（1.清华大学土木工程系 北京海淀 100083 2.国家铁路集团武广高铁公司 湖北武汉 430212 3.中铁咨询公司 北京丰台 100061 4.中铁十八局集团第三工程有限公司 河北涿州 071000 5.中铁十八局集团第五工程有限公司 天津塘沽 300450）
【摘要】随着我国铁路事业不断发展，在展开富水岩溶区隧道施工当中，为了能够保障施工质量，必须要积极采用超前地质精准预报施工技术，如地震波反射法、地质雷达法、钻探法等等，综合利用这些地质精准预报技术，才能够掌握岩溶隧道实际情况，为工程后续施工奠定标准。本文首先提出岩溶与岩溶隧道概念，进而提出三维模式岩溶隧道超前地质精准预报施工技术。
关键词：岩溶隧道；三维模式；超前地质精准预报；施工技术
引言
在社会经济持续发展背景下，当今新建铁路工程的地形、地貌、地质环境都十分复杂，这也对高速铁路建设提出了更高的要求。在高速铁路建设中，很多岩溶你那地区需要修建隧道，作为铁路工程建设的难点，如何保证岩溶隧道施工质量是需要重点考虑的问题。据不完全统计，80%岩溶隧道施工中都会遇到水害，而因为水文、地质问题造成的停工时间占据总工期的30%。这就需要采取超前地质精准预报施工技术，提前掌握岩溶隧道施工情况，合理采取解决措施，这样才能够保证岩溶隧道工程施工的综合效益。
1岩溶及岩溶隧道概念
1.1岩溶
岩溶是由地表水、地下水对可溶性岩石化学溶解作用或机械破坏作用造成的地质现象。也是出现“奇峰异洞”的自然现象。可溶性岩石包括碳酸盐类岩石、硫酸盐类岩石、卤盐类岩石。
1.2岩溶隧道
岩溶隧道是指隧道周围主要是岩溶区。由于岩溶隧道的形成条件，因此周围存在风化、裂缝的岩溶都已经被溶解或崩塌，产生溶洞，未溶解的为完整性基岩，相对较为稳定。通常岩溶隧道周围的围岩都是Ⅰ级、Ⅱ级。结合岩溶发育特性、管道分布，导致岩溶隧道时常伴有突水、涌泥等地质灾害，施工难度非常大。
2.三维模式岩溶隧道超前地质精准预报施工技术
三模模式岩溶隧道超前地质精准预报技术主要是利用相应的检测仪器，反映出隧道岩体的具体情况，并采取相应的解决措施。其主要表现在：
2.1地震波反射法
该方法是通过人工发出地震波，地震波会在不均匀地质条件下产生不同反射波，从而形成三维模型反应前方地质状况。在掌子面前方百米处地震波检测仪确定不良地质的规模、部位、性质等。如图1所示。
在隧道两侧边墙位置色设置24个炮眼，间距控制1.5m，孔深为1.5m，向下倾斜15°左右，与隧道轴向相垂直，孔口和隧道底部距离为1-1.5m，接收器和炮眼之间的距离相同。每个爆破孔装药30g。第一个爆破孔与接收器之间保持20m距离，接收器孔深度为2.4m，孔径为35mm左右，孔口与隧道底部间距1m，向洞口方向倾斜度为10°，向下倾斜15°。在布置完成之后，即可以此展开轻微爆破震动。地震波会在隧道岩体中传播，如果地震波遇到了岩石阻抗差界面，会反射部分地震波，部分信号投射进入到前方介质当中。所反射的地震波信号会被高灵敏度地震检测波接收。此阿勇TSPwin软件处理地震波，即可检测到前方的不良情况。
图1 地震波反射法
2.2地质雷达法
如图2所示。该方法的原理是电磁波在隧道卡瓦面前方岩体反射和传播，根据电磁波传播速度、反射脉冲展开的地质超前预报方法，可以检测前方30m岩体地质状况。在使用地质雷达法进行预报当中，雷达向前方掌子面岩体发射高频电磁波，电磁波在不同岩体介质中传播时，会因为介电常数不同产生反射、折射，并返回掌子面，雷达负责接收这些电磁波信号，并形成雷达图像。根据图像内容即可判定前方岩体的地质状况，掌握前方岩溶、断层破碎带、软弱夹层等不良地质。
图2 地质雷达工作原理图
2.3红外探测法
红外特侧法是利用任何物质都会向外发射红外电磁波原理，对红外信号进行接收、分析即可掌握前方地质情况的物探方案，可以检测掌子面前方30m岩体是否有水及其方向。在使用红外探测过程中，掌子面后60处，每隔5m位置探测一次，总共探测12次，如图3所示，每次探测流程为左边墙、左拱腰、拱顶、右拱腰、右边墙、隧底中线，断面测点布置如图4，12个断面分别沿着轴线方向形成6条测线曲线，分别为左边墙、左拱腰、拱顶、右拱腰、右边墙、隧底中线。待到探测曲线呈现出稳定变化波动曲线时，表明掌子面前方检测岩体中没有水；如果探测曲线波动较大，即可判定掌子面检测前方水体以及具体位置。
