孔徑76mm，每循環(huán)環(huán)超超前大于于等于于20m，若鉆孔孔出出水，安安裝壓壓力表和和水表表，測定定地下下水的壓壓力和和流量。在在隧隧道開挖挖斷面面的拱頂頂、左左邊墻、右右邊邊墻用風(fēng)風(fēng)槍鉆鉆3個Φ38mm的炮眼，炮炮炮眼深度5m，依靠對對鉆鉆孔速度度的變變化，判判斷前前方圍巖巖的變變化。見見下圖圖：3.4.3.綜合集成成預(yù)預(yù)報方法法勞動動力組織織、主主要設(shè)備3.4.4.綜合集成成預(yù)預(yù)報方法法質(zhì)量量控制3.4.4.111.TTSPP2003預(yù)報質(zhì)量量控控制1、根據(jù)巖石的的的力學(xué)性質(zhì)質(zhì)選選取合適適的采采樣間隔隔和炸炸藥用量量，延延長采樣樣時間間，確保保炸藥藥的爆速速必須須大于60000m／s。2、套管的埋設(shè)設(shè)設(shè)應(yīng)力求與與周周圍的介介質(zhì)緊緊密接觸觸，并并且錨固固劑的的波阻抗抗和巖巖石介質(zhì)質(zhì)的波波阻抗盡盡可能能相近。3、在地質(zhì)條件件件特殊地段段，可可在探測測完成成后，在在利用用原有的的鉆孔孔再次探探測，然然后將兩兩次探探測結(jié)果果對比比分析。4、震源炸藥的的的安裝力求求與與鉆孔緊緊密接接觸，并并向孔孔內(nèi)注水水，一一是保證證炸藥藥密實，二二是是炸藥與與鉆孔孔有良好好的耦耦合，減減少能能量的損損耗。5、選擇高靈敏敏敏度的雷管管，一一則延期期小，二二則延期期誤差差小。6、盡可能把數(shù)數(shù)數(shù)據(jù)處理的的每每個步驟驟的參參數(shù)設(shè)置置調(diào)整整為最符符合探探測段地地質(zhì)體體的參數(shù)數(shù)。7、利用開挖面面面到最近炮炮孔孔之間已已經(jīng)開開挖的隧隧道的的地質(zhì)情情況與與探測結(jié)結(jié)果進(jìn)進(jìn)行對比比分析析，作為為開挖挖面前方方地質(zhì)質(zhì)體解譯譯的基基礎(chǔ)和參參考。8、在解譯譯的的時候，必必須須對本地地區(qū)的的區(qū)域地地質(zhì)條條件和已已開挖挖隧道的的實際際地質(zhì)狀狀況有有非常清清楚的的了解和和掌握握。9、在判斷斷地地質(zhì)體的的性質(zhì)質(zhì)時，不不能單單純的從從某個個巖性指指標(biāo)作作為判據(jù)據(jù)，必必須綜合合各指指標(biāo)，以以及實實際開挖挖面的的巖性進(jìn)進(jìn)行預(yù)預(yù)報。3.4.4.222.紅外探水水預(yù)預(yù)報質(zhì)量量控制制：探測點必須均勻勻勻布在掌掌子面面上，且且探測測時探測測儀對對準(zhǔn)探測測標(biāo)示示點。3.4.4.333.超前地質(zhì)質(zhì)鉆鉆孔質(zhì)量量控制制：主要是提高施工工工人員的的質(zhì)量量認(rèn)識：：重視視地質(zhì)體體的變變化，對對地質(zhì)質(zhì)體的預(yù)預(yù)報成成果進(jìn)行行認(rèn)真真的判讀讀，并并在施工工中對對預(yù)報的的異常?，F(xiàn)象進(jìn)進(jìn)行查查證。3.4.5.綜合集成成預(yù)預(yù)報方法法預(yù)報報成果3.5小結(jié)從上面的分析可可可以得到到：巖溶隧道道超超前地質(zhì)質(zhì)預(yù)報報的原則“內(nèi)外兼顧顧，內(nèi)內(nèi)為重；；長短短結(jié)合，短短為為重；直直間并并用，直直為重重；綜合合集成成、長期期預(yù)報報”。以此確確保保巖溶隧隧道的的施工安安全。4.隧道施工中中巖巖溶的處治治治技術(shù)4.1.規(guī)范范范規(guī)定的的處治治原則《鐵路工程地質(zhì)質(zhì)質(zhì)勘察規(guī)規(guī)范》5.6..33.