摘要：随着我国基础建设事业的快速发展，山区长大、深埋隧道工程数量越来越多，隧址区的工程与水文地质条件存在很多不确定性。在隧道开挖过程中，塌方、突水、突泥时有发生，施工安全无法得到保障，财产损失惨重，工期无法保证，给工程造成巨大的损失。隧道超前地质预报可以探明工作面前方一定范围内的地质情况，提前做好相应防范措施，因此，隧道超前地质预报为隧道安全施工发挥很大的作用。
关键词：隧道；综合超前地质预报；原理及应用
由于地质条件复杂，有很多潜在的、无法预知的地质因素，如地层破碎带、断层等。若不能预先了解隧道掌子面前方的不良地质情况，则可能在隧道掘进过程中会出现塌方等地质灾害，导致人身伤亡，造成巨大的经济损失。因此，在隧道开挖过程中，用地质雷达进行超前地质预报就显得尤为重要。通过超前地质预报，可以掌握掌子面前方的不良地质情况以及围岩的完整性等，避免地质灾害的发生，确保隧道施工的安全。
一、隧道超前探测的目的
其一隧道周围及掌子面前方的工程地质和水文地质情况对隧道施工的质量和安全关系重大"不良的地质条件极易引起隧道坍方。突泥涌水不仅在技术上给隧道施工带来极大的困难池常常因突发事故导致人身伤亡、设备损失、工期延误从而造成巨大的经济损失。其二油于普通工程地质勘察手段的局限性（如地表沉降观测、地表钻探、地表水文地质调查等）无法完全准确的查明洞身围岩状况，导致围岩划分的不准确无法准确知道施工"其三对已开挖段隧道围岩的地质分析、沉降观测、收敛观测也只能是通过当前的围岩岩性对前方围岩岩性的推测真实性不容易把握"只有结合超前地质预报的科学性检测和通过对围岩、支护的时空变形、应力、压力的量测数据分析，才能对隧道支护状态进行评价预报险情!评定设计的合理性反馈设计，及时变更设计"
二、工程概况
坪子上隧道位于遵（遵义）赤（赤水）公路白腊坎至茅台高速公路第四合同段坪子上村附近，为分幅隧道。左幅隧道进、出口里程分别为ZK22+995--ZK24+067，全长1072m；右幅隧道进、出口里程分别为YK22+950--YK24+072，全长1122m。隧道区处于贵州高原北部边缘向四川盆地过度的斜坡地带，为溶蚀、侵蚀中低山地貌。隧道区地形高差介于914--1258.5m，相对高差344.5m；隧道进口位于一谷地边侧，坡度15b--20b，隧道所经地段的高程1100--1187.40m，相对高差88m，隧道出口位于一冲沟边缘。区内基岩少有出露，坡上植被发育，为灌木林。
隧道区存在的不良工程地质问题：第一，隧道区基岩主要为粉砂质泥岩，其风化破碎强烈，力学性能不稳定，加之岩层产状平缓，成洞条件不利。第二，隧道出口地形坡度较陡，约35b--47b，虽为逆向坡和直交坡，但岩石破碎，施工中洞引道平基切坡易产生崩塌和滑坡，危及施工人员安全。第三，拟建隧道区未发现有断层通过，下伏粉砂质泥岩岩性较单一，岩体厚度大，连续稳定，场地整体稳定性较好，但隧道段地下水埋藏较浅、较丰富，因此隧道在施工过程有水。
三、地质雷达超前地质预报的基本原理
隧道超前地质预报可以探明工作面前方一定范围内的地质情况，提前做好相应防范措施，因此，隧道超前地质预报为隧道安全施工发挥很大的作用。目前，超前地质预报的常用方法有地质调查法、超前钻探法、物探法、超前导坑法。而在实际预测过程中，每种方法都有局限性，甚至部分预报方法存在失真现象，导致预报成果的误判。因此，在预报过程中，应根据隧道的工程地质与水文地质条件、地质因素对隧道施工影响程度及诱发环境问题的程度等，对隧道分段进行地质复杂程度分级。
