摘要：根据武汉市城市轨道交通建设中遇到的地质问题，选取浅埋隧道的主要地质灾害隧道坍塌为研究对象，从工程地质的角度，系统分析了武汉市城市轨道交通建设中的主要工程地质特征。针对浅层城市隧道崩塌灾害，指出了隧道崩塌灾害的主要预测识别标志，并结合成熟的地质雷达三维探测成像技术和TETSP-2隧道超前预测技术，对其进行准确探测。检测效果良好，为施工提供了有效的指导。
关键词：隧道坍塌；工程地质特征；准确检测
引言
近年来，随着城市轨道交通的快速发展，浅埋隧道的各种地质灾害层出不穷，其中隧道坍塌是主要灾害之一，由于其隐蔽性和不确定性，这类灾害是隧道建设和运营的巨大安全隐患。
2017年2月，武汉部分地区发生了喀斯特崩塌、喀斯特地基沉降、突水、涌水等一系列地质灾害，在二叠系灰岩地层修建城市轨道交通隧道时造成了巨大的经济损失。
1．崩塌灾害的主要工程地质特征
1.1围岩特征
根据对崩塌形成的现场观察，本段岩石属二叠系灰岩地层，石块与石块连接密致，颜色分别为浅灰色和灰黄色两种，隧道围岩处于强风化状态。环带位于风化壳上部，风化破碎性强。岩石表面呈黄褐色，局部发育浅层岩屑，形成岩屑结构的灰岩，会与粘土混合。同时，溶洞主要分布在岩石的层理缝中，溶洞规模中等，在发育的各种隐伏岩溶构造的二叠系灰岩中可见到4个溶洞，其中2个为干溶洞，受地质构造和风化作用的影响，大部分岩溶管线沿现代区域构造线平行分布，具有一定的连通性，它们是隧道区地下水的主要流动和储存空间。它们与隧道的交汇处往往成为该地区重要的地下水排泄口。
1.2围岩结构特征
溶洞、崩塌区主要分布在DK11+581～DK11+551、DK11+531～DK11+491段围岩中，发育各种结构面。切割和层理接缝发育良好，具有一定的开放性，从2到5 mm不等。从它们之间充填的黄褐色泥中可以看出，这些结构面与地面有一定的连通性，是地表水渗漏或地下水循环储存的通道，这些结构使围岩段具备了岩溶发育和各种溶洞的条件。地下水通过这些在构造平面上发育的溶蚀管道与溶洞相连，形成相对完整的循环系统，为地表下潜在的侵蚀创造了有利条件。
1.3围岩地下水特征
地下水以岩溶构造裂隙水为主。由于隧道施工处于地下水潜水面以下，地下水以结构性岩溶裂隙水形式渗入隧道，伴随着地下水的流失，随着地下水在岩石裂隙中的流动，地下水溶化了石灰岩，也带走了风化围岩中的细颗粒。松散堆积物形成不同规模的溶蚀孔隙，同时渗入构造裂隙，降低岩石强度，使围岩发生不同程度的位移，地面也可能发生不同程度的沉降，对施工安全影响很大。
2．浅埋隧道滑坡地质灾害成因分析
浅埋隧道滑坡引起地质灾害的主要原因可以从自然因素和人为因素两个方面进行分析，由于浅埋隧道本身较浅，因此，自然因素对浅埋隧道的影响主要是由于浅埋隧道自身稳定性的降低而引起的，岩体的渗漏和隧道埋深是特别容易受地表水影响的。
2.1 自然因素对浅埋隧道塌方地质灾害的影响因子很多，而影响最大的是地质因素，它是浅埋隧道塌方的决定性因素，因此需要引起足够的重视。浅埋隧道的围岩风化较为严重，随着时间的推移，结构变得松散，岩体开始破裂，自我稳定性越来越差。隧道施工过程中一旦形成空旷的工作面，围岩将难以自我稳定，进而发生浅层隧道坍塌，造成严重后果。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆浅埋隧道的不良地质一般包括风化变质岩体、裂隙发育岩体、崩塌岩体区、断裂带、溶洞、滑坡、泥石流、膨胀层等，如果在这些岩体中修建浅埋隧道，只要稍有疏忽，就可能引发大规模滑坡，并使隧道变形。地下水使软化系数大的岩石强度随着时间的推移而降低，并使结构面抗剪强度有一定程度的降低，因此，地下水是埋深隧道围岩稳定的主要原因之一。
