隧道工程地質問題
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隧道工程地質問題范文第1篇
中圖分類號： U45 文獻標識碼： A
1工程概況
擬建木寨嶺隧道為渭武高速的控制性工程，位于甘肅省岷縣與漳縣的交界地段，穿越渭河一級支流漳河與黃河一級支流洮河的分水嶺木寨嶺。隧道采用分離式單斜設計，其中左線全長15205m，右線全長15160m，左右線間距40-50m，洞身最大埋深約629m。進出口高差約200m，平均坡降1.3%。隧道設三座斜井，長度1.2-1.8 km。
2隧址區(qū)工程地質特征
2.1 地形地貌
木寨嶺隧道位于西秦嶺低中山區(qū)，穿越漳河與洮河的分水嶺木寨嶺。隧址區(qū)海拔較高，山勢陡峻，溝谷深切呈“V”字型，自然坡度多大于50°。地面高程2416～3133m，相對高差717m。山脊巖體，風化嚴重，節(jié)理發(fā)育；山坡為坡積、殘積及第四紀薄層風積黃土覆蓋，水土流失比較嚴重；溝谷狹窄，少階地。
2.2 地層巖性
隧址區(qū)地層巖性復雜，主要有第四系全新統(tǒng)坡洪積碎石土，古近系砂礫巖，二疊系砂巖、炭質板巖和石炭系砂巖、礫巖、炭質板巖，斷層壓碎巖等。其中炭質板巖分布占全段約80%。
2.3 地質構造
隧址區(qū)位于秦嶺-昆侖緯向構造體系，屬西秦嶺地槽褶皺系的中支秦嶺海西―印支褶皺帶。構造線總體呈東西―近東西向南凸的弧形展布。區(qū)內褶皺帶活動強烈，走向斷層發(fā)育，地質構造極為復雜，類型多樣。與與木寨嶺隧道有關的構造帶主要為大草灘復背斜構造帶，褶皺特征：軸線呈 NWW―EW 向的“S”形展布，長 200 余公里，寬 20-40km，核部為上泥盆統(tǒng)、兩翼為石炭系、二疊系地層，其翼角為50-70°。該構造帶由一系列斷層束和褶皺帶組成。
木寨嶺隧道全部位于大草灘復背斜南翼，與之有關的斷裂主要為美武-新寺斷裂帶F1。斷層走向100-115°，以北傾為主，傾角30°～70°，壓扭性特征顯著，曾發(fā)生過向西錯動，由多條行的斷層束組成。根據(jù)現(xiàn)場調查，隧址區(qū)發(fā)育有多個褶皺構造和十余條斷層構造，其中褶皺主要有大坪背斜、大坪向斜、大坪南背斜、大坪南向斜、南水溝背斜和南水溝向斜；斷層主要有f1、f2、f3、f4 、f5、f6 、f7、f8、f9 、f10、f11和f12，這些斷裂按其展布方向以北西西向為主，大多數(shù)被第四系松散層覆蓋，但地貌上比較明顯。
2.4水文地質特征
隧址區(qū)地下水的形成受地形地貌，巖性、構造、氣象等多種因素控制和影響，特別是在構造作用下，斷層破碎帶，褶皺帶，節(jié)理密集帶、巖性接觸帶，以及在灰?guī)r帶溶蝕發(fā)育區(qū)為地下水的貯存運移創(chuàng)造了良好的內部條件。本區(qū)地下水類型主要有第四系孔隙潛水，基巖裂隙水，灰?guī)r巖溶水等，其中以基巖裂隙水、特別是構造裂隙水分別最廣泛，富水性最好。
3隧道面臨的主要工程地質問題淺析
木寨嶺隧道穿越區(qū)地形地貌復雜，地層巖性變化大，地質構造發(fā)育（11條斷層帶和多個褶皺帶），水文地質條件復雜，總體工程地質條件差。根據(jù)該隧道長大深埋的特點及隧址區(qū)特有的工程地質條件，隧道將主要面臨以下工程地質問題，隧道勘察設計是應引起足夠重視。
3.1、構造復雜性及隧道圍巖穩(wěn)定性問題