地质雷达是一种较新的地球物理方法，是快速便捷、不影响施工的超前跟踪探测技术，它对上述不良地质条件有较好的探测结果。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆地质雷达俗称探地雷达，工作原理为：由控制单元向地层发射一组以某一频率为中心的高频电磁波，电磁波在传播的过程中，遇到不同电磁性介质分界面时，一部分电磁波能量会转换成反射波返回地面，另一部分能量则透过界面继续向前传播，再次遇到界面时，又一部分电磁波产生反射返回地面。在电磁波传播的过程当中，当遇到不同的岩层或岩层的节理发育程度不同时，电磁波的反射系数、衰减系数以及反射波频率是一样的。雷达天线接收器接收到反射波，并输送到控制单元，将信号进行显示，对电磁反射波信息进行分析，就可获得被探地层的层厚、岩层完整性以及岩层含水情况。
四、应用实例
笔者选择坪子上隧道左线及右线两个掌子面上探测结果进行预报分析。
（一）ZK23+062掌子面
在掌子面上布置条测线进行地质雷达测试。在隧道上台阶掌子面布置一条横向测线，对掌子面前方30m范围内的围岩结构进行超前地质预报，得到一组地质雷达波形图。
由地质雷达波形图分析：大部分区域反射波比较强，说明岩体裂隙发育，大部分岩层破碎；在测线纵深5m、10m、13m、19m、25m存在贯通横断面的裂隙带；测线0~3m纵深26~28m区域内反射波较弱，可能为含水裂隙区；其它区域基本正常。建议围岩级别为V级。在施工过程中应注意地质情况的变化，注意含水裂隙对围岩稳定性的影响，以免引起围岩落石，造成人员伤亡。并应根据实际情况及时对工作进行调整，并遵循短进尺、弱爆破、早支护、勤量测的原则，以保证施工人员的人身安全与工程质量。后经开挖证实，掌子面前方5m、13m、19m、25m处各发现贯穿整个隧道断面的压性节理面一个，预报结果与实际情况基本吻合。
（二）YK22+984掌子面
由地质雷达波形图分析：在纵深0 ~ 15m区域内反射波比较强，说明该区域岩体裂隙发育，大部分岩层比较破碎；在测线纵深13m处存在一条贯通整个横断面的裂隙；在测线前方纵深20 ~ 28m区域内，反射波特别弱，可能为存在裂隙水的富水区，在施工过程中应注意裂隙水对围岩稳定性的影响，早支护，以免发生滑石，造成人员伤亡。
后经开挖证实，预报结果与实际情况基本吻合。尤其在掌子面前方20--28m区域，岩石非常破碎且含有大量的裂隙水。由于施工方没有重视预报结果，未及时进行支护，导致在围岩比较破碎的裂隙水富水区开挖时，该段区域出现小范围的塌方，延误了工期，造成了一定的经济损失，所幸并未造成人员伤亡。
结语
综合分析，第一，由于地质雷达探测结果受到诸多因素的影响，如掌子面不平整等，所以在超前地质预报工作中，应当根据工程的实际情况选择地质雷达测量参数，并结合隧道开挖掌子面的情况和隧道区域地质情况对测试结果进行综合分析。第二，地质雷达是一种正在不断发展的无损探测技术，对不良地质状况的探测效果良好。但是受各种因素的影响，其准确率不可能达到百分之百，对雷达图像异常情况的解释判断，需要积累大量的实际经验。第三，不同的不良地质状况，可能有相似的雷达图像，要注意结合掌子面地质观察，才能提高判断的准确性。
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论文作者:丘江河
论文发表刊物:《基层建设》2018年第6期
论文发表时间:2018/5/17
标签：隧道论文; 地质论文; 超前论文; 围岩论文; 裂隙论文; 岩层论文; 反射论文; 《基层建设》2018年第6期论文;