國內外隧道巖溶工程地質勘察,主要采用地面勘察與洞內勘探相結合、物探與鉆探和洞探相結合、綜合測試試驗及長期觀測等定性與定量分析相結合的方法,分析評價隧道巖溶工程地質及水文地質條件。
遙感技術借助不同高度的平臺,采用不同譜段的攝影、掃描技術獲取不同時期地質體信息,進行巖組劃分,圈定巖溶形態、地表塌陷及不良地質的范圍,確定區域地質構造等,為地質選線提供依據,并指導地質調繪工作。
工程地質及水文地質調查測繪是工程地質勘察的基礎,借助既有區域地質資料,開展不同比例地質調繪工作,確定地形地貌、地層巖性、地質構造、地下水的補給-徑流-排泄關系以及不良地質的分布、規模等,并指導鉆探、物探及測試試驗工作。
國內外通常采用地震反射波法和電磁測深法進行巖溶探測。地震反射波法主要用于深部大地構造和石油勘探,一般都在地形較為平緩、地層分布較均勻的地區進行,最近研究開發的三維地震反射探測復雜地質構造和小的不均勻地質體有它獨特的能力,但采用的是面積勘探,對線狀勘探的適應性有待探索;我國自20世紀80年代末期開展高密度電法探測斷層和巖性接觸帶,積累了豐富經驗,高密度電法是目前用于隧道勘探的一種有效方法,但勘探深度有限。電磁測深法首先應用于探測深部構造、石油、金屬礦體,近年來鐵道系統嘗試采用可控源音頻大地電磁測深法(CSAMT)進行斷層、巖性接觸帶及深部巖溶探測,中南大學在邵懷高速公路雪峰山隧道運用高頻大地電磁法劃分地層及探查隱伏構造;中鐵第四勘察設計院集團有限公司在對大地電磁探查技術進行充分調查研究的基礎上,從高頻大地電磁信號的電場和磁場規律、天然場的大地電磁信號干擾方面入手,進行了大地電磁測深方法的有效性和適用條件研究,通過現場對比試驗,選擇天然場源和人工場源的兩種大地電磁測深方法進行長大深埋巖溶隧道的勘探,確定地質構造、巖溶等,并在宜萬鐵路、武廣客專等項目中推廣應用。
瞬變電磁法(TEM)是時間域的可控源電磁探測方法。以不接地的正方形重疊回線中的脈沖電流為場源,在探測對象中產生極化,感生二次電磁場,在激發脈沖消失的間隙,觀測二次場隨時間的變化。通過觀測二次電磁場分布的時空特征,來推斷探測對象的空間形態。瞬變電磁法首先在低電阻率高極化率的金屬礦產勘察。該方法觀測數據質量高、對低電阻地質體反應靈敏、沒有近場效應、地形影響小,但存在需在地面布設勘探深度1/3左右的發射和探測回線、反演計算的方法不完善、尚不能進行定量解釋的不足。近年來鐵路系統嘗試采用該方法探測深部巖溶和地下水通道。
巖體(石)的聲波檢測技術,國內外進行了深入系統的研究,美國材料試驗學會(ASTM)于1972年制定了《巖石的超生彈性模量與脈沖波速實驗室測定的標準方法》,國際巖石力學學會(ISRM)于1977年頒布了《測定聲波速度的建議方法》;日本則于1960年著手利用巖石的聲波速度,通過70多座隧道的探測實踐,提出了《隧道圍巖強度分類》。我國于20世紀50年代后期用聲波法研究巖體(石)性質。聲波檢測廣泛應用于巖體質量評價與工程巖體分級、測定洞室圍巖的松弛圈與評價圍巖穩定性、斷層破碎帶及風化層、軟弱夾層、巖溶探測以及計算動剪切模量、動泊松比、動楊氏模量等。
根據完整基巖和巖溶之間的電磁波吸收系數差異應用電磁波CT進行巖溶探測。
深孔勘探是國內外復雜巖溶隧道勘探中使用最廣泛的勘探手段。采用深孔勘探確定地層巖性、地質構造、驗證物探異常體,并通過孔內綜合測井確定巖體完整性、巖體波速、電阻率、導電率、放射性、瓦斯測試等,但深孔勘探存在時間長、費用高、工藝復雜、孔內事故處理困難等不足。
我國水電部門廣泛開展洞探確定隧道地質條件,國外正在施工的穿越阿爾卑斯山全長57km、埋深2 000m的圣哥達鐵路隧道,打了一條5km的勘探平硐和5個深達1 750m的定向鉆孔,有效解決了風化砂狀白云巖及其承壓水對隧道的影響問題。
由于巖溶發育的復雜性和特殊性,目前工程實際中仍然存在以下問題:
(1)巖溶發育規律的認識尚無法滿足工程實際的需求,尤其是對鄂西巖溶強烈發育區巖溶的發育規律、位置、規模和水文特征,以及對鐵路工程的影響等方面的研究不夠。
(2)對復雜巖溶地區,不同勘察階段如何選擇合理的勘察方法和手段,解決復雜巖溶地質問題,有待進一步加強。
(3)復雜地形條件下深部巖溶探測,尚無有效、快捷、高分辨率巖溶探測技術,有待研究開發。
(4)巖溶隧道涌(突)水量的預測,目前仍然沿用簡單水均衡法和解析法進行評價,對這些評價方法的應用條件缺乏深入研究,導致巖溶隧道涌水量預測與實際偏差極大,缺乏對復雜巖溶含水介質管道流條件下涌水量評價的理論與方法研究。
免責聲明:本網站所刊載信息,不代表本站觀點。所轉載內容之原創性、真實性、完整性、及時性本站不作任何保證或承諾,請讀者僅作參考并自行核實。