曾志新

摘要：巖溶隧道勘察是公路勘察工作中的重點和難點。為了能給后期設(shè)計提供依據(jù)，從而有效規(guī)避施工過程中發(fā)生安全事故的風(fēng)險，本文結(jié)合某隧道實際現(xiàn)場地質(zhì)勘察，找出了勘察階段巖溶隧道存在的問題，并深入探討，分析其原因，以期能為類似巖溶隧道的勘察提供參考。

關(guān)鍵詞：公路;工程地質(zhì)勘察;巖溶隧道

巖溶又稱喀斯特，是地下水和地表水活動引起可溶性巖石的溶蝕作用，以及由于這種作用形成的各種地表的地下溶蝕現(xiàn)象的總稱。巖溶作用與其他任何地質(zhì)作用不同的是，它的發(fā)生是由于水對可溶巖石（碳酸鹽巖、硫酸鹽巖、鹵化物巖等）的化學(xué)溶解作用。也就是說，化學(xué)溶解作用是巖溶的起因，并貫穿其發(fā)展過程。巖溶發(fā)育受巖性、構(gòu)造和地下水運動三大因素的控制，分布極其復(fù)雜。

一、巖溶水簡介

通常把巖溶化巖體中的地下水總稱為巖溶水。巖溶水在垂直方向上可分為包氣帶（垂直循環(huán)帶）、季節(jié)變動帶（過渡循環(huán)帶）、飽水帶（水平循壞帶）及緩流帶（深部循環(huán)帶），見圖1。

在勘察工作中，巖溶水對隧道工程影響較大，但包氣帶和季節(jié)變動帶常常容易被忽略?？睖y大多不在雨季，因此，很難遇到地下水高水位期，當(dāng)隧道在包氣帶或季節(jié)變動帶通過時，容易忽略地下水對工程的影響。

二、工程概況及地質(zhì)條件

該隧道屬構(gòu)造溶蝕夾侵蝕剝蝕中低山丘陵地貌區(qū)，地表多形成坡立谷、峰叢洼地、峰林谷地等地貌形態(tài)。隧道走向約184[°]，進(jìn)出洞口緩坡、溝谷地帶多為第四系殘坡積、沖積層覆蓋，洞口附近有鄉(xiāng)村公路，交通條件較好。

隧道穿越的主要地層為第四系全新統(tǒng)沖洪積（Q4al+pl）粉質(zhì)黏土、殘坡積層（Q4el+dl）粉質(zhì)黏土，下伏基巖為二疊系茅口組（P1m）石灰?guī)r，屬巖溶隧道。隧址區(qū)未發(fā)現(xiàn)活動斷層，中部淺埋段發(fā)育背斜，巖層傾角較陡，巖體在巖層及節(jié)理的切割下呈薄層—中厚層狀結(jié)構(gòu)，對隧道穩(wěn)定性具一定影響。隧址區(qū)不良地質(zhì)主要為巖溶?？扇軒r為二疊系茅口組（P1m）石灰?guī)r，巖溶強烈發(fā)育，巖溶形態(tài)特征主要有石芽、溶溝（槽）、溶孔、溶隙、地下暗河等。隧址區(qū)內(nèi)的地下水類型主要為松散巖類孔隙水、碳酸鹽巖巖溶水，以碳酸鹽巖巖溶水為主。隧址區(qū)巖溶洼地、溶洞、漏斗等巖溶形態(tài)發(fā)育，成為大氣降水和地表水滲入的通道，地下水匯集在巖溶管道中，貯存運移，形成巖溶地下水。隧道處于垂直循環(huán)帶，垂直溶隙裂隙、落水洞發(fā)育，降雨滲入水徑流以垂直徑流為主，補給區(qū)與徑流區(qū)同在一地，隧道所處山體為單個峰體，補水面積不大，徑流的地下水極易疏干，隧道滲水特征為流量小、動態(tài)變化大，尤以降雨期間滲入水量較集中。滲水量主要取決于降雨量的大小和降雨時間長短。

三、工程地質(zhì)勘察

在工程地質(zhì)勘察中，首先要對施工現(xiàn)場的地形、地貌等進(jìn)行勘察；其次要觀察周圍的環(huán)境，探究其穩(wěn)定性；最后要注意觀察特殊地區(qū)的位置選擇，再對外部環(huán)境進(jìn)行科學(xué)合理的勘察工作。通過對特殊地區(qū)的勘查與分析，預(yù)測在施工中可能出現(xiàn)的問題或潛在的風(fēng)險，然后經(jīng)過專業(yè)的勘察團隊充分討論后，提出一些具體的解決措施，及時預(yù)防可能發(fā)生的問題或事故。

（一）工程地質(zhì)勘察方案

勘察工作開始前，在充分收集前期資料的基礎(chǔ)上，通過工程地質(zhì)調(diào)繪結(jié)果研判，該隧道洞身圍巖為石灰?guī)r，巖溶發(fā)育程度以強烈為主。隧道中部位于一背斜核部，且為淺埋段，受背斜影響，該段地表發(fā)育巖溶漏斗，巖溶塌坑可見深度約3m，塌坑邊緣可見明顯塌陷陡坎，拉裂縫寬度約15～30cm，落水洞位置被塌方土體掩埋。因此，確定該段為巖溶勘察重點段，其余各段為一般勘察段，巖溶勘察重點段應(yīng)有針對性地布設(shè)鉆孔，以鉆探為基礎(chǔ)，結(jié)合多種物探手段，并開展水文地質(zhì)專項調(diào)查工作，以更準(zhǔn)確地劃分隧道圍巖，查明巖溶及其巖溶水的分布規(guī)律。

