吳江華

摘要：隧道施工期間發(fā)生隧道水害情況較為常見，特別是在我國巖溶地質區(qū)域，實施隧道施工時，發(fā)生水害的可能性極大，使施工安全受到極大的考驗，還會為施工帶來嚴重的經濟損失。文章在多年工作實踐的基礎上，介紹了幾種在隧道施工期間進行水害預報的方法。

關鍵詞：高風險隧道施工期；水害預報方法；水文地質法；地質雷達法；瞬變電磁法；紅外控水法 文獻標識碼：A

中圖分類號：P641 文章編號：1009-2374（2015）17-0074-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.17.037

隧道水害發(fā)生于隧道施工期的情況十分常見，多由于水文地質情況導致的地質災害，很容易使施工停止。我國很多隧道施工中都會發(fā)生突水和突泥情況。本次研究為大家講解對水害預報的方法，包括水文地質法、地質雷達法、瞬變電磁法及紅外控水法，通過這些方法，實現對高風險隧道施工期的水害預報，實現安全施工，值得共同研究分析。

1 水文地質法

在地質學角度，對巖溶地區(qū)地下水儲水和徑流進行分析，發(fā)現向斜盆地與背斜軸部及斷層破碎帶等地質條件很容易發(fā)生涌水，以非均質、各向異性巖溶水等流域作為巖溶水的活動區(qū)域，建立起水文地質模型，以水文地質柱狀圖與水層空間的方式，對含水層非均烏蘭浩特性有更深的了解，通過水均衡與水動力場等分析方法，對補徑排路徑進行確定，使水文地質平面與剖面圖可以更好地呈現出水層空間的分布。例如：我國北方對馬家溝灰?guī)r與霧迷山白云巖這兩種強巖含水層就已經確定，發(fā)現巖溶的發(fā)育會受到隔水頂、底板等因素控制。

2 地質雷達法

地質雷達對于水有著非常敏感的特點，可有效完成地下水的查找，也是現階段對水害預報應用的最佳方法。通過隧道襯砌背后對含水裂隙進行檢測，有著極佳的探查效果。例如：美國西南軍用鐵路施工就應用了地質雷達對施工期水害進行超前的預報。地質雷達法對水害預報的效果較為理想，不過受到探查距離限制，它所能探查的范圍只達到30m，對數據的處理與資料的分析也存在很多問題。而且，地質雷達在隧道探查中還容易受到金屬物影響，使掌子面水體的預報位置與預報精度發(fā)生偏離。雷達探查是由天線朝巖體進行高頻電磁波信號的發(fā)射，在巖體中介質由于常數不同使雷達波可以由接收天線完成接收工作。雷達工作基礎因素就是介電常數差，一般情況下，空氣介電常數是1，而巖石介電常數在4～20范圍內，而水介電常數則是81，所以，應用雷達對水害進行探查具有極強的敏感性。地下水可以當作高電導介質，應用雷達探查時，有著不同的介質反應。

3 瞬變電磁法

瞬變電磁法是由階躍形的電磁脈沖來激發(fā)，通過不接地回線朝地下進行發(fā)射，通過地下介質的感應二次場發(fā)現變化。例如：日本就曾以MT法，對掌子面低電阻層進行探查，不過MT法的定量精度不高，通過煙圈效應，利用小場地加大發(fā)射深度，適合小掌子面對深度的探查，最大深度能達到40～60m。我國長安大學以瞬變電磁法于錦屏電站進行探洞試驗，試驗結果證明，瞬變電磁法能當作遠距離的探水方法，但是對探查方位和精度的計算需要進一步研究，如表1所示：

4 紅外控水法

紅外線控水法對控水具有輔助作用，按照施工處掌子面溫度對20m內水體進行探查，通過紅外線能量的發(fā)射，使發(fā)射能量大小和物體發(fā)射率保持正比關系，發(fā)射率大小受物體物質與表面情況影響，如果隧道掌子面的前方和周邊的介質相同，就可以經紅外線測定屬于正常場，如果前方有含水地質結構或含水，就可以使場強與正常場進行疊加，導致正常場發(fā)生畸變，通過這種方法，對掌子面前方地質水構造情況進行判斷。具體測試方法如下所示：

掌子面從上、中、下和左、中、右六條不同的測線進行交叉和測取，獲得9組數據，由9組數據差值，對水結構進行判斷。掌子面可以朝洞口方向掘進，對掌子面的左邊墻和拱部、右邊墻等處沿著一定的順序逐步完成測試，每隔3～5m就要測試取得1組數據，測試取數據的距離限制在30～50m范圍內，完成紅外輻射曲線的繪制工作。按照曲線發(fā)展趨勢，以此來對掌子面前方是否存在水結構進行判斷。一般情況下，對掌子面9組數據差值，最大不能超出10?w/cm2，可以準確的判斷出前方是否存在水結構。如果紅外輻射曲線有所上升或者下降，就能判定出前方有水，如果沒有上升或者下降，就可以判斷出無水。

紅外線探測時，可以對隧道整個空間進行全方位探測，而且紅外線探測儀的操作十分簡單，可以朝隧道外圍空間和30m范圍進行探測，在施工的間歇時間就要可以完成探測，不需要占用施工的時間。不過，紅外線探測的方法，只能對是否存在水結構進行探測，卻無法具體探測出水量的大小、寬度、位置等。隧道施工期進行水害預報時，也可以對裂隙、溶洞等進行預報。

另外，應用陸地聲納也能反映出小型的溶洞情況，以上對高風險隧道施工期水害預報的方法要結合實際應用，才能實現最理想的探測效果，使預報準確率得到有效的保證。

5 結語

綜上所述，本文通過對水文地質法、地質雷達法、瞬變電磁法及紅外控水法等探測方法的總結，對每種預報方法的優(yōu)勢與劣勢進行分析，從地質角度全面分析了高風險隧道施工期水害預報的方法選擇，由巖溶地區(qū)實現地下水儲水和徑流通道等環(huán)境下，了解到向斜盆地與背斜軸部等地質環(huán)境下更容易發(fā)生涌水現象。通過對隧道水害預報方法的進一步細化，以此建立起有效水害預報，建立起有效的預警機制與防范方法，使隧道施工安全得到有效的保證。

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（責任編輯：秦遜玉）