高永禄
云南工商学院，云南 昆明 651701
摘要：隧道施工穿越岩溶地区时经常会发生塌方、突水突泥等地质灾害，不良地质体规模和位置的准确预报和相应预防措施的采取是避免地质灾害发生的最有效办法。扎实的地质知识对于判断隧道前方不良地质体有着非常重要的作用。针对常见的地下岩溶总结了各自的形成条件和特征，以及隧道从其不同部位通过时会发生的地质灾害，通过现场实例进行了验证。研究旨在加强对地下岩溶的认识，提高超前地质预报的精度，给预防措施提供指导性的意见，最大程度地降低地质灾害的发生。
关键词： 岩溶地区；隧道工程；超前预报；不良地质体
1 前言
隧道施工中经常会发生塌方、突水突泥等地质灾害，不仅影响了施工工期，更主要是造成大量的财产损失和人员的伤亡。所以如何有效的预防地质灾害的发生，是目前隧道施工必须要解决的问题。目前，最有效的办法就是利用超前地质预报方法准确探明前方不良地质体的位置和规模[1-3]，然后有针对性地采取相应的预防措施，例如提前加固地层、加强支护等。要想利用超前地质预报方法得到高精度的预报结果，就必须具有扎实的地质理论和经验，特别是对于岩溶隧道来说，充分认识各种岩溶特征和性质对于避免在岩溶地区发生地质灾害就显得尤为重要。
2 岩溶地区隧道不良地质体预报手段
2.1 地质方法超前地质预报
目前常见的有地面地质体投射法、地质素描预测法、不良地质前兆预测法等。
地面地质体投射法是在地表准确鉴别不良地质体的性质、位置、规模、岩体的质量和精确测量不良地质体产状的基础上，应用地面地质界面和地质体投射公式进行超前地质预报的技术。关键技术是在地表准确鉴别不良地质体的性质、位置、规模和岩体的质量。
地质素描预测法又称掌子面编录预测法，具体还包括：岩层岩性和层位预测法、地质体延伸预测法两种具体方法。
不良地质前兆预测法其基本原理是：在隧道掘进过程中，在出现断层破碎带、溶洞、暗河、岩溶陷落柱和岩溶淤泥带之前，一般都会出现各自的明显或不明显的前兆标志；这些标志的出现，常常预示前述不良地质体已经临近了。因此，不良地质前兆预测法，一方面有助于掌子面前方不良地质体的性质的鉴别，更有助于对不良地质体临近的判断。
2.2 地球物理探测方法超前地质预报
目前常用的仪器有TSP 探测仪器、地质雷达等。
TSP 探测仪器超前预报方法（Tunnel Seismic Prediction）是由瑞士Amberg 测量技术公司上世纪90 年代初开发的用于隧道超前预报的技术。中国先后引进了该公司的TSP202、TSP203、TSP200、TSP303超前预报系统，特别是铁路系统引进数量较大，由于仪器是依据地震反射波原理，所以用来预报掌子面前方结构面平直的不良地质体(断层、节理)效果较好。现场探测数据要经过11 个基本处理流程，即：数据设置→带通滤波→初至拾取→拾取处理→炮能量均衡→Q 估计→反射波提取→P、S 波分离→速度分析→深度偏移→提取反射层。
地质雷达属于电磁波物探技术。电磁波通过天线向地下发射，遇到不同阻抗介面时，将产生反射波和透射波。接收机利用分时采样原理和数据组合方式，把天线接收的信号转化为数字信号，主机系统再将数字信号转化为模拟信号或彩色线迹信号，并以时间剖面的形式显示出来，供解译人员分析。
2.3 超前钻探地质预报
超前钻探地质预报是隧道不良地质体超前预报技术的主要组成部分，占有重要的地位，具有不可或缺、不可替代的作用。特别是在岩溶隧道的超前地质预报中，更起到突出的作用。超前钻探的布孔数量，视不良地质的性质和可能发生施工地质灾害的严重程度来决定。布孔的位置，则主要依据超前地质预报的结论来确定。超前钻探既对隧道洞身地质方法、地球物理探测方法超前地质预报进行验证，又为施工地质灾害临近警报提供信息。但由于其费时费工，且费用较大，一般只在靠近不良地质体时使用。
3 工程实例
某公路隧道工程位于太行山东部，隧址区地貌单元属于低山丘陵区，受林州大断裂和太行山造山运动的持续上升，隧址区以西为剥蚀中山区，山区地形陡峭，形成台、坎相连的地貌特征，基岩中主要发育有2组高倾角裂隙节理、第一组走向210-225°，倾角70-73°，裂隙宽度约1-5mm；第二组走向310-330°，倾角80-85度，该组裂隙大多闭合，部分微张开，宽度一般2-3mm。隧道左线长度2400m，右线长度2258m。洞身段主要岩性有白云质灰岩、石英砂岩和片麻岩，属于较硬-坚硬岩类，岩体裂隙节理发育，轴线走向与岩层走向呈不利组合，可形成楔形体，可能引起洞顶及侧壁坍塌。隧道位置经过长期地下水流对断层破碎带的侵蚀，最终形成岩溶淤泥带，隧道从其中部通过，穿越的是稀性的黄泥，黄泥已经由稠性转变为稀。
采用TSP隧道超前预报表明，从TSP的速度剖面图、P波反射层提取图、SH波反射层和物理参数与二维视图上可以看到，掌子面前方0～10m(桩号YK30+440～YK30+450)是典型的含泥溶腔的特征。
采用水平地质钻机在YK30+440处对掌子面前方15m的地质情况进行了探测，共布置5个超前水平钻孔，掌子面左侧布置2个，向外倾斜倾斜10°，钻孔直径为Φ90mm，只钻探不取芯，长度为15m。钻探结果现示，掌子面前方存在较大溶腔，并且呈现从面向掌子面左边到右边由大变小的趋势。
5 结论
（1）岩溶隧道经常会发生一些突水突泥等地质灾害，隧道的施工难度明显大于其它围岩的隧道，一定要超前地质预报工作。
（2）首先应该对隧道所在地区的区域地质构造和主要不然后在隧道周些低洼处或汇的关系，做出地质体的特征进行深入地了解，进行周密的地质调查，特别是一处，寻找其水力联系以及与隧道步的预报成果。
（3）采用具体的地质预报手段对可能存在的不良地质体进行具体详细的预报，重要位置采用水平钻探技术进行验证，确保施工的安全性。
参考文献：
[1]杨李术才,薛翊国,张庆松等. 高风险岩溶地区隧道施工地质灾害综合预报预警关键技术研究[J]. 岩石力学与工程学报,2008,27(7):1 297–1 307.
[2]王梦恕. 对岩溶地区隧道施工水文地质超前预报的意见[J].铁道勘查,2004,(1):7-9,18.
[3]李术才,李树忱,张庆松等. 岩溶裂隙水与不良地质情况超前预报研究[J]. 岩石力学与工程学报,2007,26(2):217–225.
[4]刘志刚,赵勇. 隧道隧洞施工地质技术[M]. 北京:中国铁道出版社,2001,88–89.