木寨嶺隧道位于西秦嶺地槽皺系的北支秦嶺海西-印支褶皺帶，地質構造極其復雜。根據(jù)區(qū)域地質資料分析及本次工程地質調查成果，隧道穿越段發(fā)育有6個向斜、背斜構造和12條斷層破碎帶，分別為大坪背斜、大坪向斜、大坪南背斜、大坪南向斜、南水溝背斜和南水溝向斜；f1、f2、f3、f4 、f5、f6 、f7、f8、f9 、f10、f11和f12。這些褶皺和斷層破碎帶直接導致隧道穿越地層巖體破碎，洞身穩(wěn)定性差，且斷層帶的導水作用造成隧道涌水量大，易發(fā)生涌水事故。因此，查明隧址區(qū)構造帶的性質和特征及其對隧道圍巖穩(wěn)定性的影響是該隧道勘察的主要任務之一。
3.2、巖溶問題
根據(jù)本次工程地質調查成果，隧道里程AK211+040～AK211+600段為石炭系下統(tǒng)的灰?guī)r分布地段，石灰?guī)r在地下水滲流過程中易發(fā)生溶蝕現(xiàn)象形成溶洞。大中型溶洞的存在直接影響隧道施工時洞身的穩(wěn)定性，同時充滿地下水的溶洞易造成施工時的突然涌水事故。因此，是否有溶洞存在及溶洞的分布特征和充水情況也是該隧道勘察需查明的關鍵性工程地質問題之一。
3.3、水文地質及隧道涌水量預測問題
水文地質條件是隧道設計的基本地質依據(jù)之一，且涌水災害時隧道施工中最主要的災害之一，嚴重危及隧道施工安全，影響施工進度。木寨嶺隧道地表溝谷發(fā)育，隧道穿越地層變化較大，且發(fā)育多條構造破碎帶。這樣構造破碎帶極易成為地下水賦存及導水通道。因此，查明隧址區(qū)的水文地質條件并準確的預測隧道涌水量也是該隧道勘察的關鍵性任務之一。
3.4、高地應力及軟巖大變形問題
根據(jù)區(qū)域地質資料分析，并參考蘭渝鐵路木寨嶺隧道實測地應力資料，木寨嶺穿越區(qū)屬高地應力-極高應力狀態(tài)。高地應力對硬質巖易產生巖爆，影響施工安全；對軟質巖易造成洞身圍巖大變形，影響隧道施工安全和施工質量。跟據(jù)蘭渝鐵路木寨嶺隧道及G212國道木寨嶺隧道開挖調查情況來看，隧址區(qū)圍巖主要為較軟巖及軟巖，其最主要的工程地質為軟巖大變形問題。因此，查明隧址區(qū)地應力分布狀態(tài)及分布特征也是該隧道勘察的關鍵性任務之一。
4結論
綜上所述，渭武高速木寨嶺隧道工程地質條件復雜，面臨的主要工程地質問題有構造復雜性及隧道圍巖穩(wěn)定性問題，巖溶問題、水文地質及隧道涌水量預測問題和高地應力及軟巖大變形問題。隧道勘察時需引起足夠的重視，并對以上工程地質問題采取針對性的勘察措施，以確?？辈炀葷M足設計要求。
參考文獻：
[1] 中交第一公路勘察設計研究院有限公司.JTG C20－2011,公路工程地質勘察規(guī)范[S]
[2]巨小強,木寨嶺隧道越嶺區(qū)區(qū)域地應力特征分析及應用[J],西部探礦工程；
隧道工程地質問題范文第2篇
關鍵詞：水文地質；隧道工程；勘察
中圖分類號：P641文獻標識碼： A
引言
工程勘察是為滿足工程設計、工程施工以及維護需要而開設的以研究水文、地形以及地質狀況為主的勘探測試工作。其中，水文地質是勘察工作中一項非常重要的內容。是否能夠在進行勘探測試過程中準確了解地下水及地下水的變化情況，是否能夠掌握水文地質的發(fā)展規(guī)律，對于工程規(guī)劃和工程設計施工工作起著直接決定作用。若水文地質勘察工作做不好，那么不僅會影響工程的正常施工，還會直接影響工程的使用功能。本文就水文地質在隧道工程勘察中的技術進行分析與討論，以促進隧道工程的質量。
一、水文地質評價內容和勘測參數(shù)
