巖溶隧道超長(zhǎng)破碎帶超前預(yù)報(bào)方法

劉和文，張羽，郭玉彬，徐賓賓，袁方龍，江宗高

巖溶隧道超長(zhǎng)破碎帶超前預(yù)報(bào)方法

劉和文1，張羽2，郭玉彬1，徐賓賓1，袁方龍1，江宗高3

（1.中交天津港灣工程研究院有限公司，港口巖土工程技術(shù)交通行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津市港口巖土工程
技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津300222；2.中國(guó)交通建設(shè)股份有限公司總承包經(jīng)營(yíng)分公司，北京100000；3.中國(guó)電建集團(tuán)貴陽(yáng)勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，貴州貴陽(yáng)550081）

具有典型巖溶地區(qū)特征的老鷹山隧道工程，因穿越斷層而進(jìn)入350 m超長(zhǎng)破碎帶。為了降低老鷹山隧道工程施工風(fēng)險(xiǎn)，采用超前預(yù)報(bào)技術(shù)獲取掌子面前方巖層信息。首先依據(jù)地勘資料，針對(duì)開(kāi)挖段潛在災(zāi)害地質(zhì)體，結(jié)合各物探方法特點(diǎn)，制定了老鷹山隧道基于掌子面編錄，地震波法（TSP），地質(zhì)雷達(dá)法（GPR）以及紅外探水等相結(jié)合的綜合超前預(yù)報(bào)方案。分析了隧道右幅K15+930處巖層異常信號(hào)特征，并得到實(shí)際開(kāi)挖驗(yàn)證，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用效果較好。相關(guān)預(yù)報(bào)思路、探測(cè)方法及信號(hào)分析方法可為類似巖溶地區(qū)超長(zhǎng)破碎帶隧道超前預(yù)報(bào)工作提供參考，具有實(shí)際的推廣價(jià)值。

巖溶地區(qū)；隧道工程；超長(zhǎng)破碎帶；綜合超前預(yù)報(bào)方法

0 引言

隨著國(guó)家“十三五”計(jì)劃的推進(jìn)，逐步開(kāi)始建設(shè)構(gòu)建橫貫東西、縱貫?zāi)媳钡膰?guó)家高速公路網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于地勢(shì)處于第一、二級(jí)階梯的西南地區(qū)，公路隧道建設(shè)中常需穿越大長(zhǎng)度的巖溶區(qū)域，甚至伴隨有斷層破碎帶。頻發(fā)的溶洞、地下突水等不良地質(zhì)災(zāi)害，成為隧道施工中的重大安全隱患。完善的超前預(yù)報(bào)工作是保障隧道安全施工的必要條件。如何合理選擇預(yù)報(bào)方法、規(guī)范預(yù)報(bào)流程以及科學(xué)解譯圖像信號(hào)等均成為近年來(lái)國(guó)內(nèi)外隧道工程領(lǐng)域重要的研究課題。

基于電、磁以及場(chǎng)強(qiáng)等探測(cè)原理的各類物探方法在隧道超前預(yù)報(bào)中均有應(yīng)用；主要包括洞內(nèi)（外）地質(zhì)編錄、TSP、陸地聲吶法、地質(zhì)雷達(dá)、紅外探水、瞬變電磁法，高密度電法等。鄧尤東[1]詳細(xì)的闡述了TSP203超前地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)在烏鞘嶺特長(zhǎng)隧道中的應(yīng)用情況，具體有數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理解釋結(jié)果等，取得了很好的應(yīng)用效果。吳俊等[2]列舉了地質(zhì)雷達(dá)應(yīng)用于公路隧道施工超前預(yù)報(bào)的幾個(gè)成功實(shí)例，并給出了幾個(gè)典型不良地質(zhì)體的雷達(dá)波形特征。王鷹等[3]將HY-303紅外探測(cè)儀運(yùn)用于圓梁山隧道突水超前預(yù)報(bào)中，隧道進(jìn)口段平導(dǎo)和正洞的紅外突水預(yù)報(bào)結(jié)果很好地說(shuō)明了紅外探測(cè)儀對(duì)透水區(qū)域的超前預(yù)報(bào)具有較高的準(zhǔn)確度。李術(shù)才等[4]在各類地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)的基礎(chǔ)上提出了隧道四色預(yù)警機(jī)制，施工指導(dǎo)效果顯著。各種物探手段因探測(cè)原理不同，在實(shí)際工程應(yīng)用各有優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)應(yīng)一定的適用范圍，具體適用條件見(jiàn)表1[5-7]。