（二）工程地質(zhì)勘察實施

1.水文地質(zhì)專項調(diào)查

本次采用重點區(qū)（對巖溶區(qū)和可能對隧道產(chǎn)生影響的構(gòu)造的區(qū)域）和一般區(qū)（距離隧洞較遠(yuǎn)且對隧道影響小的區(qū)域）進(jìn)行調(diào)查工作，重點區(qū)達(dá)到1萬調(diào)查精度，一般區(qū)達(dá)到5萬精度。根據(jù)收集的1：10000比例尺光柵圖為野外用圖，進(jìn)行水文地質(zhì)和工程地質(zhì)調(diào)查，采取以調(diào)查詢問為主、追索法相結(jié)合的方法，各類重要的地質(zhì)點、水文地質(zhì)點采用手持GPS定位，地質(zhì)測繪的填圖采取穿越法、追索法相結(jié)合的方式，地質(zhì)測繪的填圖、成圖單元以地質(zhì)巖組為單元，在地層巖性分界線、標(biāo)準(zhǔn)層位出露點、巖溶及不良地質(zhì)現(xiàn)象位置、地下水露頭、礦井井口等各類地質(zhì)單元體設(shè)置地質(zhì)觀測點，對地質(zhì)斷面進(jìn)行全斷面裂隙測量和統(tǒng)計，對水文地質(zhì)點流量、水溫、出露地層，巖溶洼地、漏斗、溶洞的位置、延伸方位、大小、出露地層等進(jìn)行觀測。

通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該隧道區(qū)地表巖溶強烈發(fā)育，地下深部巖溶亦發(fā)育，地下水蘊藏量大，富水性為中富水—強富水性，匯水面積大，巖溶洼地及落水洞內(nèi)充填大量第四系堆積層，為隧道突水突泥提供了豐富來源。隧道修建過程中及建成后，可能會出現(xiàn)突水突泥現(xiàn)象。

2.物探勘察

物探是以地下巖土層（或地質(zhì)體）的物性差異為基礎(chǔ)，通過儀器觀測自然或人工物理場的變化，確定地下地質(zhì)體的空間展布范圍（大小、形狀、埋深等），并測定巖土體的物性參數(shù)的一種物理勘探方法。

常用的物探方法有：第一，電法勘探，主要包括電測深法、電剖面法、高密度電法、自然電場法、充電法、激發(fā)極化法、可控源音頻大地電磁測深法、瞬變電磁法等。第二，探地雷達(dá)，主要包括剖面法、寬角法、環(huán)形法、透射法、單孔法、多剖面法等。第三，地震勘探，主要包括淺層折射波法、淺層反射波法和瑞雷波法。第四，彈性波測試，主要包括聲波法和地震波法。第五，層析成像，主要包括聲波層析成像、地震波層析成像、電磁波吸收系數(shù)層析成像、電磁波速度層析成像等。

物探方法能否取得良好的效果，還取決于一系列的自然條件和人為因素。探測對象（巖層或含水帶）與圍巖之間存在比較顯著的物性差異。物性差異要有一定的異常幅度，并能在所探測的深度內(nèi)，被現(xiàn)有的物探儀器測出來。探測對象呈現(xiàn)的異?，F(xiàn)象，能與其他自然和人為干擾因素引起的異?，F(xiàn)象很好地區(qū)別開來。探測對象有一定的規(guī)模（厚度或范圍），埋藏不能太深，受其他自然和人為因素（地形坡度、切割程度、浮土厚度、工業(yè)地電、地下金屬管道等）的影響不能太強烈。

本次采用高密度電法進(jìn)行物探。高密度電法是通過電阻率的差異區(qū)分巖性及構(gòu)造體，并根據(jù)電阻率值的大小以及在地下的分布形態(tài)，識別地下地質(zhì)體的空間分布和性質(zhì)的一種物探方法。影響電阻率的主要因素有礦物成分、巖石結(jié)構(gòu)和構(gòu)造、含水情況等。

通過對物探數(shù)據(jù)的反演、處理、解釋，根據(jù)電阻率值及異常變化情況推測，隧道淺埋段處于低阻環(huán)境，為溶蝕裂隙帶或基巖破碎區(qū)含水，隧道突泥突水和該異常高度相關(guān)，應(yīng)結(jié)合水文地質(zhì)調(diào)查綜合處理，確保隧道施工安全。

3.鉆探驗證

地質(zhì)鉆探是工程地質(zhì)工作中最重要且應(yīng)用最廣泛的勘察和檢測手段，是獲取地下地質(zhì)實物資料和野外試驗資料最有效的技術(shù)方法。在工程地質(zhì)測繪及物探工作的基礎(chǔ)上，采用人力或機械的方式，在巖（土）層中鉆孔，可揭露地層層序、巖土工程特征，了解地質(zhì)構(gòu)造、不良地質(zhì)現(xiàn)象的分布、界限及形態(tài)等。通過鉆孔原位測試，進(jìn)行水文地質(zhì)試驗與觀測，采取各類原狀或擾動樣品，可為后續(xù)設(shè)計提供必需的地質(zhì)數(shù)據(jù)及資料。

本次勘察在隧道進(jìn)出口分別布設(shè)1個鉆孔，在淺埋段布設(shè)4個鉆孔，圖6為淺埋段鉆探縱斷面圖。

四、結(jié)束語

公路巖溶隧道地質(zhì)條件復(fù)雜多變，巖溶發(fā)育規(guī)律性不強，是目前勘察的重點及難點。在巖溶隧道勘察中，應(yīng)采用綜合工程地質(zhì)、水文地質(zhì)調(diào)查、測繪等多種手段，不斷復(fù)核、補充、修改，為后續(xù)設(shè)計施工提供準(zhǔn)確可靠的參考依據(jù)。

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