（一）水文地質評價內容
工程地質勘察中水文地質評估內容在以往的工程勘察報告中，由于缺少結合工程的設計和工程施工需要評價地下水對巖土工程的作用和危害在很多地區(qū)已發(fā)生多起因地下水造成工程出現(xiàn)質量問題，發(fā)生安全事故的幾率較大，總結以往的經驗和教訓，在今后在隧道工程勘察中，對水文地質問題的評價主要考慮以下內容：
1.掌握隧道工程地下水運動基本情況。具體是指對隧道工程地下水長期的運動情況及其發(fā)展變化進行準確探查，然后在此基礎上預測隧道工程地下水對人類工程活動產生的影響，尤其是建筑物穩(wěn)定以及巖土性質的影響。
2.根據(jù)掌握隧道工程勘測數(shù)據(jù)制定科學合理的評價和防治方法。比如分析和總結地基基層壓縮層內的松散砂土數(shù)據(jù)后，依照這些數(shù)據(jù)預測其可能對工程產生的影響以及影響程度，如是否會出現(xiàn)流砂，程度如何等；又如分析深埋于地下水位之下鋼筋腐蝕情況(水的腐蝕)，預測腐蝕速度對工程質量的影響。
3.根據(jù)隧道工程的施工進程要求，隨時提供隧道工程水文地質的數(shù)據(jù)。
4.特殊情況應區(qū)別對待。比如對一些比較大型的，影響力較大的工程，若工程規(guī)劃和設計過程中發(fā)現(xiàn)地下水會對工程產生非常大的影響，那么這種情況下就必須要進行一次專業(yè)且全面的水文地質勘察工作。而對于一些因為缺乏水文地質資料而無法判斷水文地質具體情況的地區(qū)，若需要進行大型工程建設時，必須要首先設置地質勘察專門的觀測孔，并在確保得出有效水文地質數(shù)據(jù)后才能夠進行工程建設規(guī)劃和設計。
（二）勘測參數(shù)
1.測量規(guī)定
只要觀測過程中發(fā)現(xiàn)有含水地層，那么必須要測量地下水位；在泥漿鉆進背景下，需要把測水管放入含水層大約20cm左右的深度后再測量地下水位；若含水層有不止一層，那么若條件允許且有必要的情況下，可以首先進行止水處理，然后在進行地下水位測量；地下水流向和流速可以分別通過測量不同孔隙水位和采用批示劑方式進行測量。常規(guī)的注水和滲水試驗不需要深入地下水層去測量，只需要在已經鉆好的孔隙或者一些過度基坑中進行即可。而試坑方法則可以根據(jù)不同的巖土類型采用不同的方式，通常情況下粘性土和非粘性土（如砂土）可分別采用雙環(huán)法和單環(huán)法進行；進行抽水試驗室必須要進行降深處理，且一共需要進行三次。且為了確保水位的準確性，在測試不同水位高度時從始至終均需要使用同一個儀器測量，觀測孔和抽水孔的讀數(shù)要分別精確到毫米和厘米；為了確保壓水試驗能夠順利進行，壓水試驗應該嚴格按照巖層性質進行分級試驗。在進行孔隙水壓力測量時應該嚴格按照水文地質的具體概況進行測試點布置和選擇合適的測定方法，且所有的測定儀器和工具在安裝時必須要按照相關標準規(guī)定要求進行安裝。對于測試點得出的數(shù)據(jù)應該及時進行分析和總結，確保第一時間掌握水文地質異常情況，從而能夠更快的采取處理措施。
2.常用測量方法