巖溶地段段的的工程地地質(zhì)選選線應(yīng)遵遵循下下列原則則：1、線路應(yīng)繞避避避巖溶強烈烈發(fā)發(fā)育地段段、可可溶巖與與非可可溶巖的的接觸觸帶、構(gòu)構(gòu)造發(fā)發(fā)育帶、巖巖溶溶水富集集區(qū)及及溶巖水水排泄泄帶；2、線路應(yīng)繞避避避地面塌陷陷分分布密集集、有有土洞分分布的的覆蓋型型巖溶溶地段；；3、線路應(yīng)選擇擇擇在非巖溶溶化化地區(qū)或或巖溶溶發(fā)育微微弱、范范圍最窄窄、層層數(shù)最少少、頂頂板穩(wěn)固固、受受巖溶水水影響響小的地地帶通通過。《鐵路隧道設(shè)計計計規(guī)范》77.3..3穿越溶巖巖、洞洞穴的隧隧道，應(yīng)應(yīng)根據(jù)空空穴大大小、填填充情情況及其其與隧隧道的關(guān)關(guān)系、地地下水情情況，采采取下列列處理理措施：：1、對空穴水的的的處理應(yīng)因因地地制宜，采采用用截、堵堵、排排結(jié)合的的綜合合治理措措施；；2、干、小的空空空穴，開采采取取堵塞封封閉；；有水且且空穴穴較大，不不宜宜堵塞封封閉時時，可根根據(jù)具具體情況況，采采取梁、拱拱跨跨越；3、當(dāng)空穴巖壁壁壁強度不夠夠或或不穩(wěn)定定，可可能影響響隧道道結(jié)構(gòu)安安全時時，應(yīng)采采取支支頂、錨錨固、注注漿等措措施。《鐵路隧道設(shè)計計計規(guī)范》1166.3..2巖溶地區(qū)區(qū)隧隧道的施施工，可可采用下下列技技術(shù)措施施進(jìn)行行處理：：1、可采用暗暗暗管、涵涵洞、小小型過橋橋或泄泄水洞等等排水水方法，將將溶溶洞積水水或暗暗河水排排走。2、當(dāng)不能排水水水，或由于于溶溶洞規(guī)模模大且且溶洞填填充物物為含水水量較較大的巖巖溶泥泥時，可可采用用封堵的的方法法。當(dāng)溶溶洞在在隧道底底部時時可采用用旋噴噴，在邊邊墻及及拱部時時可采采用注漿漿、管管棚等，形形成成堵水墻墻（邊邊墻）和和防水水帷幕（拱拱部部）。3、對于停止發(fā)發(fā)發(fā)育、跨徑徑較較小，且且無水水的中、小小型型溶洞，可可根根據(jù)其與與隧道道相交的的位置置及其填填充情情況，采采用干干砌片石石、漿漿砌片石石或低低等級混混凝土土進(jìn)行填填充。4、溶洞僅在隧隧隧道底部且且較較大較深深，或或者填充充物松松軟不能能承載載結(jié)構(gòu)物物時，可可采用梁梁或拱拱跨越，梁梁的的兩端或或拱的的拱座應(yīng)應(yīng)置于于穩(wěn)固可可靠的的巖層上上，必必要時可可用混混凝土和和石砌砌體加固固。16.3.3巖溶地區(qū)區(qū)隧隧道開挖挖應(yīng)符符合以下下要求求：1、開挖方法宜宜宜采用臺階階法法。在Ⅱ、Ⅳ級圍巖條條件件下，且且溶洞洞盡穿過過隧道道底部一一小部部分?jǐn)嗝婷鏁r，可可采用全全斷面面一次性性開挖挖。2、爆破開挖時時時，應(yīng)采用用超超前鉆孔孔探測測。3、當(dāng)隧道只有有有一側(cè)遇到到溶溶洞時，應(yīng)應(yīng)先先開挖該該側(cè)，待待支護(hù)完完成后后再開挖挖另一一側(cè)。16.3.4巖溶地區(qū)區(qū)隧隧道支護(hù)護(hù)和襯襯砌應(yīng)根根據(jù)溶溶洞情況況予以以加強：：鐵路規(guī)范規(guī)定的的的巖溶隧隧道的的處治原原則可可總結(jié)為為：繞繞、截、排排、堵堵、越與與分部部開挖，加加強強支護(hù)相相結(jié)合合的原則則。4.1.1繞繞繞：選線線“繞”、施工“繞”施工中遇到特大大大和一時時難以以處理的的溶洞洞。為使使工程程不陷入入停頓頓，可以以改線線繞行通通過溶溶洞或用用迂回回導(dǎo)坑繞繞過溶溶洞區(qū)，繼繼續(xù)續(xù)進(jìn)行施施工一一面進(jìn)行行溶洞洞處理。如如宜宜珙鐵路路轎頂頂山隧道道，在在距出口口16600mm，k58++3320～+4000遇到到一特大大溶洞洞,溶洞沿線線路路長達(dá)800余米,隧底面以以上上高25mm,,寬近60mm,,洞分四層層,通道支洞洞錯錯綜迂回回,其下有常常年年流水的的暗河河.處理十分分困困難,經(jīng)設(shè)計院院現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)計計組變變更設(shè)計計在隧隧道內(nèi)增增設(shè)33個彎道,改線繞行行,避開溶洞洞通通過。