巖溶隧道課件

巖溶隧道施工技術(shù)主講人：胡啟軍中鐵二十三局集團(tuán)第四工程有限公司2009.03巖溶隧道施工技術(shù)主講人：胡啟軍1報告大綱1巖溶的形態(tài)及其發(fā)育條件2隧道施工中遇到的巖溶問題3巖溶隧道施工地質(zhì)預(yù)報技術(shù)

4隧道施工中巖溶的處治技術(shù)5個人感想報告大綱1巖溶的形態(tài)及其發(fā)育條件21.1基本概念1.2巖溶的形態(tài)1.3巖溶的發(fā)育條件及其影響因素1.4中國巖溶的分布1.巖溶的形態(tài)及其發(fā)育條件1.1基本概念1.巖溶的形態(tài)及其發(fā)育條件3

巖溶(國際通用術(shù)語Karst，譯名喀斯特)是在以碳酸鹽類為主的可溶性巖石分布區(qū)，由于水特別是地下水，對巖石以溶蝕為主的作用所形成的諸現(xiàn)象的綜合?？扇軒r包括碳酸鹽類巖石以及石膏、巖鹽、芒硝等其他可溶性巖石。

1.1基本概念巖溶(國際通用術(shù)語Karst，譯名喀斯特)是在以碳4

過去一直用的溶解度大大高于來解釋，即

有的研究者（中山，1969；Picknet，1978）認(rèn)為，上述反應(yīng)式與實際情況不符。其原因是從來未發(fā)現(xiàn)過分子，且與參加反應(yīng)的比例也并非1：1。說明這一反應(yīng)的復(fù)雜性。1.1基本概念有的研究者（中山，1969；Picknet，197851.1基本概念1.2巖溶的形態(tài)1.3巖溶的發(fā)育條件及其影響因素1.4中國巖溶的分布1.巖溶的形態(tài)及其發(fā)育條件1.1基本概念1.巖溶的形態(tài)及其發(fā)育條件6

由于溶蝕作用和由此引起的機械沖刷坍陷等作用共的的結(jié)果，在地表與地下形成的奇特地形形態(tài)有十幾種1）溶溝和石芽2）溶蝕裂隙3）漏斗4）溶蝕洼地5）落水洞6）坡立谷7）峰林8）干谷9）溶洞10）暗河1.2巖溶的形態(tài)由于溶蝕作用和由此引起的機械沖刷坍陷等作用共的的結(jié)果71.2巖溶的形態(tài)1.2巖溶的形態(tài)8

溶溝1.2巖溶的形態(tài)溶溝1.2巖溶的形態(tài)9

石芽1.2巖溶的形態(tài)石芽1.2巖溶的形態(tài)10

漏斗1.2巖溶的形態(tài)漏斗1.2巖溶的形態(tài)11

溶蝕洼地1.2巖溶的形態(tài)溶蝕洼地1.2巖溶的形態(tài)12

落水洞1.2巖溶的形態(tài)落水洞1.2巖溶的形態(tài)13

坡立谷1.2巖溶的形態(tài)坡立谷1.2巖溶的形態(tài)14峰林1.2巖溶的形態(tài)江西仙境三清山雨霧中的張家界天子山廣西英西峰林連綿20公里云南石林峰林1.2巖溶的形態(tài)江西仙境三清山雨霧中的張家界天子山15

干谷1.2巖溶的形態(tài)干谷1.2巖溶的形態(tài)16

溶洞1.2巖溶的形態(tài)溶洞1.2巖溶的形態(tài)17暗河1.2巖溶的形態(tài)暗河1.2巖溶的形態(tài)181.1基本概念1.2巖溶的形態(tài)1.3巖溶的發(fā)育條件及其影響因素1.4中國巖溶的分布1.巖溶的形態(tài)及其發(fā)育條件1.1基本概念1.巖溶的形態(tài)及其發(fā)育條件191.3巖溶的發(fā)育條件及其影響因素巖溶的發(fā)育條件

1)具有可溶性巖層；

2)具有溶解能力（含）和足夠流量的水

3)地表水有下滲，地下水有流動的途徑。

三者缺一不可！！即巖溶的發(fā)育必須具備：

1具有可溶性巖石

2巖石是透水的

3水必須具有侵蝕性

4水在巖石中應(yīng)處于不斷的運動狀態(tài)中1.3巖溶的發(fā)育條件及其影響因素巖溶的發(fā)育條件201.3巖溶的發(fā)育條件及其影響因素1、氣候的影響

氣候是巖溶發(fā)育的一個重要因素，它直接影響著參與巖溶作用的水的溶蝕能力，控制巖溶發(fā)育的類型、規(guī)模和速度。主要表現(xiàn)在氣溫、降雨量、降水性質(zhì)、降水的季節(jié)分布及蒸發(fā)量的大小和變化。其中降水量和氣溫對巖溶發(fā)育影響最大。降水量和氣溫越高，越有利于溶蝕作用．巖溶也愈發(fā)育．1.3巖溶的發(fā)育條件及其影響因素1、氣候的影響211.3巖溶的發(fā)育條件及其影響因素2、地形地貌的影響1、分水嶺地區(qū)：分水嶺地區(qū)地下水由降水補給，并作為其它地區(qū)地下水的補給，因此，越靠近分水嶺，巖溶作用就越弱。2、丘陵地區(qū)：地表水大部潛入地下，形成了無水干谷，谷底排列一系列的漏斗、落水洞，與暗河相連，巖溶作用較強；山頂也分布有溶洞、豎井等，但無巖溶水活動，因此巖溶作用基本趨于停止。3、河谷斜坡：為地表水及地下水向河谷匯集的途徑，是徑流最活躍及巖溶最發(fā)育的地帶。1.3巖溶的發(fā)育條件及其影響因素2、地形地貌的影響221.3巖溶的發(fā)育條件及其影響因素3地質(zhì)構(gòu)造的影響

