摘要：本文结合地质雷达探测隧道洞内岩溶区的工程实例，证明了地质雷达在隧道洞内勘探中能够准确得分辨出不良地质体的位置及范围，为以后隧道洞内不良地质体的探测提供了一定的指导。
关键词：地质雷达；隧道；岩溶；探测
1 工程概况
该隧道所处路段为低山丘陵区，地形起伏较大，地面黄海高程为150m到240m不等，相对高差一般为10m到30m不等。坡面上植被较发育，山坡基岩埋深较浅。ZK115+250~268区段岩性主要为弱、微风化薄～中厚层状岩溶化灰岩，节理裂隙发育，为Ⅳ级围岩，围岩自稳能力较差。在开挖过程中发现局部溶洞、溶沟发育，多为黄色软塑充填物。
1.1地层岩性
山坡上覆盖层的厚度一般从1m到10m不等，冲沟中覆盖层的厚度从2m到8m不等，下伏基岩为三叠系薄层灰岩。勘察区内地层岩性由新到老分述如下：
第四系更新统（Qp）（含砾）粉质黏土：红黄色，硬塑，具红粘土特征，含碎砾石约10～30％不等。厚0～3m，主要分布于山坡上，残坡积成因。
三迭系下统（T1d）地层以灰色灰岩为主，局部夹白云质灰岩，岩溶较发育，岩层倾角较缓。
1.2 水文地质条件
大气降水是该类地下水的主要补给来源，因碳酸岩分布区河溪、冲沟发育，地势相对较低，利于大气降水的补给，又因碳酸岩中发育较多溶隙、溶洞和少量地下河。地表水可通过溶洞、地下河沿途天窗直接补给地下岩溶管道中形成地下径流。勘察区内隧道拱顶及拱腰，呈线状滴水，渗水主要由ZK115+265位置溶洞排出。
1.3不良地质
溶沟、溶洞等岩溶地质条件是ZK115+250~268区段的主要不良地质现象，具体描述如下：在ZK115+255附近发现一个溶洞，掌子面两侧拱腰以上、边墙及底部揭露出溶洞，横向范围与隧道轴线斜角贯穿整个横断面，纵向范围为ZK115+251~259，溶洞在拱顶向上发育，高度较高，洞内原充填黄褐色粘土，开挖后充填物不间断塌落。拱顶地下水呈线状流出，底部溶洞充填黄泥，地下水向下渗漏，估计底部溶洞发育较长。依据地下水情况判断溶洞可能与深部溶洞或溶蚀裂隙连通。掌子面零星分布着溶蚀痕迹，推测前方岩溶可能较发育。
1.4地球物理条件
隧道围岩为灰岩，灰岩的导电和介电特性与水、粘土等异常体有明显的区别。在本次探测中，地下空洞作为探测的目标物与围岩具有明显不同的导电和介电性质，非常容易识别。当溶洞内充满地下水时，在地质雷达探测结果中显示为低电阻强反射特征；当溶洞为空洞时表现为高电阻反射特征。当溶洞内充满粘土等充填物时，粘土与围岩的导电和介电性质同样具有较大差异，利用地质雷达也很容易识别。
2物探工作方法及野外数据采集
2.1测线布置
为全面掌握ZK115+250～265这15米范围内岩溶发育情况，本次探测在隧道底板、左右边墙、左右拱腰、拱顶和掌子面共布置了10条测线。其中隧道底板中线、左4.5m、右5.3m各布置一条测线；左边墙、左右拱腰、拱顶各布置一条测线；掌子面前方地质预报共布置两条测线，分别距离隧道底部1.5m和4.5m。
2.2资料解释与分析
电磁波同相轴的连续性、反射强弱等特征是地质雷达图像解译的主要参考依据。在岩溶灾害探测过程中，可以根据探测到的地质雷达波反射同相轴的特征来判断是否存在溶洞、溶沟等岩溶发育现象。图像同相轴不连续，存在明显绕射与反射界面的一般可以推测为异常体，再根据掌子面地质情况，综合推断探测区域内的岩溶发育情况。
由图2（a）中可知，ZK115+250.6～251.6埋深3～17m范围内，反射信号强，同相轴紊乱，推测为一填充溶洞；ZK115+253～257段反射信号较强，同相轴错断，推测为一溶沟；ZK115+257.4～265埋深0～19m范围内同相轴紊乱，散射比较严重，推测为一填充溶洞。
由图2（b）中可知，ZK115+250～250.4、ZK115+252～253埋深4～20m范围内反射信号较强，同相轴紊乱，推测为溶蚀发育区。
由图2（c）中可知，ZK115+250～253同相轴紊乱，局部同相轴错断，推测为一填充溶洞。
综合以上发现异常的测线结果，推断隧道的左边线ZK115+250～265段隧道底部有一溶洞群顶板埋深0～15m，溶洞高度局部达20m以上，宽1～9m，充填物以碎块灰岩为主，局部为粘土。
3 结论
（1）经过本次地质雷达探测工作，分别查明了ZK115+250～265段隧道底板，拱顶及左边墙、拱腰围岩中岩溶发育情况。
（2）经地质雷达数据分析处理，ZK115+251～257段为溶蚀发育区，溶沟、溶槽及小溶洞发育，ZK115+257～265段隧底发育一溶洞，顶板埋深0~15m，溶洞高度局部达20m以上，宽9~11m，局部石块、泥质物充填。
（3）根据《公路工程地质勘察规范》（JTJ064-98）第3.4.4、第7.1.2（及其条文说明）规定，由于物探方法都具多解性，建议对推测溶洞进行钻孔验证，最终溶洞大小、溶洞顶板厚度及完整程度依据钻探验证确定。
（4）为确保隧道施工及运营安全，建议对ZK115+250～265段隧道底板以下溶洞，建议结合溶洞规模采用回填片石或砼跨盖板的方式处治，并采取适当的排水措施。
参考文献：
[1]李大心.探地雷达方法与应用[M].北京：地质出版社，1994：1-10.
[2]张迪，李家存，吴中海，等.地质雷达在活动断裂探测中的应用与进展[J].地质力学学报，2016，22（3）：733-746.
论文作者:陈熙国
论文发表刊物:《基层建设》2017年第9期
论文发表时间:2017/7/21
标签：溶洞论文; 岩溶论文; 地质论文; 隧道论文; 拱顶论文; 围岩论文; 粘土论文; 《基层建设》2017年第9期论文;