图3 红外探测断面
图4 红外探测断面测点布置图
2.4超前水平钻孔
该项技术是在开挖前使用水平钻对掌子面前方岩体情况进行检测，钻孔深度为40m左右，在隧道断面中布置一个超前水平钻孔，并在隧道周围均匀布置四个。如图5所示。
超前水平钻探过程中，将掌子面用喷射混凝土封闭，对钻孔位置进行检测，安装并固定钻机和钻杆，启动试钻。在明确了钻孔位置和钻孔方向之后，即可安装止水装置、孔口管。在钻进当中，要时刻关注钻孔的出水量、出渣量以及钻进深度，记录钻进中的各项参数和数据。结合超前钻孔资料对围岩前方岩体发育状况进行分析预测，确定前方涌水量以及地下水发育状况，根据不同状况采取相对应的开挖方案和支护措施。
图5 超前水平钻孔示意图
2.5加深炮孔
加深炮孔主要是利用隧道开挖工作面炮眼钻孔加深方式来探测前方岩溶地质状况，通常情况加深炮孔深度大约为5m，掌子面上均匀布置10个加深炮孔。如图6.在隧道掘进当中，在循环钻进炮眼过程中要选取10个炮孔，使用5m加深钻探测孔，每次掘进循环尺度控制在3m以内，这样既可确保钻孔位置与不良地质之间保持2m的安全距离。在钻进过程中需要严格记录钻孔参数数据，结合掌子面前方岩石具体表现情况，从而采取有效的应对措施。
图6 加深炮孔示意图
结束语
综上所述，在科学技术不断发展背景下，岩溶隧道超前地质精准预报施工技术也呈现出多元化发展趋势，综合利用各类超前地质精准预报技术，展开全面评定与分析，通过相互印证从而掌握掌子面前方岩溶情况、地质条件、发展态势，得出超前地质精准预报结果，及时调整隧道开挖方案，做好支撑防护措施，确保岩溶隧道的施工安全。
参考文献
[1]马辉, 陈寿根, 谭信荣. 岩溶隧道施工综合超前地质预报技术研究[J]. 四川建筑, 2011, 31(2):167-169.
[2]雍袤, 邓辉, 唐印. 浅谈综合超前地质预报技术在岩溶隧道中的应用[J]. 甘肃水利水电技术, 2014, 50(9):987-988.
[3]程路明. 隧道超前地质预报三维成像技术研究[D]. 2016.
（上接第239页）
同时，最大程度上规避安全事故出现。我国电子科技领域蓬勃发展，作为采煤机主要技术，电牵引采煤机操作简单，结合作业要求设置参数，可以有效降低人力、物力和财力投入，带来更大的效益。
4.5电力需求侧管理平台在煤业中的应用
电力需求侧管理平台是主要配用电设备上安装电力能效监测终端，通过计算机与通讯网络在线监测各配用电设备的电力、电量和电能质量数据，将实测的数据保存到数据库中，通过一定时间的数据积累，对数据进行分析并备份，准确报告煤矿机电实际能耗、电能质量、电力污染和电能效率等状态。
结束语
综上所述，煤矿机电技术开发利用过程中，通过对各个环节的有效监控分析，调整数据资源的配置，加强生产活动的有序开发。分析自动化技术开发下的支配操作模式，结合操作重点和检修维护标准要求，逐步降低作业成本，加强维护维修操作生产安全水平，最大程度的降低危险系数，解决煤矿作业的综合实施效率和效益水平。
参考文献：
[1]吕冬冬.煤矿机电技术管理在煤矿安全生产中的应用[J].能源与节能,2019(07):176-177.
[2]孟利权.机电技术在煤矿机械中的应用[J].当代化工研究,2019(06):138-139.
[3]谢建坤.煤矿现代化机电技术管理创新[J].山东工业技术,2019(11):78.
[4]贺磊.煤矿机电技术管理在煤矿安全生产中的运用[J].当代化工研究,2019(03):130-131.
[5]梁先.煤矿机电技术一体化技术的应用[J].机械管理开发,2017,32(07):167-168.
论文作者:高,军1,2,林,晓3,陈拥军4,王伟4,翁小川
论文发表刊物:《防护工程》2019年13期
论文发表时间:2019/11/12
标签：岩溶论文; 隧道论文; 地质论文; 超前论文; 地震波论文; 钻孔论文; 精准论文; 《防护工程》2019年13期论文;