1）巖層產(chǎn)狀

2）褶曲

3）斷層

1.3巖溶的發(fā)育條件及其影響因素3地質(zhì)構(gòu)造的影響231.3巖溶的發(fā)育條件及其影響因素1.3.3.1巖層產(chǎn)狀的影響

(1)緩傾巖層可溶巖位置非可溶巖（不透水）位置巖溶發(fā)育程度下上不發(fā)育上下可溶巖下部發(fā)育可溶巖與非可溶巖的接觸面附近溶蝕作用強烈，常有一系列漏斗、落水洞及巖溶泉出露。(2)陡傾巖層1.3巖溶的發(fā)育條件及其影響因素1.3.3.1巖層產(chǎn)狀的影響241.3巖溶的發(fā)育條件及其影響因素1.3.3.2褶曲的影響

（1）核部（2）翼部背斜核部----張節(jié)理發(fā)育，雨水和地表水由此下滲并補給給其它地區(qū)，形成垂直巖溶地形；向斜核部-----是巖溶水匯聚區(qū)，巖溶水聚集后沿軸向流動排泄，形成水平巖溶地形。

水循環(huán)強烈的流通部位，巖溶一般較發(fā)育。

1.3巖溶的發(fā)育條件及其影響因素1.3.3.2褶曲的影響（251.3巖溶的發(fā)育條件及其影響因素1.3.3.3斷層的影響

（1）張性斷裂帶（正斷層）（3）扭性斷裂帶（平移斷層）破碎帶寬度較小，但張開程度較大，結(jié)構(gòu)松散，缺乏膠結(jié)，有利于地下水滲透溶蝕，是巖溶強烈發(fā)育地帶。

斷裂面上壓力較大，壓碎巖、糜棱巖和斷層泥多呈致密狀態(tài)，膠結(jié)緊密，巖溶發(fā)育較差；但其上升盤影響規(guī)模大，牽引現(xiàn)象造成巖層劇烈上拱，產(chǎn)生大量張節(jié)理，有利于巖溶發(fā)育

。

巖溶發(fā)育情況介于前兩者之間，巖溶作用的深度一般較大。

（2）壓性斷裂帶（逆斷層）1.3巖溶的發(fā)育條件及其影響因素1.3.3.3斷層的影響（261.3巖溶的發(fā)育條件及其影響因素4地殼運動的影響1、巖溶的侵蝕基準(zhǔn)面：巖溶水對可溶性巖石的溶蝕作用在深度上是有一個極限的，這個極限稱為侵蝕基準(zhǔn)面。巖溶侵蝕基準(zhǔn)面→控制巖溶水排泄的相鄰河谷低地表河流的高程→控制地表巖溶和淺層巖溶。巖溶溶蝕基準(zhǔn)面→區(qū)域性可溶巖層的底板→巖溶可能的最大深度。2、地殼的升降控制侵蝕基準(zhǔn)面的升降：(1)地殼上升→侵蝕基準(zhǔn)面下降→巖溶以下蝕為主，形成垂直巖溶形態(tài)；(2)地殼穩(wěn)定→侵蝕基準(zhǔn)面穩(wěn)定→地下水以水平運動為主，形成水平巖溶形態(tài)。3、若水平溶洞成層發(fā)育，每層溶洞的水平高程與當(dāng)?shù)睾恿鹘档透叱滔鄬?yīng)1.3巖溶的發(fā)育條件及其影響因素4地殼運動的影響271.1基本概念1.2巖溶的形態(tài)1.3巖溶的發(fā)育條件及其影響因素1.4中國巖溶的分布1.巖溶的形態(tài)及其發(fā)育條件1.1基本概念1.巖溶的形態(tài)及其發(fā)育條件281.4中國巖溶分布我國碳酸鹽巖分布廣，面積約達(dá)130×104km2，主要集中于華南和西南．這兩個地區(qū)分別發(fā)育了或保留著大面積的熱帶巖溶；其次是長江中下游的我國中部地區(qū)，巖溶化程度較弱：再次為華北地區(qū)，由于氣候的影響，巖溶化程度遠(yuǎn)不及南方；青藏高原海拔4000米以上的殘存古熱帶巖溶巖，已受寒涼作用的改造，為一特殊類型的巖溶。1.4中國巖溶分布我國碳酸鹽巖分布廣，面積約達(dá)130×10291.4中國巖溶分布1.4中國巖溶分布30報告大綱1巖溶的形態(tài)及其發(fā)育條件2隧道施工中遇到的巖溶問題3巖溶隧道施工地質(zhì)預(yù)報技術(shù)

