隧道穿越溶槽区域岩溶的预测及处理
摘要：结合现场实例，采用高密度电法为主，瞬变电磁法为辅的预测手段能够提高浅埋岩溶隧道预测准确率，在此基础上构建地质模型，提出经济合理的处理建议，极大降低了处理成本，保证隧道顺利施工。
关键词：隧道 岩溶 预测 高密度电法
引言：西南地区高速公路施工过程中遇到岩溶极易发生坍塌、冒顶事故，带来较大的安全隐患。因此采用多种手段对岩溶进行预测很有必要，如果采用单一的超前地质预报方法，其预报结果往往存在多解性，并不能准确反映岩溶情况。通过地质调查法可以了解大致地质情况，在此基础上借助以上几种方法进行复核，准确查明不良地质情况，长短结合。本文通过地质调查法、高密度电法、瞬变电磁法对岩溶发育进行预测，并以此构建地质模型，提出岩溶冒顶处理建议。
1、工程概况及地质调查结果
隧道穿越区地貌类型属构造侵蚀-溶蚀型低中山地貌，沿隧道隧址区地表多处可见侵蚀溶蚀构造，多以溶槽、溶沟的形式出现，局部有地表塌陷存在。岩体节理裂隙发育，场区处于地下水垂直循环带，隧道通过石灰岩分布区，发现溶洞可能性较大，且以垂直岩溶管道发育，纳雍隧道目前已进入溶槽发育地段，溶槽多沿岩层产状发育，溶槽底界侵入隧道界限，隧道开挖极易造成坍塌甚至冒顶事故。
2、岩溶发育情况预测摘要：结合现场实例，采用高密度电法为主，瞬变电磁法为辅的预测手段能够提高浅埋岩溶隧道预测准确率，在此基础上构建地质模型，提出经济合理的处理建议，极大降低了处理成本，保证隧道顺利施工。
关键词：隧道 岩溶 预测 高密度电法
2.1工作原理
本次预测采用高密度电法与瞬变电磁法相结合方案，高密度电法属直流电阻率法，测量结果为二维视电阻率断面。高密度电法具有点距小、数据密度大、工作效率高的特点，能较直观、准确地反映地下电性异常体的形态。
瞬变电磁法（简称TEM）属时间域电磁感应方法。其工作方法是利用不接地回线向地下发送一次脉冲磁场，在一次脉冲磁场间歇期间，利用另一回线或探头接收由地下地质体受激励引起的涡流产生的随时间变化的感应二次场（按指数规律衰减）。按不同的延迟时间测量二次感应电动势U（t），就得到了二次场随时间衰减的特性曲线，用发射电流归一化后成为U（t）/I特性曲线。二次场的大小与地下地质体的电性有关：低阻地质体的感应二次场衰减速度较慢，二次场电压较大；高阻地质体感应二次场衰减速度较快，二次场电压较小。根据二次场
衰减的特征，可以判断地下地质体的电性、性质、规模和产状等，从而可以解决如断层、溶洞等地质问题。
2.2 测线布置
结合现场岩层产状、地形地貌情况，高密度电法共沿隧道左右幅轴线布置两条测线，左幅ZK121+795～ZK122+190，长度为395米，右幅YK121+830～YK122+425，长度为595米，编号分别为DF1-DF1’、DF2-DF2’。瞬变电磁法过隧道洞口左幅ZK121+0～ZK121+935米布置1条测线。
2.3 成果解译
从等值线图（图1）看，测线DF1-DF1’竖向溶蚀裂隙、节理裂隙发育。ZK121+795～ZK121+970段表层低阻区为覆盖层，平均厚约5米，最厚约15米。ZK121+885～ZK121+915米段低阻异常为溶槽发育区，ZK121+985～ZK122+015米段顶板高程约1482米处有一低阻异常区，底部向下延伸未封闭，推测为溶蚀裂隙、节理裂隙发育密集区或岩溶发育区。测线DF2-DF2’基岩较完整，地表溶沟溶槽发育。YK121+870～YK121+0段低阻异常区推测为竖向岩溶发育区。YK122+050～YK122+130米段浅部亚高阻区推测溶蚀裂隙、节理裂隙发育区。YK122+270～YK122+310米段底部低阻异常区推测为泥质粉砂岩和灰岩接触带或岩溶发育区。
从等值线图（图3）可知，主要存在两个低阻异常区，编号为Ⅰ号、Ⅱ号异常。Ⅰ号异常位于 ZK121+0～ZK121+915段，从浅表向深部延伸未封闭，异常呈竖向型发育，推测该异常为竖向型岩溶发育，低阻体主要为粉质粘土及风化的钙质泥岩，该异常底部位于隧道顶板标高，推测隧道开挖至此处易引起塌陷、冒顶等地质灾害。Ⅱ号异常位于ZK121+920～ZK121+935段，底板标高约为1475米，约位于隧道顶板标高上方25米处，推测为岩溶发育区，该异常相对Ⅰ号异常对隧道开挖引起的地质灾害要小。
3、岩溶冒顶地质模型及处理
隧道右幅开挖至YK121+875时发生冒顶事故，岩溶管道中充填泥质涌入隧道内，并在地表形成塌坑，构建地质模型如图所示。
根据预测结果及地质模型，提出合理、经济的处理建议，最终顺利完成该区段处理。
（1）洞身衬砌结构设计加强，采用I20b型钢拱架，间距50cm；Φ25中空注浆锚杆L=3.5m，间距50*120cm，Φ42*4注浆钢花管L=4.5m，间距50*120cm；Φ6.5钢筋网20*20cm；26cm厚C20喷射混凝土；50cm厚C25钢筋混凝土；Φ76*5超前小导管，L=9.0m。
（2）二衬混凝土施工结束后，对塌坑进行土石方回填，并确保自然坡排水
顺畅。
（3）做好地表截水、排水处理，防止雨水进入塌坑内。
4、结论
岩溶地区隧道施工中采用多种手段结合的预测方式可以提高预测准确率，并根据实际情况及预测结果构建准确的地质模型，并提出合理、经济的处理建议，本次采用高密度电法为主，瞬变电磁法为辅的预测手段，极大地提高了预测准确率，根据地质模型提出处理建议，大大降低了处理成本，保证隧道施工顺利进行。
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