喀斯特地区隐伏岩溶探测方法综述

2020-06-03 17:23王明海
科技视界 2020年13期
关键词:喀斯特测线溶洞

王明海

摘 要本文简要介绍了喀斯特地区开展的岩溶隧道工程项目,针对隧道洞身周围岩溶发育情况,详细探讨隐伏岩溶探测方法,并且重点讲述地质雷达探测技术,分别从地质雷达探测、地质钻孔、开挖揭示等方面分析喀斯特地区隧道施工隐伏岩溶探测方法,试图为喀斯特地区岩溶隧道施工提供助力。

关键词喀斯特地貌;地质;地质雷达

0 引言

隧道隱伏岩溶探测,是一项查清喀斯特地区地质安全问题的技术,旨在保障隧道施工的安全性,科学开展工程方案设计,为施工信息化发展提供数据基础。隧道隐伏岩溶探测的目标为:测定喀斯特地区岩溶隧道的地质情况,加强对隧道岩溶问题进行探测,为铁路运营提供安全保障。

1 工程情况

1.1 工程简介

新建贵南高速铁路白秀山一号隧道,全长3374m,最大埋深270m,局部埋深13m,于隧道出口距离线路左侧25m处设置一座泄水洞,长748m,洞径4.5m×5m。该隧道为设计时速350Km/h高速铁路双线隧道。根据地勘资料显示,隧区下伏基岩的主要成分为灰岩,隧址区位置覆有第四系全新统崩积、堆积(Q4col)块石土,冲洪积软土、黏土,坡残积(Q4dl+el)红黏土;下伏基岩为二叠系下统茅口组(P1m)灰岩;二叠系下统栖霞组(P1q)灰岩;石炭系上统(C3)灰岩。隧道区域内不良地质包括:岩溶、暗河、边坡顺层(进口位置左侧)、洞顶危石(隧道进出口位置),隧道下穿多处洼地,地下水丰富;全隧共下穿2处既有道路,6处溶蚀洼地;有2条地下暗河与线路相交。该隧道设计预测最大涌水量8.26万方/天,可能存在涌水突泥情况[1]。

1.2 施工现场

案例1:在隧道进口作业面施工期间,距离隧道进口里程为D2K408+983位置,上台阶开挖揭示在线路右侧开挖线外竖向发育一大型空溶洞,此溶洞为空溶洞,无水,溶洞洞壁可见有褐色黏土附着,溶洞深度无法探测,沿溶洞洞壁有一条10~30cm宽岩溶裂隙,横穿隧道开挖断面,延伸至线路左侧,根据溶洞走向判断,左侧空溶洞有向左侧延伸趋势。

案例2:在隧道出口作业面施工期间,下台阶左侧开挖至D2K411+205里程,开挖左侧边墙时揭示出一个空岩溶管道,已揭示溶洞纵向约5m(对应里程范围为D2K411+205~D2K411+210),已揭示横向宽度约10m,自左侧开口继续向线路左侧小里程延伸,溶洞呈垂直线路向右侧延伸,溶洞底标高,其整体呈左高右低,目测溶洞顶板位于上台阶底部,溶洞底部低于左侧仰拱底约6m,目前洞内干燥无水。

2 隐伏岩溶探测技术

2.1 探测基础

以上两处开挖揭示岩溶,均未完全揭示岩溶形态,无法确定溶洞对隧道的影响作用,无法制定有效的岩溶处理措施,难以保证施工过程中施工设备、人员的安全,甚至威胁铁路后期运营安全;另受施工工期影响,不具备长期观察溶洞属性的条件,难以判断水流量是否受季节变化影响,无法确定水流量大小等。

2.2 探测方法

利用SIR-4000型低频率天线地质雷达进行探测。现场根据岩溶大致走向,沿隧道纵向、横向分别布设测线,利用钢尺与红油漆按20cm做好距离标注。为确保探测结果准确性,相邻两条测线的布设距离控制在:50cm~100cm。调整雷达检测频率,让波形处于最佳状态,采用点测法进行探测[2]。

案例1:如图1、图2、图3所示,分析探测结果,测线6位置上根据雷达图像推测,测线长度约1~8m处,深约10~15m、26~30m范围岩体节理裂隙发育,裂隙间溶蚀发育,受到节理裂隙影响,造成岩层破碎现象。

案例2:如图4所示探测结果,测线4:位置上根据雷达图像推测,在测线长度约5~10m,深约5~8m范围岩体节理裂隙发育,裂隙水弱发育,裂隙间含水破碎区或溶蚀发育,岩体呈碎裂状,均受到节理影响,造成岩层破碎现象;在测线长度约9~13m,深约17~20m范围溶蚀发育,推测存在溶洞;测线内其他范围未发现异常区域。

2.3 钻探验证

为验证地质雷达探测结果的准确性,现场利用地质钻机进行钻孔验证,在雷达探测异常区域进行钻孔验证,案例1在测线6距离,测线长度6m处钻孔时,由于11~33m范围芯样不完整,揭示有串珠状溶洞;案例2:在测线4距离测线长度8m位置上钻孔,揭示有深14.5m填充型溶洞,填充物为黏土。

3 结论

喀斯特地貌因其复杂的地质构造和岩溶发育规律,使隧道掘进施工中存在诸多难以预测的工程地质问题。在保证探测精度和控制成本的背景下,选取适宜的物探方法进行隐伏岩溶探测显得尤其重要。本文通过贵南高铁白秀山一号隧道典型岩溶隧道段的探测结果,发现利用地质雷达能快速有效探测岩溶发育情况,节省地质钻孔及风枪钎探的时间,并取得良好效果。因此,在岩溶地区隧道的隐伏岩溶探测中,应选用低频率天线地质雷达,开展隐伏岩溶探测指导施工。

参考文献

[1]张光生,程江河,秦余顺.隧道隐伏岩溶施工期综合探测技术研究与应用[J].工程技术研究,2019,4(24):44-45.

[2]田云程,李海.铁路隧底隐伏岩溶综合物探技术应用[J].铁道勘察,2017,43(05):93-95.

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