4隧道施工中巖溶的處治技術(shù)5個人感想報告大綱1巖溶的形態(tài)及其發(fā)育條件31由于巖溶發(fā)育的控制因素錯綜復(fù)雜，發(fā)育的形態(tài)千姿百態(tài)，以及巖溶發(fā)育的不均衡性和不規(guī)則性，給巖溶隧道的設(shè)計施工帶來一系列困難：富水高水壓地段的隧道襯砌設(shè)計很難把握；施工階段的突水、突泥也對施工安全和進(jìn)度造成很大威脅特長隧道巖溶問題是國內(nèi)外隧道施工中的重大難題。多年來，我國在鐵路、公路、水工隧道施工中均遇到了巖溶突水、突泥、頂板溶洞充填物陷落冒頂、底板塌陷等問題。國外在歐洲阿爾卑斯山隧道及其它一些越嶺隧道也發(fā)生過類似問題2.隧道施工中遇到的巖溶問題由于巖溶發(fā)育的控制因素錯綜復(fù)雜，發(fā)育的形態(tài)千姿百態(tài)，以及巖溶32我國20世紀(jì)60一70年代，在西南修建的貴昆、成昆、襄渝鐵路等均遇到大量巖溶問題。貴昆鐵路梅花山隧道施工中遇到地下河及大型溶洞，最后只有在隧洞中修隔水墻，阻截暗河。襄渝鐵路大巴山隧道在通過寒武統(tǒng)石龍洞灰?guī)r含水層時，突然揭露一溶洞引起突泥、突水事故，最大涌水量為150000m3/d，中斷施工3個月。京廣鐵路大瑤山隧道的巖溶突水形成泥石流，給營運造成長期的危害。京珠高速公路石門坳隧道右線在施工過程中，因?qū)η胺降刭|(zhì)資料掌握不足，開挖遇到溶洞災(zāi)害，引發(fā)大涌水造成停工等一系列損失。近年來在西南修建的水工隧道、鐵路隧道、公路隧道也都不同程度地遇到巖溶災(zāi)害，甚至造成重大事故，如廣安一重慶高速公路華鑒山隧道施工中多處發(fā)生巖溶突水突泥，引起兩條地下河的灌入。渝懷鐵路圓梁山隧道發(fā)生特大巖溶涌水，對施工造成極大的影響2.隧道施工中遇到的巖溶問題我國20世紀(jì)60一70年代，在西南修建的貴昆、成昆、襄渝鐵路33我國20世紀(jì)60一70年代，在西南修建的貴昆、成昆、襄渝鐵路等均遇到大量巖溶問題。貴昆鐵路梅花山隧道施工中遇到地下河及大型溶洞，最后只有在隧洞中修隔水墻，阻截暗河。襄渝鐵路大巴山隧道在通過寒武統(tǒng)石龍洞灰?guī)r含水層時，突然揭露一溶洞引起突泥、突水事故，最大涌水量為150000m3/d，中斷施工3個月。京廣鐵路大瑤山隧道的巖溶突水形成泥石流，給營運造成長期的危害。京珠高速公路石門坳隧道右線在施工過程中，因?qū)η胺降刭|(zhì)資料掌握不足，開挖遇到溶洞災(zāi)害，引發(fā)大涌水造成停工等一系列損失。近年來在西南修建的水工隧道、鐵路隧道、公路隧道也都不同程度地遇到巖溶災(zāi)害，甚至造成重大事故，如廣安一重慶高速公路華鑒山隧道施工中多處發(fā)生巖溶突水突泥，引起兩條地下河的灌入。渝懷鐵路圓梁山隧道發(fā)生特大巖溶涌水，對施工造成極大的影響2.隧道施工中遇到的巖溶問題我國20世紀(jì)60一70年代，在西南修建的貴昆、成昆、襄渝鐵路34從上面分析可以看出，隧道施工巖溶問題主要可分為三大類第一類：隧道施工中的突水、突泥問題第二類：隧道施工中頂板溶洞充填物陷落冒頂?shù)谌悾核淼朗┕ぶ械装逅?.隧道施工中遇到的巖溶問題從上面分析可以看出，隧道施工巖溶問題主要可分為三大類2.隧35報告大綱1巖溶的形態(tài)及其發(fā)育條件2隧道施工中遇到的巖溶問題3巖溶隧道施工地質(zhì)預(yù)報技術(shù)

4隧道施工中巖溶的處治技術(shù)5個人感想報告大綱1巖溶的形態(tài)及其發(fā)育條件363.1巖溶隧道施工地質(zhì)預(yù)報的原因3.2巖溶隧道施工地質(zhì)預(yù)報的常用方法3.3工程實例3.4小結(jié)3.巖溶隧道施工地質(zhì)預(yù)報技術(shù)

3.1巖溶隧道施工地質(zhì)預(yù)報的原因3.巖溶隧道施工地質(zhì)預(yù)報技373.1巖溶隧道施工地質(zhì)預(yù)報的原因1、地質(zhì)條件的不確定性與復(fù)雜性2、地質(zhì)勘察現(xiàn)有的技術(shù)水平3、巖溶隧道危害性大3.1巖溶隧道施工地質(zhì)預(yù)報的原因1、地質(zhì)條件的不確定性與復(fù)383.1巖溶隧道施工地質(zhì)預(yù)報的原因3.2巖溶隧道施工地質(zhì)預(yù)報的常用方法3.3工程實例3.4小結(jié)3.巖溶隧道施工地質(zhì)預(yù)報技術(shù)