4.1.2.截：“攔截地表表水水”根據(jù)勘測資料和和和施工現(xiàn)現(xiàn)場觀觀測,當(dāng)?shù)乇碜宰匀蝗粶洗?匯水洼地地發(fā)發(fā)現(xiàn)有溶溶穴、落落水洞、漏漏斗斗、豎井井等為為隧道地地下水水補給來來源，補補給量隨隨季節(jié)節(jié)變化，則則采采用攔截截地表表水。如如為自自然溝槽槽，采采用在溶溶穴、落落水洞、漏漏斗斗、地表表陷穴穴四周施施作漿漿砌片石石排水水溝。如如地表表為一溶溶蝕封封閉洼地地，則則可采用用截水水溝，泄泄水暗暗管，泄泄水暗暗管將水水引到到隧道滲滲泄區(qū)區(qū)以外。如如下下圖為一一隧道道地表水水截水水處理的的實例例。4.1.3排排排：引排排地下下水當(dāng)隧道掘進(jìn)遇到到到溶洞有有流水水時，宜宜排不不宜堵，首首先先應(yīng)查明明水源源，涌水水量，流流向及與與隧道道位置的的關(guān)系系，采取取以排排為主，截截引引相結(jié)合合的措措施常年年流量量大的采采用開開鑿泄水水將水水排除洞洞外，流流量小的的可采采用攔截截引排排將水引引入隧隧道排水水溝內(nèi)內(nèi)，排出出洞外外。常年流量大的巖巖巖溶地下下水，即即隧道排排水溝溝無法正正常完完全排走走的水水。隧道設(shè)有平行導(dǎo)導(dǎo)導(dǎo)坑：地地下水水出露在在平導(dǎo)導(dǎo)一側(cè)，比比較較好處理理，可可自平導(dǎo)導(dǎo)鑿泄泄露水洞洞，將將水引入入平行行導(dǎo)坑排排走。當(dāng)當(dāng)?shù)叵滤雎堵对谄叫行袑?dǎo)坑坑的另一一側(cè),,則需將水水排排引到平平行導(dǎo)導(dǎo)坑一側(cè)側(cè),再由平行行導(dǎo)導(dǎo)坑開鑿鑿至正正洞的泄泄水洞洞將水引引入平平導(dǎo)排出出至洞洞外。下下面介介紹地下下水出出露在平平行導(dǎo)導(dǎo)坑的另另一側(cè)側(cè)排水情情況隧道設(shè)有平行導(dǎo)導(dǎo)導(dǎo)坑“排水”當(dāng)?shù)叵滤雎对谠谠谄綄?dǎo)另另一側(cè)側(cè)，拱頂頂上部部，或隧隧道拱拱頂以上上時,,可在拱頂頂以以上設(shè)渡渡槽，橫橫跨隧道道，將將水引至至平導(dǎo)導(dǎo)一側(cè)由由泄水水洞排至至平導(dǎo)導(dǎo)。渡槽槽兩端端置于拱拱頂以以上的巖巖幫上上，然后后用豎豎向暗溝溝，將將水引至至泄水水洞，再再引入入平導(dǎo)，排排出出洞外。當(dāng)?shù)叵滤雎对谠谠谄綄?dǎo)另另一側(cè)側(cè)，拱頂頂至隧隧底標(biāo)高高，可可采用豎豎向間間溝或在在隧道道襯砌范范圍外外用漿砌砌片石石攔水墻墻攔截截地下水水，當(dāng)當(dāng)?shù)叵滤雎堵遁^高時時用間間溝，出出露較較低時用用攔水水墻，然然后用用暗溝或或暗管管將水引引至平平導(dǎo)一側(cè)側(cè)，再再由泄水水洞排排往平導(dǎo)導(dǎo)排至至洞外。當(dāng)隧道未設(shè)平行行行導(dǎo)坑時時，其其在隧道道部位位的處理理方法法，基本本同有有平行導(dǎo)導(dǎo)坑，但但泄水洞洞要選選擇適當(dāng)當(dāng)位置置將水排排除至至洞外。一般涌水即利用用用隧道排排水溝溝能正常常泄排排走的水水。在在隧道施施工中中常遇到到的是是一般涌涌水。仍仍以引排排為主主，其處處理方方法是：：涌水水在隧道道頂上上部出露露的，采采用在襯襯砌范范圍以外外，拱拱部設(shè)渡渡槽和和墻部豎豎向暗暗溝，將將水引引至墻腳腳外側(cè)側(cè)，在襯襯砌邊邊墻腳留留一暗暗洞或理理設(shè)鋼鋼管將水水引入入隧道排排水溝溝，當(dāng)涌涌水出出露在邊邊墻部部位，在在邊墻墻襯砌以以外可可設(shè)豎向向盲溝溝或暗溝溝、將將水引至至邊墻墻腳外側(cè)側(cè)，在在邊墻襯襯砌時時，墻腳腳留一一暗洞或或理管管將水引引入隧隧道排水水溝排排出洞外外。