表1 常見(jiàn)預(yù)報(bào)方法的適用范圍Table 1Application scope of common forecasting methods

目前實(shí)踐中積累的預(yù)報(bào)經(jīng)驗(yàn)基本能夠保證常規(guī)隧道施工安全，滿足施工信息化要求；然而對(duì)于巖溶地區(qū)，尤其是超長(zhǎng)破碎帶的超前預(yù)報(bào)，無(wú)論是實(shí)際應(yīng)用還是室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究成果均相對(duì)較少；本文針對(duì)云南蒙文硯高速公路老鷹山巖溶隧道的超長(zhǎng)破碎帶段開(kāi)展超前預(yù)報(bào)工作，從預(yù)報(bào)方法的選擇到預(yù)報(bào)流程的確定以及數(shù)據(jù)信號(hào)處理與解譯等方面深入分析，從而達(dá)到精確預(yù)報(bào)巖層信息，科學(xué)指導(dǎo)巖溶地區(qū)破碎帶施工的目的。

1 巖溶破碎帶超前預(yù)報(bào)

1.1 工程概況

老鷹山隧道位于云南省蒙自市至文山州至硯山高速公路段，連接昆河經(jīng)濟(jì)走廊和昆珠經(jīng)濟(jì)走廊，地形起伏較大，處于構(gòu)造溶蝕侵蝕低中山地貌區(qū)；設(shè)計(jì)為分離式隧道，左幅起點(diǎn)里程K14+ 830，終點(diǎn)里程K17+294，左幅全長(zhǎng)2 464 m，最大埋深128.85 m；右幅起點(diǎn)里程K14+861，終點(diǎn)里程K17+304，右幅全長(zhǎng)2 451 m，最大埋深137.81 m；屬于典型的長(zhǎng)隧道。其中左幅K15+ 937—K15+977位于巖溶洼地中，埋深22.32耀24.98 m，為該隧道淺埋隧道段；右幅K15+765—K15+950位于巖溶洼地中，埋深21.61耀40.32 m。兩個(gè)洼地內(nèi)均發(fā)育有落水洞，落水洞洞深可測(cè)深度約5.0 m，為垂直發(fā)育落水洞，構(gòu)成場(chǎng)區(qū)地表水排泄通道，對(duì)隧道施工影響極大。

根據(jù)工程地質(zhì)調(diào)查及鉆探揭露，擬建淺埋隧道段橫跨斷層F，斷層走向約為N170毅S，總長(zhǎng)約600 m，與老鷹山隧道呈約54毅斜交關(guān)系，斷層以西為上盤(pán)，巖性為泥盆系上統(tǒng)（D3）灰?guī)r；斷層以東為斷層下盤(pán)，寒武系中統(tǒng)（沂2）白云巖。該斷層為逆斷層，斷層破碎帶寬約350 m，厚度約100 m；左幅樁號(hào)K15+950—K16+260，右幅樁號(hào)K15+900—K16+250。受該斷層的影響，隧道淺埋段圍巖較為破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育，對(duì)淺埋隧道段圍巖穩(wěn)定性極為不利。

1.2 超前預(yù)報(bào)流程

因巖溶隧道工程地質(zhì)條件，施工工況差異，制定超前預(yù)報(bào)方案時(shí)依圖1流程所示。堅(jiān)持“隧洞內(nèi)外結(jié)合，距離長(zhǎng)短結(jié)合”的編制原則，達(dá)到對(duì)潛在不良地質(zhì)體全方位探測(cè)的目的。