3.1巖溶隧道施工地質(zhì)預(yù)報的原因3.巖溶隧道施工地質(zhì)預(yù)報技393.2巖溶隧道施工地質(zhì)預(yù)報的常用方法3.2.1地面(洞外)巖溶地質(zhì)災(zāi)害探測方法1、地面地質(zhì)調(diào)查法2、地面(洞外)淺層地震法3、地面(洞外)電阻率法4、地面重力勘探5、遙感信息技術(shù)6、放射性測量(測氧知、Hg等）7、測井法8、綜合方法3.2.2洞內(nèi)掌子面巖溶探測方法1、長距離超前地質(zhì)預(yù)報2、短距離超前地質(zhì)預(yù)報3.2巖溶隧道施工地質(zhì)預(yù)報的常用方法3.2.1地面(洞外403.2巖溶隧道施工地質(zhì)預(yù)報的常用方法3.2.1地面(洞外)巖溶地質(zhì)災(zāi)害探測方法1、地面地質(zhì)調(diào)查法劉志剛、劉秀峰等將地面地質(zhì)調(diào)查的工作方法分為地質(zhì)測繪法、地面地質(zhì)界面和地質(zhì)體投射技術(shù)。其中前者采用的主要技術(shù)手段有穿越、追索和全面踏勘三種;后者主要是利用調(diào)查的結(jié)果運用投射公式進(jìn)行計算，利用這種方法可進(jìn)行如下工作。(l)弄清楚隧道線路經(jīng)過地區(qū)可溶巖(灰?guī)r、鹽巖)，特別是強溶巖(純灰?guī)r、白云巖、鹽巖)的地層層位、展布范圍及所處的巖溶水動力分帶。(2)查明隧道線路經(jīng)過地區(qū)及其鄰近地區(qū)，在可溶巖特別是強溶巖中分布規(guī)模較大斷層的產(chǎn)狀及其與地表隧道軸線的相互關(guān)系;特別注意那些兩條或兩條以上斷層交匯的位置(它們是侵蝕性地下水的有利通道)。(3)查明可溶巖與非可溶巖接觸界面的位置及其與地表隧道軸線的相互關(guān)系。(4)結(jié)合上述有利于巖溶發(fā)育的巖層層位和構(gòu)造位置，在大小封閉的洼地內(nèi)，尋找大型溶洞或暗河的入口。3.2巖溶隧道施工地質(zhì)預(yù)報的常用方法3.2.1地面(洞外413.2巖溶隧道施工地質(zhì)預(yù)報的常用方法3.2.1地面(洞外)巖溶地質(zhì)災(zāi)害探測方法1、地面地質(zhì)調(diào)查法(5)根據(jù)斷層產(chǎn)狀或可溶巖與非可溶巖界面的產(chǎn)狀，用地面地質(zhì)界面法和投射公式，求得可能出現(xiàn)的大型溶洞、暗河與隧道的相互關(guān)系。(6)查明暗河入口和出口的位置及標(biāo)高，并結(jié)合可能成為暗河通道的較大斷層或較緊閉背斜褶皺核部的位置、產(chǎn)狀，推斷暗河的大致通道，確定能否與隧道相遇或與隧道的大概位置關(guān)系。(7)依據(jù)巖溶發(fā)育的分帶性和隧道相對標(biāo)高和季節(jié)變化，判斷那些可能與隧道相遇溶洞、暗河的含水量;或推斷那些不與隧道相遇的有水溶洞或暗河對隧道施工的影響程度。(8)搞清隧道所在位置所屬的構(gòu)造體系和地表具體的構(gòu)造行跡。通過以上方法定性確定巖溶的空間分布，但此方法預(yù)報巖溶的精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了隧道施工的具體要求，僅對具體預(yù)報的解釋有指導(dǎo)意義。3.2巖溶隧道施工地質(zhì)預(yù)報的常用方法3.2.1地面(洞外423.2巖溶隧道施工地質(zhì)預(yù)報的常用方法3.2.1地面(洞外)巖溶地質(zhì)災(zāi)害探測方法2、地面(洞外)淺層地震法針對巖溶地區(qū)的地質(zhì)條件，為了取得理想的野外資料提高預(yù)報精度，以下從野外數(shù)據(jù)采集、資料處理、野外實例分析巖溶的地震響應(yīng)特征及方法特點。該方法是地面探測巖溶的常用方法。淺層地震探測巖溶及陷落柱通常采用反射波法。這方面的探測實例很多，但該方法受到測線布置、解譯方法水平等的限制，且其探測精度受局部地質(zhì)條件的影響與波速參數(shù)差異有關(guān)。在測點線布置不當(dāng)、異常疊加、覆蓋層較厚的情況下，易漏掉有用異常。依據(jù)溶洞的強反射特征，利用三維淺震探測巖溶效果將更好。3.2巖溶隧道施工地質(zhì)預(yù)報的常用方法3.2.1地面(洞外433.2巖溶隧道施工地質(zhì)預(yù)報的常用方法3.2.1地面(洞外)巖溶地質(zhì)災(zāi)害探測方法3、地面(洞外)電阻率法

探測巖溶的常用電阻率方法包括:電測深法、高密度電阻率法、偶極法、充電電位法、自然電位法、激電中梯、地質(zhì)雷達(dá)法、瞬變電磁法、CSAEM、高頻大地電磁法(EH一4)氰法等3.2巖溶隧道施工地質(zhì)預(yù)報的常用方法3.2.1地面(洞外443.2巖溶隧道施工地質(zhì)預(yù)報的常用方法3.2.1地面(洞外)巖溶地質(zhì)災(zāi)害探測方法4、地面重力勘探國外應(yīng)用重力法探測巖溶始于本世紀(jì)六十年代初期，到七十年代未八十年代初，DresenL.等人應(yīng)用重力垂直梯度技術(shù)探測淺埋溶洞獲得成功。在我國以探測巖溶為目的的重力工作起步于七十年代末，由原地質(zhì)部物探研究所應(yīng)用地面重力方法尋找山東泰安火車站鐵路塌陷的淺部巖溶，取得了一定的地質(zhì)效果，但當(dāng)時受重力儀觀測精度等因素的限制，影響了重力異常的解釋精度，之后的十多年中，國內(nèi)此項工作基本處于停滯狀態(tài)?！捌呶濉逼陂g，地礦部巖溶地質(zhì)研究所在“隱伏巖溶探測方法的研究”項目中，在國內(nèi)首次系統(tǒng)成功地應(yīng)用重力垂直梯度測量技術(shù)探測淺埋溶(土)洞等隱伏巖溶地質(zhì)體，從而開辟了我國隱伏巖溶探測的新途徑.當(dāng)?shù)叵聹\部存在局部密度不均勻體時，地球重力位將發(fā)生畸變，重力及其梯度也隨之畸變。重力等位面的畸變?yōu)槔弥亓Υ怪碧荻葴y量技術(shù)探測隱伏巖溶或其它局部密度不均勻體提供了有利的物理條件.由于溶(土)洞的重力異常較微弱，提高儀器觀測精度及降低野外觀測誤差，是重力垂直梯度測量技術(shù)探測溶(土)洞成敗的關(guān)鍵。實測重力垂直梯度值觀測質(zhì)量的好壞，除受重力儀觀測精度影響外，還與儀器高差選擇合理與否有關(guān)。3.2巖溶隧道施工地質(zhì)預(yù)報的常用方法3.2.1地面(洞外453.2巖溶隧道施工地質(zhì)預(yù)報的常用方法3.2.1地面(洞外)巖溶地質(zhì)災(zāi)害探測方法5、遙感信息技術(shù)

地質(zhì)現(xiàn)象在彩紅外圖象上往往呈現(xiàn)出環(huán)形或線性構(gòu)造等影像特征。由于巖溶作為一種地質(zhì)現(xiàn)象與地質(zhì)活動有關(guān)，因此，線性或環(huán)形構(gòu)造等與巖溶雖然不是一一對應(yīng)關(guān)系，但對巖溶的存在有一定的控制作用。對于分析巖溶分布規(guī)律來說，解譯線性和環(huán)形構(gòu)造是十分必要的。

1991年遙感技術(shù)首次在南昆鐵路施工階段得到應(yīng)用，并取得較好效果。隨著遙感圖像分辨率的不斷提高(從最初的80m到目前的lm)，使遙感技術(shù)用于隧道施工洞外預(yù)測預(yù)報和監(jiān)測更趨成熟。特別是鐵道專業(yè)設(shè)計院提出的“隧道遙感富水程度估算經(jīng)驗公式，使遙感技術(shù)從定性判釋轉(zhuǎn)化為定量數(shù)據(jù)，為遙感技術(shù)應(yīng)用開辟了一條新的途徑，是一種很有應(yīng)用前途的方法。

