岩溶地区地下洞室勘测技术研究

申波

摘要：本文作者首先概述了我国岩溶地区地下建设的概况、简介了需要勘测的内容、需要用到那些技术以及一些问题的注意事项和解决方法。希望可以提供些许参考。

关键词：岩溶地区；地下洞室勘测；技术研究

随着我国在铁路、公路、水利、采矿工程的地下工程建设中，岩溶地区的地下水、天然气及其它不良工程地质条件都是影响地下工程施工安全、工程质量及结构安全的主要因素，已得到广泛的关注，并具有较多的研究成果，大幅度地降低了其危害程度。但是，地下工程的建设对周围环境的破坏，特别是对岩溶地区地下工程标高以上地区的水、土资源将会造成较大的影响，甚至可能对该地区整个水、土环境造成破坏，逐渐引起社会各界的重视。

因此，研究和预测岩溶地区地下工程建设对环境的影响具有重大的现实意义。通常，我国岩溶地区，地质构造十分复杂，各种时代、各种成因的岩溶十分发育，铁路、公路、水利工程中地下工程特别是长大地下工程的建设会严重影响工程所在地的地下水、地表水环境，从而给岩溶地下地区的环境造成改变和破坏。因此，重视和研究岩溶地区地下工程建设对环境的影响，提出相应的治理措施和对策，具有十分重要的经济和社会意义。

一、地下洞室岩溶工程地质问题勘测内容

（1）地下洞室岩溶工程地质勘察应在调查区域岩溶发育特征和水文地质条件的基础上进行。（2）调查洞室内的地形地貌特征，研究不同地形地貌条件对岩溶发育的影响。（3）查明地下洞区碳酸盐岩的类别、分布、产状、厚度及其与非碳酸盐岩层的组合情况。（4）查明地下洞室区的褶皱形态、性质、特征等，研究不同构造部位对岩溶发育和形态的影响。（5）查明地下洞室区主要断层的结构面的产状、性质、规模、延伸情况，及其位置与洞室的关系，研究断层对岩溶岩层切割错位情况，断层与岩溶发育关系。（6）调查地下洞室区的重要岩溶现象，特别是溶洞、溶隙、落水洞、管道、地下暗河等的分布、位置、形态、规模、填充情况以及它们与洞室的关系。（7）查明洞室区各岩溶含水层的地下水位、动态规律及最高、最低水位，划分岩溶含水和相对隔水层，查明岩溶泉的出露位置、泉水动态，查明含水层和相对隔水层遭受断层切割的情况，收集历史暴雨强度资料。（8）根据地下水与河水的补排关系，确定洞室区水动力条件；按地下循环条件，划分岩溶水动力带，并判断隧洞所处的地下水循环带位置。

二、地下洞室岩溶工程勘测技术

（一）地质测绘及岩溶调查

（1）引水线路区的测绘和调查范围应包括各比较线路及其两侧各500～1000m的地带。当岩溶管道水系统规模较大并对隧洞影响较大时，地质测绘及调查的范围应不限于要求，而应适当扩大至补给区，以方便对该岩溶管道系统的补给、径流、排泄条件进行宏观分析判断，有利于评价岩溶及地下水对地下洞室的影响。（2）岩溶地区隧洞线路的测绘比例尺一般选用1： 10000，当岩溶水文地质条件极为复杂时，测绘比例尺可选用

1： 5000。

（二）初期勘探技術

地质雷达探测

地质雷达探测是利用高频电磁波（主频为数十数百乃至数千兆赫）以宽频带短脉冲的形式，由地面通过发射天线向地下发射，当遇到地下地质体或介质分界面时发生反射，并返回地面，被放置在地表的接收天线接收并由主机记录下来，形成雷达剖面图。由于电磁波在介质中传播时，其路径、电磁波场强度以及波形将随所通过介质的电磁特性及其几何形态而发生变化。因此，根据接收到的电磁波特征，即波的旅行时间（亦称双程走时）、幅度、频率和波形等，通过雷达图像的处理与分析，可确定地下界面或目标体的空间位置或结构特征。适用于浅层覆盖层分层、岩溶及构造破碎带、滑坡和塌陷等地质灾害的探测，探测深度一般在15m以内较为准确。

三、CT物探

CT物探探测原理为：完整岩体对电磁波表现为低吸收，当岩体中存在断层破碎带、软弱夹层、岩溶洞穴时，电磁波响应会因其影响程度不同而发生相应变化，即对电磁波的吸收会增高，利用电磁波吸收系数的变化，并结合地质情况即可推断岩溶分布及发育特征，也可用于圈定构造破碎带等。CT物探适用于在30一50m深岩层中探测。

四、岩溶地区水、土保护措施初探

我们认为，对岩溶地区地下工程建设对环境的影响和破坏进行专门的评价，特别是对水环境的影响评价具有重要意义，确保地下工程建设中对环境问题认识的超前性和治理方案的针对性。

（一）加强检测

加强超前地质预测、预报岩溶大突水、突泥工作，了解封堵围岩粗大出水管道后2次衬砌的衬背水压力的大小及其变化，提高围岩止水与加固效果，减少地下水通过岩溶管道流失和造成古岩溶激活的可能性，保护地下水资源，维护现有沙土环境。

（二）高外水压力问题及其处理

外水压力为隧洞涌水作用在隧洞衬砌结构上的水压力。在采用经验公式确定其值时，外水压力的大小取决于隧洞涌水介质形式、涌水水头。如果涌水介质为管道、洞穴，水头折减系数就大，外水压力值就大；若为破碎带或裂隙岩体，其水头折减系数小，外水压力值就小。如广西天生桥二级Ⅰ号引水隧洞2+256桩号右壁沿白云质灰岩中发育的岩溶管道发生大涌水。隧洞开挖至2+256桩号时，隧洞切断岩溶管道，小管道坡度45度时，隧洞切，延伸至隧洞底板以下。管道断面直径1～1.5m，局部扩大为5～7m溶洞，暴雨时沿管道涌水，流量最大达1m3/s。封堵管道出口后从旁边另冲出一涌水口，喷距达5m。经过勘测后，推测外水压力约2.8MPa，隧洞采用加厚衬砌处理，解决了高外水压力问题。

五、结语

综上所述，水电工程探测工作是水电工程施工的重要环节。本文重点对地下洞室岩溶工程常见的地质问题进行分析，对洞室岩溶工程勘测过程中常见的问题进行了探讨，并结合实际案例对处理措施进行了分析。

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