圖1 超前預(yù)報(bào)流程圖Fig.1Flow chart of advance forecast

根據(jù)老鷹山隧道勘探資料與水文條件，潛在不良地質(zhì)體類型主要為解理裂隙、溶洞以及富水體。參照表1以及圖1，兼顧對(duì)正常施工工序的協(xié)調(diào)性，選取地質(zhì)編錄、TSP、地質(zhì)雷達(dá)以及紅外探水4種預(yù)報(bào)方式綜合應(yīng)用于老鷹山巖溶超長(zhǎng)破碎帶的預(yù)報(bào)工作。4類方法分別依據(jù)地震波、電磁波、紅外場(chǎng)強(qiáng)以及實(shí)際開(kāi)挖面信息進(jìn)行判別，能夠避免單一干擾源，做到優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，切實(shí)有效提高預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率。

1.3 儀器測(cè)線布置與判斷依據(jù)

1）地質(zhì)編錄

地質(zhì)編錄即通過(guò)隧道已開(kāi)挖段巖體特征，包括巖體穩(wěn)定性、破碎程度、裂隙發(fā)育情況以及突水量等，基于巖層延伸性的特點(diǎn)，推斷掌子面前方巖層信息。該方法對(duì)于斷層和破碎帶的判斷準(zhǔn)確率較高，通常據(jù)揭露的斷層或破碎帶走向、傾角，利用基本的三角函數(shù)即可預(yù)報(bào)其影響范圍。

2）TSP

TSP方法利用人工爆破引發(fā)的弱地震波在巖體中的傳播，并通過(guò)高靈敏度三分量傳感器接收反射波。根據(jù)橫波與縱波在巖體中傳播的特性，基于經(jīng)驗(yàn)波速與巖層物理力學(xué)參數(shù)模型，得到巖層楊氏模量、泊松比以及與隧道軸向相交的潛在巖性分界面。同一種巖層中，縱波波速保持穩(wěn)定，在分界面處發(fā)生突變，當(dāng)波速增大時(shí)，說(shuō)明巖層的密實(shí)度、強(qiáng)度、穩(wěn)定性向好，對(duì)應(yīng)的楊氏模擬變大，泊松比減小，反之巖性變差。

3）地質(zhì)雷達(dá)

地質(zhì)雷達(dá)通過(guò)天線發(fā)射短脈沖電磁波，并接受經(jīng)巖層分界面反射回來(lái)的反射波，通過(guò)反射波的頻譜特征實(shí)現(xiàn)對(duì)巖層，不良地質(zhì)體空間位置的判斷。電磁波傳播過(guò)程中，遇到不同介質(zhì)的分界面處發(fā)生反射，分界面兩側(cè)的介質(zhì)物性差異越大，反射越加明顯。具體表現(xiàn)在雷達(dá)波形振幅、頻率、能量衰減快慢和同相軸連續(xù)性差異等；另外電磁波對(duì)富水區(qū)域較為敏感，出現(xiàn)相位反向、低頻化、分界面發(fā)射強(qiáng)烈并隨即能量迅速衰減的波形特征。在掌子面上距離地表1.5 m處，同時(shí)沿隧道左、右側(cè)壁沿伸20 m布置測(cè)線[8-9]（如圖2）。

圖2 雷達(dá)測(cè)線布置圖Fig.2The survey line layout of GPR

4）紅外探水

紅外探水是監(jiān)測(cè)巖體自身的紅外輻射場(chǎng)強(qiáng)，當(dāng)巖體中存在含水體時(shí)，巖體場(chǎng)強(qiáng)會(huì)發(fā)生畸變；通過(guò)對(duì)畸變場(chǎng)強(qiáng)的監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)含水體的預(yù)報(bào)。通常場(chǎng)強(qiáng)值極差小于10，巖體正常；極差處于10～20范圍，巖體中含水體存在可能性小；極差大于20時(shí)存在含水體的可能性大。在掌子面布置4伊6共24個(gè)紅外測(cè)點(diǎn)，同時(shí)沿隧道拱圈布設(shè)7組斷面，間距5 m，每組6個(gè)測(cè)點(diǎn)，探測(cè)的順序依次為左邊墻腳、左邊墻、頂拱、右邊墻、右邊墻腳、底部中線（如圖3）。