3.2巖溶隧道施工地質(zhì)預(yù)報的常用方法3.2.1地面(洞外463.2巖溶隧道施工地質(zhì)預(yù)報的常用方法3.2.1地面(洞外)巖溶地質(zhì)災(zāi)害探測方法6、放射性測量(測氧知、Hg、CO2、S02等)

董兆祥、劉洪福及P.Theodorsson，Tadeusz、Andrzej、Przylibski等在采用放射性法探測巖溶、采空區(qū)、陷落柱方面取得了好的效果。因此，根據(jù)氛氣異常的峰值狀態(tài)可確定巖溶及陷落柱的位置與范圍。測氛方法以其經(jīng)濟(jì)、簡捷、快速、易于操作等優(yōu)勢在確定地下巖溶陷落柱的位置與范圍方面具有廣闊的應(yīng)用前景。

3.2巖溶隧道施工地質(zhì)預(yù)報的常用方法3.2.1地面(洞外473.2巖溶隧道施工地質(zhì)預(yù)報的常用方法3.2.1地面(洞外)巖溶地質(zhì)災(zāi)害探測方法8、綜合方法國內(nèi)外在探測巖溶方面，己有許多學(xué)者提出要通過組合(綜合)的方法進(jìn)行巖溶探測以提高預(yù)報精度和解釋的唯一性.

3.2巖溶隧道施工地質(zhì)預(yù)報的常用方法3.2.1地面(洞外483.2巖溶隧道施工地質(zhì)預(yù)報的常用方法地面(洞外)巖溶地質(zhì)災(zāi)害探測方法評價

3.2巖溶隧道施工地質(zhì)預(yù)報的常用方法地面(洞外)巖溶地質(zhì)災(zāi)493.2巖溶隧道施工地質(zhì)預(yù)報的常用方法3.2.2洞內(nèi)掌子面巖溶探測方法

1）長距離超前地質(zhì)預(yù)報長距離超前地質(zhì)預(yù)報包括:隧道地震預(yù)報(TSP、VSP、TRT)、隧道電性預(yù)報、水平超前鉆探等2）短距離超前地質(zhì)預(yù)報地質(zhì)雷達(dá)法、BEAM法、水平聲波剖面法、陸地聲納法、紅外探水法、超前平行導(dǎo)坑(隧道)法、水平鉆速法、充電法、自然電位法、隧道及井巷電磁導(dǎo)彈超前預(yù)報技術(shù)、掌子面地質(zhì)編錄預(yù)測法。

3.2巖溶隧道施工地質(zhì)預(yù)報的常用方法3.2.2洞內(nèi)掌子面503.2巖溶隧道施工地質(zhì)預(yù)報的常用方法洞內(nèi)掌子面巖溶探測方法評價

3.2巖溶隧道施工地質(zhì)預(yù)報的常用方法洞內(nèi)掌子面巖溶探測方法513.2巖溶隧道施工地質(zhì)預(yù)報的常用方法3.2.3巖溶隧道超前地質(zhì)預(yù)報方法評價

縱覽以上隧道超前地質(zhì)預(yù)報的各種方法，雖然分為地面(洞外)與掌子面(洞內(nèi))的預(yù)報方法，但根據(jù)地球物理勘探技術(shù)及參數(shù)特點，各種方法各有其特點及局限性，且各地的巖溶地質(zhì)條件不同，以物性參數(shù)差異為前提的探測使優(yōu)選預(yù)報方法的基礎(chǔ)。據(jù)以上特點，隧道超前地質(zhì)預(yù)報所采用的方法及參數(shù)多樣性是隧道預(yù)報永恒的特點，多參數(shù)組合形式是預(yù)報的高級階段，參數(shù)優(yōu)化組合是預(yù)報的必然趨勢。多種方法與參數(shù)的綜合集成是預(yù)報的必然趨勢。

3.2巖溶隧道施工地質(zhì)預(yù)報的常用方法3.2.3巖溶隧道超前523.1巖溶隧道施工地質(zhì)預(yù)報的原因3.2巖溶隧道施工地質(zhì)預(yù)報的常用方法3.3工程實例3.4小結(jié)3.巖溶隧道施工地質(zhì)預(yù)報技術(shù)

3.1巖溶隧道施工地質(zhì)預(yù)報的原因3.巖溶隧道施工地質(zhì)預(yù)報技533.3巖溶隧道施工地質(zhì)預(yù)報工程實例齊岳山隧道巖溶超前預(yù)報綜合集成齊岳山隧道全長I0528m，其中進(jìn)口段約4000米的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)極其復(fù)雜，地質(zhì)構(gòu)造為齊岳山背斜，隧道穿越二、三疊系灰?guī)r地層，全部位于可溶巖地段。該區(qū)域發(fā)育有大、小魚泉及得勝場三條暗河，穿越9條較大斷層。預(yù)測隧道正常涌水量約為17.6萬m3/d，最大涌水量約為74.3萬m3/d。主要地質(zhì)災(zāi)害問題為巖溶、突泥、涌水、瓦斯及天然氣。圍巖級別變化頻繁，斷面形式較多，施工難度極大，不可預(yù)見因素較多.采用了TSP203、地質(zhì)雷達(dá)、紅外探水、超前鉆探多種手段對巖溶進(jìn)行了預(yù)報。