工程勘察中水文地質探測需要測試的項目主要有水位、導水和滲水情況、釋水和給水系數(shù)、單位的吸水率以及毛細水上升的高度等。通常情況下，在得出這幾個項目的數(shù)據(jù)后就能夠較為準確的掌握該工程的水文地質狀況。這些測試項目的測量方法均各不相同，其中，水位測試通常采用的是探井觀測和鉆孔觀測兩種；毛細水位上升幅度則主要是采用試坑觀測的方式；導水和滲水系數(shù)的測試方法則主要有注水、滲透以及抽水試驗幾種；單位吸水率則一般是采用壓水和注水兩種試驗方式測量；釋水和給水系數(shù)主要以長期觀測和抽水試驗為主。這些方法均各有針對性，且只要能夠按照規(guī)范測量步驟進行測量，那么一般情況下測量結果數(shù)據(jù)都比較精確。
二、重視水文地質勘察，加強新技術運用
在隧道工程中，水害普遍存在工程中，除與隧道工程地質條件復雜及設計、施工等有關外，很大程度上與隧道工程前期地質勘察深度不夠有關。目前，部分勘察單位對隧道工程水文地質勘察力度不夠，僅作簡單調查和鉆孔抽水試驗，有的隧道工程在勘察的時候甚至連抽水試驗都不做，或隧道工程勘察的試驗數(shù)據(jù)失真，隧道工程設計只能憑區(qū)域資料和經驗定性分析，無法滿足隧道工程設計要求。
為了減少隧道工程中存在的=的水害，特別是長大深埋隧道工程，除了要有合理的隧道工程設計、科學隧道工程施工外，應重視隧道工程地質勘察工作，特別是隧道工程水文地質勘察，同時加強科研攻關和理論研究，廣泛采用國內外最新科研的隧道工程水文地質勘測成果，為隧道工程設計提供準確的防排水設計參數(shù)。
三、水文地質勘察技術方法
在隧道工程工程施工中，隧道工程水文地質勘察應重點查明隧址含水層、井泉分布、隔水層等水文地質條件，判明地下水類型、徑流、排泄、補給條件，地隧道工程下水對工程中混凝土和鋼結構的腐蝕性和洞身各段涌水量大小，特別對隧道工程中高水位富水隧道，涌水量是隧道工程設計、隧道工程施工非常重要的參數(shù)，直接關系到隧道工程建設成木和隧道工程的使用安全。
在隧道工程工程勘測證，常用勘察方法主要為水文地質測繪(包括地表水的調查、地層調查、水井調查、地貌調查、地質構造調查以及泉的調查、水質調查)、水文地質測試、水文地質鉆探、水文地質物探等。
在隧道工程勘測中，隧址區(qū)水體探測常用的方法有地質雷達技術、紅外線技術、水文地質法。隧道工程水文地質法從隧道工程地下水徑流、補給排泄通道方而，確定褶皺、裂隙密集帶、巖溶發(fā)育通道、斷層破碎帶等地質易發(fā)生涌水。地質雷達是探測隧道工程地下水的有效工具，地質雷達預報具有一定的準確度。紅外線勘測技術是一種輔助探水地質雷達技術，新型探測手段有激發(fā)極化法和瞬變電磁法，瞬變電磁法是遠距離探水有效手段，激發(fā)極化法是探測富水區(qū)有效的工具；比較實用的隧道工程探測手段有綜合探測法、EH4電磁成像法等。隧道工程巖體裂隙空間及滲透張量測試，隧道工程洞內和隧道工程地表水涌水量動態(tài)測試，富水隧道工程地段涌水預測、預報，水化學測試分析等隧道工程水文地質測試新技術在秦嶺隧道工程等勘察中得到成功運用。
結束語
綜上所述，水文地質條件測量在隧道工程勘察中占有非常重要的地位，在隧道工程勘察和隧道工程施工建設中起到了極為重要的作用。新形勢下隨著我國隧道工程勘察技術的不斷進步與創(chuàng)新，提高對隧道工程水文地質條件測量的重視度，為了在隧道工程建設前期切實做好水文地質勘察工作，就必須加大隧道工程相關技術人員的水文地質勘察力度，充分發(fā)揮水文地質在隧道工程勘測過程中的積極作用，提高隧道工程勘察的質量與效率。
參考文獻：
[1]王燕.工程地質勘察中的水文地質危害分析及對策研究[J].科技致富向導,2012,09:255+277.
[2]張志亮.綜合地質勘察方法在黃土梁峁區(qū)隧道工程中的應用[J].鐵道勘察,2010,02:67-69.