當(dāng)當(dāng)水流的的位置置在隧道道上部部或高于于隧道道時，應(yīng)應(yīng)在適適當(dāng)距離離外，開開鑿引水水斜洞洞(或引水槽槽)將水位降降低低到隧道道底部部位置以以下．．再行引引排((圖)4.1.4.堵（填）：：：⑴、對已停止發(fā)發(fā)發(fā)育，徑跨跨不不大，無無水或或滲水較較小量量，可根根據(jù)其其與隧道道相交交的位置置及其其充填情情況，采采用漿砌砌石或或砼回填填封閉閉，并輔輔以適適當(dāng)?shù)囊潘?。隧道防水堵水措措措施目前前有如如下方法法：①、襯砌堵水：：：利用復(fù)合合式式襯砌或或防滲滲混凝土土防水水。②、注漿堵漏：：：在襯砌背背后后注漿。③、超前預(yù)注漿漿漿堵水：在在掌掌子面前前方未未掘進(jìn)地地段超超前預(yù)注注漿，利利用漿液液結(jié)石石堵塞巖巖溶裂裂隙及通通道，達(dá)達(dá)到暫時時堵水水的目的的，贏贏得襯砌砌封閉閉的時間間。溶槽位于隧道拱拱拱部,橫穿隧道道且且有水,但溶槽不不大大,有部份充充填填物。采采用漿漿砌征石石回填填封堵拱拱頂，其其寬度至至拱腳腳外2m，并在在涌涌水側(cè)，作作豎豎向暗溝溝或盲盲溝，將將水引引入隧道道排水水溝溶洞們于隧道中中中部或一一側(cè),,仍采用漿漿砌砌片石封封閉,,滲水引入入隧隧道排水水溝。溶洞隧底部且較較較小時,仍采用漿漿砌砌片石或或砼封封閉。（2）、隧道穿穿過過溶洞,下部為充充填填物,拱部以上上空空洞,可采用加加強強襯砌,拱頂以上上設(shè)設(shè)漿砌片片石,,漿砌片石石以以上設(shè)干干砌片片石封閉閉.如空洞過過高高,可視巖石石破破碎程度度,對空穴巖巖壁壁可進(jìn)行行適當(dāng)當(dāng)噴錨加加固。下下圖為隧隧道洞洞身穿過過溶洞洞充填物物,充填物干干燥燥緊密,拱頂為空空洞洞的處理理實例例.襯砌改為Ⅰ類圍巖,曲墻有仰仰拱拱,拱部增設(shè)設(shè)鋼鋼軌骨架架4.1.5.越：當(dāng)溶洞較大較深深深，可采采用梁梁、拱跨跨越。但但梁端或或拱座座應(yīng)置于于穩(wěn)固固可靠的的基巖巖上，必必要時時用圬工工加固固。隧道在不同部位位位遇到溶溶洞的的跨越措措施：：(1)當(dāng)隧道一一一側(cè)遇到狹狹長長而較深深的溶溶洞?？煽杉由钌钤搨?cè)的的邊墻墻基礎(chǔ)通通過。(2)當(dāng)隧道底底底部遇有較較大大溶洞并并有流流水時，可可在在隧底以以下砌砌筑漿砌砌片石石支墻，支支承承隧道結(jié)結(jié)構(gòu)，并并在支墻墻內(nèi)套套設(shè)涵管管引排排洞水。(3)當(dāng)隧道邊邊邊墻部位遇遇到到較大、較較深深的溶洞洞，不不宜加深深邊墻墻基礎(chǔ)時時，可可在邊墻墻部位位或隧底底以下下筑拱跨跨過。(4)當(dāng)隧道中中中部及底部部遇遇有深狹狹的溶溶洞時，可可加加強兩邊邊墻的的基礎(chǔ)。并并根根據(jù)情況況設(shè)置置橋臺架架梁通通過。(5)溶洞上大大大下?。仪矣杏胁糠殖涑涮钗镂飼r．可可將隧隧道頂部部的充充填物清清除。然然后在隧隧道底底部標(biāo)高高以下下設(shè)置鋼鋼筋混混凝土橫橫粱及及縱梁．．橫梁梁兩端嵌嵌入巖巖層。(6)隧道穿過過過大溶洞，情情況較為復(fù)雜雜時．可根據(jù)據(jù)情況，以邊邊墻梁及行車車梁通過。當(dāng)隧道邊墻懸空空空時，設(shè)設(shè)鋼筋筋砼或鋼鋼軌托托梁通過過，隧隧道底部部以鋼鋼筋砼梁梁通過過，易于于施工工，質(zhì)量量可靠靠。如宜宜珙鐵鐵路馬蹄蹄山隧隧道K611++7800～K61++7798段為為一一大溶液液洞,,隧道全斷斷面面位于溶溶洞內(nèi)內(nèi),且溶洞很很深深不宜回回填。變變更設(shè)計計，兩兩側(cè)邊墻墻下設(shè)設(shè)38kgg//m舊鋼軌軌束束鋼筋砼砼托梁梁長16mm通過。隧隧底設(shè)166mm鋼筋砼梁梁跨跨過。施施工時時托梁基基礎(chǔ)和和橋臺一一起施施工。4.2工程實實實例4.2.1.宜萬線強強巖巖溶地質(zhì)質(zhì)條件件的隧道道安全全施工四四階段段工作法法4.2.1.111.