3.3巖溶隧道施工地質(zhì)預(yù)報工程實例齊岳山隧道巖溶超前預(yù)報綜543.3巖溶隧道施工地質(zhì)預(yù)報工程實例齊岳山隧道巖溶超前預(yù)報綜合集成超前預(yù)報效果對比分析一、溶腔位置預(yù)測從2005年1月1日至2006年1月1日一年間，齊岳山隧道平導(dǎo)與正洞共穿越寬度大于0.5米溶腔12處，其中TSPZO3超前地質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)準(zhǔn)確預(yù)報出2次，準(zhǔn)確率為16.7%;而多功能超前水平鉆機準(zhǔn)確的預(yù)報出8次，其準(zhǔn)確率為66.7%。二、含水構(gòu)造位置預(yù)測從2005年1月1日至2006年1月1日一年間，齊岳山隧道平導(dǎo)與正洞遇到涌水量大于100m3/d的地方38處，其中TSPZO3超前地質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)準(zhǔn)確的預(yù)報出26次，準(zhǔn)確率為68.4%;而多功能超前水平鉆機只準(zhǔn)確預(yù)報出28次，準(zhǔn)確率為73.7%。三、其它不良地質(zhì)情況預(yù)測齊岳山隧道靠近建南氣田，有運移儲氣的可能;石洞子煤礦，施工中可能會遇到瓦斯，而且廢氣含量高、放散初速度快、壓力較大。TSPZO3地質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)無法有效的探測出這些不良地質(zhì)情況，而采用多功能鉆機在進(jìn)行地質(zhì)鉆探的時候，與空口采用瓦斯探測儀可以準(zhǔn)確的測量出前方有害氣體的含量，提前做出預(yù)案，例如平導(dǎo)進(jìn)行鉆探過程中，探測出PDK362+980位置瓦斯氣體含量達(dá)到0.8%，在施工到本段時實測瓦斯含量為0.6%。3.3巖溶隧道施工地質(zhì)預(yù)報工程實例齊岳山隧道巖溶超前預(yù)報綜553.1巖溶隧道施工地質(zhì)預(yù)報的原因3.2巖溶隧道施工地質(zhì)預(yù)報的常用方法3.3工程實例3.4小結(jié)3.巖溶隧道施工地質(zhì)預(yù)報技術(shù)

3.1巖溶隧道施工地質(zhì)預(yù)報的原因3.巖溶隧道施工地質(zhì)預(yù)報技563.4巖溶隧道施工地質(zhì)預(yù)報小結(jié)從上面的分析可以得到：巖溶隧道超前地質(zhì)預(yù)報的原則

“內(nèi)外兼顧，內(nèi)為重；長短結(jié)合，短為重；直間并用，直為重；綜合集成、長期預(yù)報”。以此確保巖溶隧道的施工安全。

3.4巖溶隧道施工地質(zhì)預(yù)報小結(jié)從上面的分析可以得到：巖溶57報告大綱1巖溶的形態(tài)及其發(fā)育條件2隧道施工中遇到的巖溶問題3巖溶隧道施工地質(zhì)預(yù)報技術(shù)

4隧道施工中巖溶的處治技術(shù)

5個人感想報告大綱1巖溶的形態(tài)及其發(fā)育條件584.1規(guī)范規(guī)定的處治原則4.2工程實例4.3小結(jié)4.隧道施工中巖溶的處治技術(shù)

4.1規(guī)范規(guī)定的處治原則4.隧道施工中巖溶的處治技術(shù)59《鐵路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》

5.6.3巖溶地段的工程地質(zhì)選線應(yīng)遵循下列原則：

1線路應(yīng)繞避巖溶強烈發(fā)育地段、可溶巖與非可溶巖的接觸帶、構(gòu)造發(fā)育帶、巖溶水富集區(qū)及溶巖水排泄帶；

2線路應(yīng)繞避地面塌陷分布密集、有土洞分布的覆蓋型巖溶地段；

3線路應(yīng)選擇在非巖溶化地區(qū)或巖溶發(fā)育微弱、范圍最窄、層數(shù)最少、頂板穩(wěn)固、受巖溶水影響小的地帶通過。4.1規(guī)范規(guī)定的處治原則《鐵路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》4.1規(guī)范規(guī)定的處治原則60《鐵路隧道設(shè)計規(guī)范》7.3.3

穿越溶巖、洞穴的隧道，應(yīng)根據(jù)空穴大小、填充情況及其與隧道的關(guān)系、地下水情況，采取下列處理措施：1對空穴水的處理應(yīng)因地制宜，采用截、堵、排結(jié)合的綜合治理措施；2干、小的空穴，開采取堵塞封閉；有水且空穴較大，不宜堵塞封閉時，可根據(jù)具體情況，采取梁、拱跨越；3當(dāng)空穴巖壁強度不夠或不穩(wěn)定，可能影響隧道結(jié)構(gòu)安全時，應(yīng)采取支頂、錨固、注漿等措施。4.1規(guī)范規(guī)定的處治原則《鐵路隧道設(shè)計規(guī)范》4.1規(guī)范規(guī)定的處治原則61《鐵路隧道施工規(guī)范》16.3.2

巖溶地區(qū)隧道的施工，可采用下列技術(shù)措施進(jìn)行處理：1可采用暗管、涵洞、小型過橋或泄水洞等排水方法，將溶洞積水或暗河水排走。2當(dāng)不能排水，或由于溶洞規(guī)模大且溶洞填充物為含水量較大的巖溶泥時，可采用封堵的方法。當(dāng)溶洞在隧道底部時可采用旋噴，在邊墻及拱部時可采用注漿、管棚等，形成堵水墻（邊墻）和防水帷幕（拱部）。3對于停止發(fā)育、跨徑較小，且無水的中哦你、小型溶洞，可根據(jù)其與隧道相交的位置及其填充情況，采用干砌片石、漿砌片石或低等級混凝土進(jìn)行填充。4溶洞僅在隧道底部且較大較深，或者填充物松軟不能承載結(jié)構(gòu)物時，可采用梁或拱跨越，梁的兩端或拱的拱座應(yīng)置于穩(wěn)固可靠的巖層上，必要時可用混凝土和石砌體加固。4.1規(guī)范規(guī)定的處治原則《鐵路隧道施工規(guī)范》4.1規(guī)范規(guī)定的處治原則62《鐵路隧道施工規(guī)范》16.3.3巖溶地區(qū)隧道開挖應(yīng)符合以下要求：1開挖方法宜采用臺階法。在Ⅱ、Ⅳ級圍巖條件下，且溶洞盡穿過隧道底部一小部分?jǐn)嗝鏁r，可采用全斷面一次性開挖。2爆破開挖時，應(yīng)采用超前鉆孔探測。3當(dāng)隧道只有一側(cè)遇到溶洞時，應(yīng)先開挖該側(cè)，待支護(hù)完成后再開挖另一側(cè)。16.3.4