2. 2当施工人员在施工的时候，施工方法使用的不正确，或者是施工工艺的不恰当，也会导致浅埋隧道塌方，这两个因素都是产生塌方的主观因素。当地质条件发生剧烈变化时，施工方法没有及时根据情况进行改变与处理，或者在进行施工的时候，支护没有及时，过久的暴露地层，从而导致围岩变得松散风化。与此同时，施工的时候常常忽略了围岩的变形规律，而围岩变形具有连续变形和突变同时发生的特点。在浅埋隧道中，导致塌方的另一个重要因素就是缺乏质量意识和安全意识，比如施工所使用的工具长度的不足，或者强度的不足，尤其是早期的时候强度的不足，喷混凝土强度厚度不足，喷混凝土包围的钢支架压实不全等，钢支撑与围岩之间的间隙，以及钢支架的破坏，使其处于不稳定牢固的基础上，而支护阻力不满足设计以及围岩粘贴的不紧密都是由上诉问题导致的，同时也导致非弯曲结构的弯矩，从而会产生不可预测的后果。
3．准确检测隐蔽塌陷的主要措施
3．1合理的超前地质勘探方案
在详细地质勘探分析的基础上，确定了“纵横交叉、双探对比”的超前地质勘探方案，具体地说，在隧道纵横向上，采用不同的超前地质勘探方法，然后进行了深埋暗挖。对这两种方法探测到的DEN地质构造进行了对比分析，最大限度地减少了物探多解释引起的解释误判。
3．2超前地质预报的有效手段
选择了两种不同的地球物理方法和设备：三维地质雷达探测成像技术和TETSP-2隧道超前预报技术。（1）探地雷达三维成像技术是一种电磁波方法，用于确定工程结构和地层分布。利用探地雷达天线发射电磁波的方向性，采用定向辐射法将电磁波传输到地下，电磁波在有限的地下空间中传播，当介质与电性差接触时，电磁波会被反射，从而返回地面后，接收天线接收电磁波。系统采用数字记录方式，对采集到的数据进行分析处理，利用gs-gpr3d专业处理软件对隧道前方放射性探测雷达回波信号进行处理。过对粒子目标介质在射线覆盖的空间区域不同位置的定性分析，通过连续反演，可以推断出地下目标体周围的空间位置、尺度和形状、性质和几何形态，以达到可视化图像探测、地层或地下焦油探测的目的。（2）TETSP-2隧道超前预报系统利用地震波在非均匀地质体中的反射波，对隧道工作面的地质条件进行超前预报，主要用于探测断层、溶洞等灾害性地质体的空间位置和富水情况，以及开挖过程中隧道正面的软弱岩层，提供介质的速度、密度和泊松比等岩石物理参数和围岩分类参数。
结束语
隧道坍塌是由自然因素和人为因素造成的。地质的调查以及施工工艺的管理是决定隧道塌方的关键所在，若有塌方事故的产生，则与此有关的管理人员和技术人员应该迅速赶到塌方事故的发生现场，调查塌方洞的高度、宽度、长度和稳定性，检查塌方对初期支护的破坏情况。对影响区进行分析，分析导致产生塌方的主要原因以及塌方可能会导致的发展趋势，要对塌方区进行严格的封闭措施，谨防有人误入而导致不可挽回的局面产生，以及对塌方周边进行加固，防治塌方越来越恶化发展，所以，必须认真对塌方区域制定有效的处理措施，并且对其进行详细的分析，必须明确规定各自的任务和要求，尽量减少塌方情况的产生。
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论文作者:王立,
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第13期
论文发表时间:2019/9/4
标签：隧道论文; 围岩论文; 地下水论文; 溶洞论文; 地质论文; 超前论文; 电磁波论文; 《工程管理前沿》2019年第13期论文;