隧道穿越越巖巖溶區(qū)前前的巖巖溶地表表勘察察和地質(zhì)質(zhì)調(diào)查查(第一階段段法法)（1）、對隧道道前前方可能出出出現(xiàn)的影影響隧隧道施工工的巖巖溶地段段進(jìn)行行地形地地貌調(diào)調(diào)查，查查明溶溶溝、溶溶槽等等的位置置、形形狀、大大小及及地表水水的流流向，推推測其其對隧道道施工工的影響響；（2）、對推斷斷存存在巖溶危危危害的重重點洞洞段進(jìn)行行巖溶溶形態(tài)的的調(diào)查查。調(diào)查查巖溶溶的形態(tài)態(tài)、規(guī)規(guī)模及它它們分分布的位位置、高高程、延延伸方方向及充充填等等情況；；（3）、在此基基礎(chǔ)礎(chǔ)上對隧道道道影響范范圍內(nèi)內(nèi)的溶洞洞進(jìn)行行調(diào)查。重重點點查明溶溶洞的的大小、位位置置、高程程等。應(yīng)應(yīng)用工程程地質(zhì)質(zhì)推斷、地地質(zhì)質(zhì)雷達(dá)探探測、反反射地震震波負(fù)負(fù)視速度度法、TSSP和TRT技術(shù)術(shù)進(jìn)行探測測。并分析析評價溶洞洞對隧道安安全和穩(wěn)定定性的影響響及在施工工和運營時時產(chǎn)生的危危害;（4）、根據(jù)巖巖溶溶發(fā)育程度度度、基本本形態(tài)態(tài)和規(guī)模模，洞洞穴充填填物性性狀，洞洞穴頂頂板巖體體厚度度等條件件，對對巖溶場場地穩(wěn)穩(wěn)定性進(jìn)進(jìn)行分分區(qū)，將將場地地劃分為為無巖巖溶區(qū)、巖巖溶溶不發(fā)育育區(qū)、巖巖溶發(fā)育育場地地穩(wěn)定區(qū)區(qū)和巖巖溶發(fā)育育場地地不穩(wěn)定定區(qū)等等。并對對影響響隧道穩(wěn)穩(wěn)定和和安全的的各種種溶洞洞洞穴和和巖溶水水提出出整治方方案。4.2.1.222.隧道穿越越巖巖溶區(qū)施施工中中的超前前預(yù)報報和安全全監(jiān)測測(第二階段段法法)（1）、開展施施工工中地質(zhì)編編編錄工作作，在在有溶洞洞的地地段，隧隧道兩兩壁的巖巖層破破碎程度度不一一，可依依此推推斷隧道道圍巖巖中溶洞洞的位位置;（2）、根據(jù)鉆鉆孔孔情況推斷斷斷圍巖溶溶洞的的存在，對對鉆鉆孔時發(fā)發(fā)生的的異常情情況，作作好記錄錄，并并分析原原因。同同時，對對已成成洞段的的邊墻墻及拱部部巖體體進(jìn)行觀觀察，對對某些產(chǎn)產(chǎn)狀的的巖體變變形較較大或出出現(xiàn)偏偏壓現(xiàn)象象，以以及某些些對稱稱部位巖巖體風(fēng)風(fēng)化程度度、破破碎狀況況差異異太大，要要引引起足夠夠重視視，并可可據(jù)此此推斷圍圍巖中中的異常常情況況;（3）、在隧道道施施工中要充充充分重視視巖溶溶與巖溶溶水的的超前地地質(zhì)預(yù)預(yù)探工作作，加加大超前前地質(zhì)質(zhì)預(yù)測預(yù)預(yù)報力力度，探探明前前方地質(zhì)質(zhì)情況況;（4）、在施工工中中進(jìn)行必要要要的施工工監(jiān)測測工作，采采用用現(xiàn)場監(jiān)監(jiān)測反反分析法法推測測圍巖中中巖溶溶洞穴的的情況況;（5）、根據(jù)控控制制隧道圍巖巖巖穩(wěn)定性性的各各項因素素、分分段確定定隧道道圍巖類類別，為為隧道施施工布布置、各各段洞洞身掘進(jìn)進(jìn)方法法及程序序、支支護(hù)及襯襯砌類類型或整整治工工程設(shè)計計提供供工程地地質(zhì)依依據(jù)。4.2.1.333.隧道穿越越巖巖溶區(qū)施施工中中時的動動態(tài)設(shè)設(shè)計和施施工((第三階段段法法)（1）、在隧道道施施工中，應(yīng)應(yīng)應(yīng)根據(jù)巖巖溶地地質(zhì)勘探探和超超前預(yù)報報或預(yù)預(yù)測的情情況，結(jié)結(jié)合隧道道安全全監(jiān)測反反饋信信息，采采取各各種輔助助辦法法進(jìn)行超超前加加固;在施工時時通通過調(diào)整整施工工順序改改變圍圍巖的應(yīng)應(yīng)力場場和位移移場的的變化，使使圍圍巖處于于最有有利的受受力狀狀態(tài)。