巖溶地區(qū)隧道支護(hù)和襯砌應(yīng)根據(jù)溶洞情況予以加強。4.1規(guī)范規(guī)定的處治原則《鐵路隧道施工規(guī)范》4.1規(guī)范規(guī)定的處治原則63鐵路規(guī)范規(guī)定的巖溶隧道的處治原則可總結(jié)為：繞、截、排、堵、越與分部開挖，加強支護(hù)相結(jié)合的原則4.1規(guī)范規(guī)定的處治原則鐵路規(guī)范規(guī)定的巖溶隧道的處治原則可總結(jié)為：繞、截、排、堵、越64繞選線“繞”、施工“繞”施工中遇到特大和一時難以處理的溶洞。為使工程不陷入停頓，可以改線繞行通過溶洞或用迂回導(dǎo)坑繞過溶洞區(qū)，繼續(xù)進(jìn)行施工一面進(jìn)行溶洞處理。如宜珙鐵路轎頂山隧道，在距出口1600m，k58+320～+400遇到一特大溶洞,溶洞沿線路長達(dá)80余米,隧底面以上高25m,寬近60m,洞分四層,通道支洞錯綜迂回,其下有常年流水的暗河.處理十分困難,經(jīng)設(shè)計院現(xiàn)場設(shè)計組變更設(shè)計在隧道內(nèi)增設(shè)3個彎道,改線繞行,避開溶洞通過。

4.1規(guī)范規(guī)定的處治原則繞4.1規(guī)范規(guī)定的處治原則65截“攔截地表水”根據(jù)勘測資料和施工現(xiàn)場觀測,當(dāng)?shù)乇碜匀粶洗?匯水洼地發(fā)現(xiàn)有溶穴、落水洞、漏斗、豎井等為隧道地下水補給來源，補給量隨季節(jié)變化，則采用攔截地表水。如為自然溝槽，采用在溶穴、落水洞、漏斗、地表陷穴四周施作漿砌片石排水溝。如地表為一溶蝕封閉洼地，則可采用截水溝，泄水暗管，泄水暗管將水引到隧道滲泄區(qū)以外。如下圖為一隧道地表水截水處理的實例。

4.1規(guī)范規(guī)定的處治原則截4.1規(guī)范規(guī)定的處治原則66截“攔截地表水”根據(jù)勘測資料和施工現(xiàn)場觀測,當(dāng)?shù)乇碜匀粶洗?匯水洼地發(fā)現(xiàn)有溶穴、落水洞、漏斗、豎井等為隧道地下水補給來源，補給量隨季節(jié)變化，則采用攔截地表水。如為自然溝槽，采用在溶穴、落水洞、漏斗、地表陷穴四周施作漿砌片石排水溝。如地表為一溶蝕封閉洼地，則可采用截水溝，泄水暗管，泄水暗管將水引到隧道滲泄區(qū)以外。如下圖為一隧道地表水截水處理的實例。

4.1規(guī)范規(guī)定的處治原則截4.1規(guī)范規(guī)定的處治原則67截4.1規(guī)范規(guī)定的處治原則截4.1規(guī)范規(guī)定的處治原則68排引排地下水當(dāng)隧道掘進(jìn)遇到溶洞有流水時，宜排不宜堵，首先應(yīng)查明水源，涌水量，流向及與隧道位置的關(guān)系，采取以排為主，截引相結(jié)合的措施常年流量大的采用開鑿泄水將水排除洞外，流量小的可采用攔截引排將水引入隧道排水溝內(nèi)，排出洞外。常年流量大的巖溶地下水，即隧道排水溝無法正常完全排走的水。4.1規(guī)范規(guī)定的處治原則排4.1規(guī)范規(guī)定的處治原則69排隧道設(shè)有平行導(dǎo)坑

地下水出露在平導(dǎo)一側(cè)，比較好處理，可自平導(dǎo)鑿泄露水洞，將水引入平行導(dǎo)坑排走。當(dāng)?shù)叵滤雎对谄叫袑?dǎo)坑的另一側(cè),則需將水排引到平行導(dǎo)坑一側(cè),再由平行導(dǎo)坑開鑿至正洞的泄水洞將水引入平導(dǎo)排出至洞外。下面介紹地下水出露在平行導(dǎo)坑的另一側(cè)排水情況4.1規(guī)范規(guī)定的處治原則排4.1規(guī)范規(guī)定的處治原則70隧道設(shè)有平行導(dǎo)坑“排水”

當(dāng)?shù)叵滤雎对谄綄?dǎo)另一側(cè)，拱頂上部，或隧道拱頂以上時,可在拱頂以上設(shè)渡槽，橫跨隧道，將水引至平導(dǎo)一側(cè)由泄水洞排至平導(dǎo)。渡槽兩端置于拱頂以上的巖幫上，然后用豎向暗溝，將水引至泄水洞，再引入平導(dǎo)，排出洞外。4.1規(guī)范規(guī)定的處治原則隧道設(shè)有平行導(dǎo)坑“排水”4.1規(guī)范規(guī)定的處治原則71隧道設(shè)有平行導(dǎo)坑“排水”

4.1規(guī)范規(guī)定的處治原則隧道設(shè)有平行導(dǎo)坑“排水”4.1規(guī)范規(guī)定的處治原則72隧道設(shè)有平行導(dǎo)坑“排水”

當(dāng)?shù)叵滤雎对谄綄?dǎo)另一側(cè)，拱頂至隧底標(biāo)高，可采用豎向間溝或在隧道襯砌范圍外用漿砌片石攔水墻攔截地下水，當(dāng)?shù)叵滤雎遁^高時用間溝，出露較低時用攔水墻，然后用暗溝或暗管將水引至平導(dǎo)一側(cè)，再由泄水洞排往平導(dǎo)排至洞外。

4.1規(guī)范規(guī)定的處治原則隧道設(shè)有平行導(dǎo)坑“排水”4.1規(guī)范規(guī)定的處治原則73隧道設(shè)有平行導(dǎo)坑“排水”