隧道工程地質問題范文第3篇
公路工程的建設需要跨越自然地質條件不同的區(qū)域，若公路經過山區(qū)或者河流區(qū)域時，需要開挖山嶺隧道或河底隧道。隧道的開挖技術與該地區(qū)的地質環(huán)境具有密切聯(lián)系，為保障隧道工程的安全性，應對需要開挖隧道的地區(qū)進行科學的地質勘探，為公路工程的規(guī)劃、設計及施工提供必要的依據(jù)和指導。
一、公路工程隧道地質勘探
(一)隧道工程地質勘探必要性
地質勘探是通過鉆探、電探、震探等一系列方法對構成地質條件的各個要素進行測試的一種技術，為煤田開采、石油開采、地下工程的建設等各項工作提供必要的技術參數(shù)。隧道是在天然地層中修建的建筑物，隧道工程建設的各個環(huán)節(jié)，如位置選擇、工程設計、施工技術等均與地質條件有緊密關系。以山嶺隧道為例，修建山嶺隧道時應對巖層地質構造、產狀、裂隙發(fā)育、風化程度、地層含水量、地層溫度、有害氣體等各個要素進行地質勘測，以決定隧道的深度、施工工藝及施工技術。對重點隧道工程，除常規(guī)的地質勘測外，還應進行區(qū)域性的工程地質調查、測繪及試驗;若地下水對隧道具有重大影響時，還應進行地下水動態(tài)觀測，計算隧道涌水量。隧道工程地質勘探工作主要關注的內容為隧道圍巖的穩(wěn)定性、地下水對隧道的影響、地層溫度的影響、有害氣體的組份、隧道位置及洞口位置的確定等。
(二)隧道工程地質勘探的主要內容
1．可行性研究階段的勘探
隧道工程的可行性勘探主要目的是了解項目所在地的地質特征、各工程方案的地質條件及其控制工程方案需要的主要地質參數(shù)，為工程的路線設計、橋位設計、方案的選擇、編制可行性研究報告提供準確的數(shù)據(jù)支持。這一階段的探測工作主要是踏勘，對多個可能方案沿路線進行實地調差，對重要工點進行必要的勘探，大致探明地質情況即可。一般需要進行勘探的工點有大橋、隧道、不良地段等。
2．初步勘探階段
初勘階段一般以物探為主，物探的測區(qū)一般在測繪范圍以內，當對物探解釋有重要的對比價值或參考價值時，可進行勘測追蹤，擴大測繪范圍。在測量范圍內，應按照物探方法，結合地形條件，對測線的方向、間距、測點的疏密、激發(fā)點與接收點的距離及布置形式進行設定。物探方法較多，對隧道工程進行物探時，可根據(jù)隧道深埋和下伏巖體特性，選擇合適的物探方法。電火花法、聲脈沖轟震器、旁側掃描聲納可用于水下隧道地質勘探;高分辨率反射法可用于深埋隧道的勘探;磁力、重力測量法則適用于礦體、煤層、采空區(qū)、溶洞、斷裂等特殊構造的勘探。分離式隧道一般沿隧道軸線縱向布置2－3條物探測線，兩洞口橫向測線可布置2條，根據(jù)隧道長度、地質條件確定測線長度和測點間距;整體式隧道可適當增加縱向和橫向測線。地質體或構造類型不同時，應設計2－3條物探測線穿過，每條測線的測點應在3各以上，若地質條件復雜時，可酌情增加測點數(shù)目。
3．詳細勘探階段
詳細勘探主要是進一步探測初步勘探階段未查明的地質問題，為后續(xù)工程的設計及施工提供必要的補充和校核，這一階段探測技術仍以物探為主，具體選擇方法可根據(jù)隧道所在地區(qū)的地形、地質條件決定。對山區(qū)巖質隧道進行探測時，應先進行地震勘探。進行地震勘探時，可沿隧道軸線布置一條以上的地震測線，以10－20m為間距設置測試點;若在測試過程中發(fā)現(xiàn)地質構造，可將測試點數(shù)據(jù)布置密度增加;兩洞口布置橫測線，測點距離設置為5m;若在洞口或洞身發(fā)現(xiàn)溶洞或其他構造破碎帶，可根據(jù)具體情況適當增加橫測線或測試點。公路為上下行時，對于地質條件簡單、巖性單一、無地質構造的短小隧道可作為一條隧道，組織勘探工作外，其余均應作為兩條隧道進行單獨勘探?？碧椒椒ㄈ缦?