（2）、根據(jù)第第一一階段和第第第二階段段提供供的信息息，結(jié)結(jié)合施工工安全全監(jiān)測情情況，選選擇經(jīng)濟(jì)濟(jì)、合合理的開開挖方方案。此此時可可綜合采采用先先期導(dǎo)坑坑法或或分層分分塊開開挖等方方法進(jìn)進(jìn)行施工工;在條件允允許許的前提提下，可可設(shè)計平平行導(dǎo)導(dǎo)坑，平平導(dǎo)的的高程低低于正正洞，使使其既既可作為為探洞洞預(yù)報正正洞地地質(zhì)情況況，當(dāng)當(dāng)發(fā)生突突涌水水時，又又可作作為泄水水之用用;（3）、根據(jù)第第一一階段和第第第二階段段提供供的信息息，結(jié)結(jié)合施工工安全全監(jiān)測情情況，選選擇經(jīng)濟(jì)濟(jì)、合合理的支支護(hù)方方案，并并根據(jù)據(jù)圍巖中中溶洞洞位移和和尺度度的不同同，在在隧道的的不同同部位選選擇不不同的支支護(hù)參參數(shù)，著著重加加強關(guān)鍵鍵部位位的支護(hù)護(hù)力度度，如隧隧道的的頂拱或或邊墻墻中部等等。4.2.1.444.隧道穿越越巖巖溶區(qū)施施工完完成后的的檢測測、驗證證和資資料的分分析((第四階段段法法)（1）、對施工工采采取的超前前前支護(hù)方方案和和開挖方方案的的合理性性進(jìn)行行分析和和檢驗驗，施工工中可可對施工工段進(jìn)進(jìn)行位移移和應(yīng)應(yīng)力觀測測，對對比不同同加固固方案和和開挖挖方式引引起隧隧道一支支護(hù)體體系特性性的變變化，分分析各各方案的的優(yōu)缺缺點，為為巖溶溶區(qū)隧道道建設(shè)設(shè)積累經(jīng)經(jīng)驗和和技術(shù)資資料;;（2）、分析不不同同支護(hù)方案案案的優(yōu)缺缺點，分分析不同同位置置溶洞對對隧道道體系特特性的的影響，總總結(jié)結(jié)隧道圍圍巖體體系位移移、應(yīng)應(yīng)力變化化的特特征，為為支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計和和穩(wěn)定性性評價價積累資資料。4.2.1.555.宜萬線四四階階段工作作法總總結(jié)1、施工準(zhǔn)備階階階段（地質(zhì)質(zhì)調(diào)調(diào)查）2、施工階段（超超超前預(yù)報報、監(jiān)監(jiān)測反分分析預(yù)預(yù)報、信信息反反饋施工工）3、總結(jié)階段4.2.2.圓梁山隧隧道道特殊巖巖溶段段處理（高高水水壓）4.2.2.111.工程概況況圓梁山隧道DKKK3533+2200～DK35555+4000穿穿越毛壩壩向斜斜高壓富富水區(qū)區(qū)。毛壩壩向斜斜南段呈呈北北北東向，北北段段漸變?yōu)闉楸睎|東向，西西翼高高，東翼翼低，呈呈長舟形形，南南北長655kkm，東西西寬寬2～3．51~mm((圖1)，為一一封封閉、可可溶、不不透水的的盆狀狀構(gòu)造，地地層層巖性主主要為為灰?guī)r，采采用用“以堵為主主、限限量排放放”的治水原原則則。施工工揭示示，毛壩壩向斜斜深部局局部地地段大型型溶蝕蝕裂隙相相當(dāng)發(fā)發(fā)育，巖巖溶水水也非常常發(fā)育育，在隧隧道穿穿越的毛毛壩向向斜核部部和兩兩翼的二二疊系系吳家坪坪組((P2w))和茅茅口組(Plm))灰?guī)r巖地層中中深部部巖溶十十分發(fā)發(fā)育，隧隧道開開挖共揭揭露33個大型充充填填溶洞即即：11號溶洞，范范范圍向斜斜西翼翼DK35544+2555～～+2855充填填溶洞；；2號溶洞向向斜斜東翼DKK3354++4661～+4922充填填溶洞；；3號溶洞向向斜斜東翼正正洞DDK3554++8700～+9200爆噴噴型突泥泥溶洞洞(即DK35544+8779溶溶洞)，溶洞垂垂向向發(fā)育強強烈。