4.1規(guī)范規(guī)定的處治原則隧道設(shè)有平行導(dǎo)坑“排水”4.1規(guī)范規(guī)定的處治原則74當(dāng)隧道未設(shè)平行導(dǎo)坑時，其在隧道部位的處理方法，基本同有平行導(dǎo)坑，但泄水洞要選擇適當(dāng)位置將水排除至洞外。一般涌水即利用隧道排水溝能正常泄排走的水。在隧道施工中常遇到的是一般涌水。仍以引排為主，其處理方法是：涌水在隧道頂上部出露的，采用在襯砌范圍以外，拱部設(shè)渡槽和墻部豎向暗溝，將水引至墻腳外側(cè)，在襯砌邊墻腳留一暗洞或理設(shè)鋼管將水引入隧道排水溝，當(dāng)涌水出露在邊墻部位，在邊墻襯砌以外可設(shè)豎向盲溝或暗溝、將水引至邊墻腳外側(cè)，在邊墻襯砌時，墻腳留一暗洞或理管將水引入隧道排水溝排出洞外。4.1規(guī)范規(guī)定的處治原則當(dāng)隧道未設(shè)平行導(dǎo)坑時，其在隧道部位的處理方法，基本同有平行導(dǎo)75堵1）對已停止發(fā)育，徑跨不大，無水或滲水較小量，可根據(jù)其與隧道相交的位置及其充填情況，采用漿砌石或砼回填封閉，并輔以適當(dāng)?shù)囊潘?.1規(guī)范規(guī)定的處治原則堵4.1規(guī)范規(guī)定的處治原則76堵溶槽位于隧道拱部,橫穿隧道且有水,但溶槽不大,有部份充填物。采用漿砌征石回填封堵拱頂，其寬度至拱腳外2m，并在涌水側(cè)，作豎向暗溝或盲溝，將水引入隧道排水溝4.1規(guī)范規(guī)定的處治原則堵4.1規(guī)范規(guī)定的處治原則77堵溶洞們于隧道中部或一側(cè),仍采用漿砌片石封閉,滲水引入隧道排水溝溶洞隧底部且較小時,仍采用漿砌片石或砼封閉。

4.1規(guī)范規(guī)定的處治原則堵4.1規(guī)范規(guī)定的處治原則78堵2）隧道穿過溶洞,下部為充填物,拱部以上空洞,可采用加強襯砌,拱頂以上設(shè)漿砌片石,漿砌片石以上設(shè)干砌片石封閉.如空洞過高,可視巖石破碎程度,對空穴巖壁可進(jìn)行適當(dāng)噴錨加固。下圖為轎頂山隧道K58+167～K58+177一段,隧道洞身穿過溶洞充填物,充填物干燥緊密,拱頂為空洞的處理實例.襯砌改為Ⅰ類圍巖,曲墻有仰拱,拱部增設(shè)鋼軌骨架。4.1規(guī)范規(guī)定的處治原則堵4.1規(guī)范規(guī)定的處治原則79堵2）隧道穿過溶洞,下部為充填物,拱部以上空洞,可采用加強襯砌,拱頂以上設(shè)漿砌片石,漿砌片石以上設(shè)干砌片石封閉.如空洞過高,可視巖石破碎程度,對空穴巖壁可進(jìn)行適當(dāng)噴錨加固。下圖為隧道洞身穿過溶洞充填物,充填物干燥緊密,拱頂為空洞的處理實例.襯砌改為Ⅰ類圍巖,曲墻有仰拱,拱部增設(shè)鋼軌骨架4.1規(guī)范規(guī)定的處治原則堵4.1規(guī)范規(guī)定的處治原則80越

當(dāng)溶洞較深時,不宜采用堵填封閉的方法,可采用梁、拱跨越，鉭梁端或拱座要置于穩(wěn)固可靠的基礎(chǔ)上，在隧道施工中，以梁跨越較多，且施工較為方便。當(dāng)隧道道邊墻懸空時，設(shè)鋼筋砼或鋼軌托梁通過，隧道底部以鋼筋砼梁通過，易于施工，質(zhì)量可靠。如宜珙鐵路馬蹄山隧道K61+780～K61+798段為一大溶液洞,隧道全斷面位于溶洞內(nèi),且溶洞很深不宜回填。變更設(shè)計，兩側(cè)邊墻下設(shè)38kg/m舊鋼軌束鋼筋砼托梁長16m通過。隧底設(shè)16m鋼筋砼梁跨過。施工時托梁基礎(chǔ)和橋臺一起施工。4.1規(guī)范規(guī)定的處治原則越4.1規(guī)范規(guī)定的處治原則814.1規(guī)范規(guī)定的處治原則4.2工程實例4.3小結(jié)4.隧道施工中巖溶的處治技術(shù)

4.1規(guī)范規(guī)定的處治原則4.隧道施工中巖溶的處治技術(shù)824.2.1圓梁山隧道特殊巖溶段處理（高水壓）1、工程概況2、溶洞段結(jié)構(gòu)設(shè)計3、施工方法4.2工程實例

4.2.1圓梁山隧道特殊巖溶段處理（高水壓）4.2工程實例834.2.1圓梁山隧道特殊巖溶段處理（高水壓）1、工程概況圓梁山隧道DK353+200～DK355+400穿越毛壩向斜高壓富水區(qū)。毛壩向斜南段呈北北東向，北段漸變?yōu)楸睎|向，西翼高，東翼低，呈長舟形，南北長65km，東西寬2～3．51~m(圖1)，為一封閉、可溶、不透水的盆狀構(gòu)造，地層巖性主要為灰?guī)r，采用“以堵為主、限量排放”的治水原則。施工揭示，毛壩向斜深部局部地段大型溶蝕裂隙相當(dāng)發(fā)育，巖溶水也非常發(fā)育，在隧道穿越的毛壩向斜核部和兩翼的二疊系吳家坪組(P2w)和茅口組(Plm)灰?guī)r地層中深部巖溶十分發(fā)育，隧道開挖共揭露3個大型充填溶洞即：1號溶洞，范圍向斜西翼DK354+255～+285充填溶洞；2號溶洞向斜東翼