用聲波法對巖體的彈性縱波波速和橫向波速進行同時測定，用于計算巖體的彈性特征值;測試巖石試件的彈性波速，以計算巖體的完整性，從而判定圍巖的破碎程度;在進行地震勘探時，若發(fā)現(xiàn)明顯的地質構造或溶洞時，可利用其他方法進行再次勘探，以供驗證;采用電探時，可沿隧道軸線設三條測試線，其中兩側的測試線與主測線的間隔距離為20m，測點間距為20m;洞口設置橫測線，間距為10－30m;對水下地質進行物探時，應根據(jù)水域的水底地形、水體流蘇、水體深度等情況決定物探方法的選取，一般可采用多種方法進行綜合探測，勘探主線至少為2條，橫測線可根據(jù)水流方向布設，至少為3天，測點間距應小于陸上物探測點間距。
二、隧道工程地質勘探測試項目
隧道工程地質勘探測試項目主要包括地應力、巖土力學、水文地質、水質分析以及其他綜合測試。地應力測試方法多采用水力壓裂法，其他方法可作為輔助方法。巖體內部應力狀態(tài)存在一定的差異性，可利用應力試驗，并結合巖體組份的分析及構造分析，對巖體的主應力方向進行確定，巖土的力學試驗常用測定標準為《公路工程地質勘察規(guī)范》;隧道工程在建設過程中，需要大量的鉆探操作，地質勘探孔的設定應考慮水文地質試驗孔的設定情況，地質勘探孔終孔可作為后期的水文地質試驗的觀測孔，若發(fā)現(xiàn)鉆探孔終孔含有大量地下水，應考慮進行專業(yè)的水文地質勘探，以獲得水文地質參數(shù)。對隧道內的主要含水層取樣進行水質分析，看是否滿足生活、工程、消防用水的要求，一般測試樣品為1－3組。綜合測井是配合鉆孔，利用聲波測井和放射測井的方法，從多個方面獲得隧道圍巖工程所需的地質、水文等各項參數(shù)。
三、總結語
隧道工程地質問題范文第4篇
關鍵詞：公路隧道 地質超前預報 地質雷達
1 引言
在山嶺公路隧道施工中，隧道工程地質對隧道施工的安全性具有十分顯著的影響，因此，預先掌握隧道掌子面前方的地質情況，對保障施工安全，預防塌方、涌水、突泥等災害，優(yōu)化施工工藝和設計參數(shù)具有十分重要的意義。隧道施工過程中的超前預報工作是隧道施工過程中的一個重要組成部分，是實現(xiàn)合理的施工組織，避免意外事故，保證施工安全和質量，加快施工速度，按期完成隧道施工任務，節(jié)約工程投資的必要保證。
2 隧道工程概況
鹽水坳隧道位于廣東省梅州梅縣與梅州大埔縣交界處，本隧道為小凈距分離式短隧道，起止樁號左線ZK36+596～ZK36+885，長289m；右線K36+610～K36+895，長285m。隧址區(qū)屬于華南褶皺系粵東北-粵中拗掐帶之永梅凹褶斷束內，所見晚古生代地層褶皺為過渡型褶曲，上部被上三迭-下侏羅統(tǒng)地層不整合覆蓋，形成于印支運動，伴有永梅區(qū)域動力變質巖帶的發(fā)育，并為中、新生代巖漿巖、火山巖、紅色盆地和斷裂所疊加，形態(tài)不完整；隧址區(qū)屬于單斜地層，傾角16～25°，巖性為侏羅系金雞組砂巖、泥巖。
3 超前地質預報的方法和原理
物探法是目前隧道地質超前預報較為先進的方法，主要有聲波測井法、聲波透射法和波反射法，其中以基于波反射法的地質雷達和Tgp最為常用。波反射法主要是利用聲波、超聲波、地震波及電磁波在地層中傳播、反射，然后通過信號采集系統(tǒng)接收反射信號，借助分析軟件解譯隧道掌子面前方反射界面（斷層、軟弱夾層等）距隧道掌子面的距離進行預報。本文主要介紹地質雷達方法。
地質雷達（Ground Penetrating Radar ，簡稱GPR）方法是一種用于探測地下介質分布的廣譜（1MHz—1GHz）電磁技術。地質雷達用一個天線發(fā)射高頻電磁波，另一個天線接收來自地下介質界面的反射波。通過對接收的反射波進行分析就可推斷地下地質情況。
對于不同深度、不同巖性的探測目的層與目的物，在應用地質雷達檢測時，需選擇相應頻率的天線和適當?shù)膬x器參數(shù)。要探測到較深的地質情況，就必須選用相對較低頻率的天線，本工程檢測選用了100MHz天線。