3個充填溶溶洞在施工工開挖時，有有2個充填溶溶洞爆發(fā)了了高壓巖溶溶涌水突泥泥災(zāi)害，尤尤以2號溶洞處處理時間最最長，難度度最大。在在埋深6000m以下下發(fā)育如此此大規(guī)模溶溶洞，實屬屬罕見。4.2.2.222.溶洞段結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計1）、處理原則則則采用排水方案，洞洞內(nèi)涌水量將將增大，特大大暴雨后，洞洞內(nèi)涌水量可可達(dá)80．6×104m3／d，推測(特)大暴雨之后后瞬時涌水量量最大可達(dá)330m3／s，其影響半半徑約5kmm，影響范圍圍將大于355Km2。按環(huán)境保保護(hù)要求，應(yīng)應(yīng)采取“以堵為主”的工程措施施。對地下水水實施全面封封堵，防止溶溶洞充填物流流失，注漿只只作為維護(hù)施施工期間洞室室穩(wěn)定和保證證施工安全的的措施。該方方案對隧道襯襯砌結(jié)構(gòu)要求求高。2）、設(shè)計采用用用的水壓壓壓值值為4.55MMPa。3）、襯砌結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)根據(jù)襯砌結(jié)構(gòu)在在在高水壓壓條件件下的受受力特特點，采采用圓圓形襯砌砌斷面面，其內(nèi)內(nèi)半徑徑為4.1177m。襯砌砌結(jié)結(jié)構(gòu)體系系由注注漿堵水水固砂砂圈、初初期支支護(hù)、防防水層層(透水墊層層)、抗水壓壓結(jié)結(jié)構(gòu)四部部分組組成。其其中，注注漿堵水水固砂砂圈、初初期支支護(hù)主要要是承承受圍巖巖壓力力和保證證施工工安全；；防水水層(透水墊層層)是改善水水荷荷載分布布；抗抗水壓結(jié)結(jié)構(gòu)封封堵地下下水，承承受全水水壓。承承受4．5MPaa水壓壓時，最最大彎彎矩37噸．m，軸力233550噸，剪剪力力93噸。，故采用C40型型型鋼混凝凝土襯襯砌。為為防止止微裂縫縫的產(chǎn)產(chǎn)生和擴(kuò)擴(kuò)展，襯襯砌內(nèi)摻摻加鋼鋼纖維。鋼鋼管管及型鋼鋼混凝凝土襯砌砌斷面面示意分分別見見圖高水壓、強支護(hù)護(hù)護(hù)4.2.3.巖灣隧道道特特殊巖溶溶段處處理4.3小結(jié)巖溶隧道的處治治治原則可可總結(jié)結(jié)為：繞繞、截截、排、堵堵、越越與分部部開挖挖，加強強支護(hù)護(hù)相結(jié)合合的原原則。5.巖溶隧道道道監(jiān)控量量測及及信息化化施工工技術(shù)5.1概述隧道施工過程中中中使用各各種類類型的儀儀表和和工具，對對圍圍巖和支支護(hù)、襯襯砌的力力學(xué)行行為以及及它們們之間的的力學(xué)學(xué)關(guān)系進(jìn)進(jìn)行量量測和觀觀察，并并對其穩(wěn)穩(wěn)定性性進(jìn)行評評價，統(tǒng)統(tǒng)稱為監(jiān)監(jiān)控量量測。5.1.1.隧道監(jiān)控控量量測的必必要性性：⑴、隧道工程作作作為工程建建筑筑物，受受力特特點與地地面工工程有很很大的的差別。⑵、隧道在開挖挖挖支護(hù)成形形運運營的過過程中中，自始始自終終都存在在受力力狀態(tài)變變化這這一特性性。5.1.2.施工監(jiān)控控量量測的目目的和和任務(wù)⑴、通過監(jiān)控量量量測了解各各施施工階段段地層層與支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)的動態(tài)態(tài)變化化，判斷斷圍巖巖的穩(wěn)定性、支支支護(hù)、襯襯砌的的可靠性性；⑵、用現(xiàn)場實測測測的結(jié)果彌彌補補理論分分析過過程中存存在的的不足，并并把把監(jiān)測結(jié)結(jié)果反反饋設(shè)計計，指指導(dǎo)施工工，為為修改施施工方方法，調(diào)調(diào)整圍圍巖級別別、變變更支護(hù)護(hù)設(shè)計計參數(shù)提提供依依據(jù)；⑶、通過監(jiān)控量量量測對施工工中中可能出出現(xiàn)的的事故和和險情情進(jìn)行預(yù)預(yù)報，以以便及時時采取取措施，防防患患于未然然；⑷、通過監(jiān)控量量量測，判斷斷初初期支護(hù)護(hù)穩(wěn)定定性，確確定二二次襯砌砌合理理的施作作時間間；⑸、通過監(jiān)控量量量測了解該該工工程條件件下所所表現(xiàn)、反反映映出來的的一些些地下工工程規(guī)規(guī)律和特特點，為為今后類類似工工程或該該施工工方法本本身的的發(fā)展提提供借借鑒，依依據(jù)和和指導(dǎo)作作用。5.1.3.監(jiān)測一反反饋饋一調(diào)整整模型型（信息息化施施工）由于巖溶地質(zhì)條條條件的復(fù)復(fù)雜性性，巖溶溶發(fā)育育的不規(guī)規(guī)則性性、復(fù)雜雜性，巖巖溶圍巖巖的力力學(xué)物性性參數(shù)數(shù)取值的的困難難，因此此，一一般數(shù)值值分析析結(jié)果并并沒有有太大的的實際際意義。以以監(jiān)監(jiān)控量測測和超超前地質(zhì)質(zhì)預(yù)報報等為基基礎(chǔ)的的信息化化設(shè)計計與施工工是解解決隧道道施工工期復(fù)雜雜巖溶溶地質(zhì)問問題的的唯一有有效手手段，也也是研研究巖溶溶圍巖巖力學(xué)特特性的的十分有有效的的方法。數(shù)數(shù)值值模擬方方法與與信息反反分析析法相結(jié)結(jié)合，才才具有真真正應(yīng)應(yīng)用上的的實際際意義，但但至至今為止止，在在國內(nèi)現(xiàn)現(xiàn)有文文獻(xiàn)中還還沒有有利用信信息化化設(shè)計與與施工工的方法法來綜綜合研究究具有有復(fù)雜巖巖溶發(fā)發(fā)育的隧隧道圍圍巖的力力學(xué)特特性的報報道，因因此，信信息化化設(shè)計與與施工工在實際際工程程實踐中中應(yīng)用用效果是是不理理想的，特特別別是研究究復(fù)雜雜巖溶圍圍巖的的穩(wěn)定性性問題題。巖溶溶區(qū)隧隧道掘進(jìn)進(jìn)要實實現(xiàn)快速速、經(jīng)經(jīng)濟(jì)、合合理，必必須設(shè)計計與施施工的高高度統(tǒng)統(tǒng)一、協(xié)協(xié)調(diào)，必必須重視視地質(zhì)質(zhì)、圍巖巖變形形等信息息的采采集，要要充分分利用收收集到到的信息息進(jìn)行行正分析析和反反分析、數(shù)數(shù)值值模擬與與反分分析法的的充分分結(jié)合。通過對現(xiàn)場巖體體體位移與與應(yīng)力力的監(jiān)測測反饋饋信息，直直接接利用現(xiàn)現(xiàn)場監(jiān)監(jiān)測信息息進(jìn)行行數(shù)值反反演分分析，得得到巖巖體的初初始地地應(yīng)力狀狀態(tài)與與初始物物理力力學(xué)參數(shù)數(shù)，為為下一階階段的的數(shù)值預(yù)預(yù)測分分析提供供可靠靠的前提提條件件，或為為設(shè)計計與施工工提供供具體定定量參參數(shù)。5.2.監(jiān)控控控量測方方法5.2.1.必測項目目之之一――洞內(nèi)、外外觀觀察5.2.2.必測項目目之之二――周邊收斂斂量量測隧道圍巖周邊各各各點趨向向隧道道中心的的變形形稱為收收斂。所所謂周邊邊收斂斂量測主主要是是隧道內(nèi)內(nèi)壁面面兩點連連線方方向的距距離的的變形量量的量量測。收收斂值值為兩次次量測測的距離離之差差。1）、量測目的的的：收斂量測是隧道道道施工監(jiān)監(jiān)控量量測的重重要項項目。周周邊位位移是隧隧道圍圍巖應(yīng)力力狀態(tài)態(tài)變化最最直觀觀的反映映，通通過周邊邊位移移量測可可以達(dá)達(dá)到以下下目的的。⑴、判斷隧道空空空間的穩(wěn)定定性性；⑵、根據(jù)變位速速速度判斷圍圍巖巖穩(wěn)定程程度和和