在掌子面上布設測線或測點，由天線向地層中發(fā)射一定強度的高頻電磁波，電磁波在傳播過程中遇到與周圍電阻抗有差異的地層或目標體時，部分能量反射回來，被接收天線所接收，通過分析雷達圖像特征，預測前方圍巖情況。該方法分辨率較高，方向性較好，能夠分辨出較小規(guī)模的地質異常，能及時預報出掌子面附近的破碎帶、溶洞及賦水等不良地質情況。地質工程師根據(jù)區(qū)域地質知識和經驗，綜合分析判斷，對掌子面前方的地質情況進行預測，并對地質預報儀及地質雷達探測出的地質現(xiàn)象做出合理的解釋。
現(xiàn)場預報時，采用SIR-3000型地質雷達沿掌子面進行測試，每次預報范圍10～35米。
4 超前地質預報的具體應用
掌子面里程K36+820，圍巖由強風化砂巖組成，巖體破碎呈塊～塊碎狀結構，節(jié)理裂隙較發(fā)育，強度及穩(wěn)定性差，整體穩(wěn)定性較差，本次采用了連續(xù)線測及點測試方法，測線、測點布設見下圖
圖1雷達測線及測點布設圖 圖2 雷達測試波形圖
本次雷達預報探測范圍K36+820～K36+855段計35米，從點測及線測結果來看：本測段范圍內雷達反射波波幅及相位變化不大，預計該段圍巖特征與目前掌子面基本相似，巖體破碎，節(jié)理裂隙較發(fā)育，強度及穩(wěn)定性差，受構造影響嚴重，拱頂巖體組合受震動易掉塊、坍塌，巖塊結合性較差，整體穩(wěn)定性較差。相比較而言，距目前掌子面5～15米（即K36+825～K36+835）范圍雷達電磁波反射較強，反射界面較多，預計本段范圍內節(jié)理、裂隙極發(fā)育，呈碎～碎狀結構，層理明顯，圍巖較破碎，含水量稍大或存在夾層，圍巖整體穩(wěn)定性較差。拱頂層面組合受震動易掉塊、坍塌，應根據(jù)炮孔鉆進情況謹慎掘進，并注意加強支護，做好施工安全監(jiān)控。
5 結語
目前，鹽水坳隧道已經貫通，由于經濟技術水平的限制，期望在施工前的勘測設計階段，將所有可能存在的不良地質問題搞清楚是極其困難的。為了保證隧道快速、安全、經濟、順利進行，避免或者盡可能的減少地質災害的產生，隧道超前地質預報是強有力的保證。本文就鹽水坳隧道工程的特點只簡單闡述了地質雷達方法，對于不同的隧道工程，應根據(jù)隧道工程自身的地質特點及問題選用合適的超前地質預報方法，以針對工程的特點滿足其準確性及針對性。
參考文獻：
[1]張建華.地質雷達在隧道施工質量無損檢測中的運用【J】.山西建筑，2010，36（5）：334-335
隧道工程地質問題范文第5篇
關鍵詞：北凹山隧道 超前地質預報 雷達圖像 圍巖分級
引言
汾陽至邢臺高速公路山西境內平遙至榆社段隧道工程眾多，地質條件復雜，施工難度大，工期緊。斷層破碎帶、軟弱夾層、富水帶、溶洞等不良地質體給隧道施工造成極大的困難。因此在隧道施工過程中，提前探測隧道前方的地質變化，為施工提供相對準確的地質資料，及時調整施工工藝是非常重要的。
地質雷達憑借其具有速度快，成本低，分辨率高，無損傷性探測，經濟方便等特點，在隧道工程的地質超前預報中具有廣闊的應用前景。
1、工程概況
1.1概述
北凹山隧道位于榆社縣河峪鄉(xiāng)牛村和箕城鎮(zhèn)桑家溝之間，左線全長1554米；右線全長1427米。地面海拔高程1168～1314米，相對高差146米，北凹山隧道洞身最大埋深157.8米[1]。北凹山隧道采用上下行分離4車道設計標準，設計行駛速度80公里/小時，有效凈寬10.25m，凈高5.00m。
1.2工程地質條件
北凹山隧道穿越構造剝蝕中山區(qū)，地形起伏較大，溝壑縱橫；微地貌為基巖山梁、陡坎、沖溝緩坡；總體上具上陡下緩、局部有小型緩坡、平臺分布的特征。隧址區(qū)基巖，其出露地層為中生界三疊系中統(tǒng)銅川組（T2t）砂巖、泥巖，二馬營組（T2e）砂巖、泥巖，第四系全新統(tǒng)（Q4）松散堆積層。
隧址區(qū)地層主要有砂泥巖互層組成，節(jié)理裂隙發(fā)育，層間粘結力差，潛水位埋藏深，含水層巖性為三疊系砂巖、砂質泥巖。
1.3不良地質問題
1.3.1斷層破碎帶
位于隧道里程K72+110處有發(fā)育斷層，斷層走向30°，傾向120°，傾角80°，寬度5米，斷距10―20米，上下盤均為三疊系二馬營組砂巖、泥巖。
1.3.2軟弱夾層
北凹山隧道巖性以砂巖泥巖互層為主，中厚層構造，中風化，呈塊～塊碎狀結構，受構造影響，節(jié)理、裂隙較發(fā)育，層理明顯。
1.3.3富水帶
在北凹山隧道個別地段，存在砂巖碎石夾土狀結構，節(jié)理裂隙較發(fā)育，呈碎裂狀結構；此地質條件易產生裂隙水滲漏，圍巖含水量較高，形成富水帶。
2、雷達測線布置及參數(shù)設置
2.1測線的布置
為詳細了解掌子面前方巖層的分布狀況，并結合雷達天線發(fā)射電磁波的特征，水平方向和垂直方向各布置2條測線[2]。具體布置情況如圖1所示。
2.2參數(shù)的設置
探地雷達的參數(shù)設置主要有：（1）天線頻率f，探測深度隨著天線中心頻率的減少而增大，取f為100MHz；（2）時窗W，時窗選擇主要取決于最大探測深度與地層電磁波速度，取W為610ns；（3）采樣率 ，采樣率是記錄反射波采樣點之間的時間間隔，采樣速度至少要達到無線中心頻率的3倍，故 為512samp/scan；（4）介電常數(shù) 描述了介質的極化特性，該隧道巖性主要為砂巖泥巖互層，故 定為6.8。
參數(shù)具體情況見表1：
3、不良地質體的探測結果
3.1斷層破碎帶
斷層為當巖層受力破裂后，破裂兩側巖體發(fā)生了明顯位移的斷裂構造。在北凹山隧道里程為K72+110～K72+115段計5米，高度20多米的范圍內，存在斷層破碎帶。由于斷層破碎帶引起的雷達圖像震波，雷達波形圖在該處的變化異常明顯，呈同相軸斷錯的特征。具體情況見圖2：
3.2軟弱夾層
軟弱夾層在雷達測試圖像中的顯現(xiàn)特征主要有：當雷達電磁波傳播到軟弱夾層時，會產生較強的界面反射波；在穿越軟弱夾層的過程中會產生繞射、散射、波形雜亂、波幅變化大。具體情況見圖3：
3.3富水帶
在北凹山隧道個別地段，存在砂巖碎石夾土狀結構，節(jié)理裂隙較發(fā)育，此地質條件易產生裂隙水滲漏，圍巖含水量較高，易形成富水帶。
富水帶在雷達測試圖像中的顯現(xiàn)特征主要有：雷達反射波在該處出現(xiàn)強反射，波形紊亂，電磁波衰減速度加快，會產生一強反射面。具體情況見圖4：
4、北凹山隧道的圍巖分級
隧道圍巖分級其主要依據(jù)是把握巖性和巖體結構，并結合施工中地質問題作為修正。巖性的判別上主要是判定巖石堅硬程度，并著重考慮巖石風化程度；巖體結構方面，主要觀察其結構是否屬于散體結構、碎裂結構、鑲嵌結構、次塊狀結構、塊狀結構和整體結構。
根據(jù)北凹山隧道的實際工程特點，結合巖石的堅硬程度、完整性和聲波縱波速度進行圍巖基本分級，并考慮斷裂破碎帶、軟弱夾層、富水帶等因素進行修正。具體情況見表2：
從表2可以看出，北凹山隧道實際施工過程中圍巖級別要比勘察設計階段所預測的情況稍差一些，穩(wěn)定性較差的Ⅵ、Ⅴ級圍巖所占隧道長度比例大大增加。可見，根據(jù)探地雷達的探測結果，為施工提供相對準確的地質資料，及時調整施工工藝，減少和預防了工程事故的發(fā)生。
參考文獻：
[1]山西交科公路勘察設計院．汾陽至邢臺高速公路平榆段北凹山隧道設計文件[R]．2008.10．
[2]楊川福．探地雷達在攀田高速公路隧道施工中的應用研究[D]．西安：長安大學公路學院，2008．
[3]長安大學平榆高速公路隧道監(jiān)控第三項目部．平榆高速公路工程地質超前預測報告[R]．2010