圖3 紅外探水測(cè)點(diǎn)布置圖Fig.3The layout of infrared water point

2 數(shù)據(jù)信號(hào)處理與分析

1）TSP超前預(yù)報(bào)

隧道右幅進(jìn)入預(yù)計(jì)破碎帶的位置K15+897處（掌子面紅褐色薄至中厚層全耀強(qiáng)風(fēng)化泥巖，吁級(jí)）進(jìn)行TSP超前預(yù)報(bào)。儀器采用TSP203，布設(shè)24個(gè)炮點(diǎn)，炮孔間距1.5 m，最終有效炮孔數(shù)為20個(gè)。信號(hào)經(jīng)過(guò)深度偏移成像[10-11]處理后如圖4～圖5。

圖4 TSP信號(hào)2D成果圖Fig.4The 2D results chart of TSP signal

圖5TSP反射層圖像Fig.5Reflection layer image of TSP

圖4 顯示，掌子面前方120 m范圍內(nèi)，圍巖縱波速度為1 350耀1 560 m/s；縱橫波波速比Vp/ Vs為1.45耀1.65；泊松比為0.35耀0.45；密度為1.55耀1.75 g/cm3，楊氏模量為20耀25 GPa。

K15+897—K15+930密度籽、楊氏模量E局部升高，但絕對(duì)值均較低；泊松比滓、縱橫波速比Vp/Vs則局部降低；該段巖體破碎，圍巖質(zhì)量差，與掌子面巖性相同，圍巖級(jí)別依然為吁級(jí)。K15+ 930—K15+940密度籽、楊氏模量E、泊松比滓以及縱橫波速比Vp/Vs反射面增多，變化幅度相對(duì)較大。推測(cè)該段圍巖穩(wěn)定性差，存在發(fā)育的解理裂隙。K15+940—K15+975密度籽、楊氏模量E以及縱橫波速比Vp/Vs均明顯升高，泊松比滓降低，該段圍巖強(qiáng)度較前段增加，穩(wěn)定性變好。圖5反射層圖像中該段反射界面明顯減少。K15+975—K16+017段巖體穩(wěn)定性變差，裂隙發(fā)育，局部密集，易發(fā)生坍塌及小規(guī)模塌方現(xiàn)象。為了直觀的描述預(yù)報(bào)推斷結(jié)果，4段具體內(nèi)容如表2所示[12-13]。

表2 TSP預(yù)報(bào)結(jié)果一覽表Table 2Table of forecast results of TSP

2）潛在解理裂隙超強(qiáng)預(yù)報(bào)

根據(jù)TSP預(yù)報(bào)結(jié)果，K15+930—K15+940可能存在發(fā)育的解理裂隙，因此在K15+920處開(kāi)展地質(zhì)雷達(dá)，紅外探水方式超前預(yù)報(bào)工作。K15+ 920掌子面編錄巖性：深灰～灰色、黃褐色強(qiáng)風(fēng)化角礫巖，有多道閉合裂隙，充填黏土，掌子面較為濕潤(rùn)。其中拱頂約2 m寬為黑色角礫巖，具體如圖6所示。

圖6 掌子面地質(zhì)編錄圖Fig.6Face geolograph chart

采用勞雷100 MHz屏蔽天線，以點(diǎn)測(cè)方式進(jìn)行探測(cè)，時(shí)窗350 ns，帶通濾波25～250 MHz。掌子面處圖像埋深3 m范圍內(nèi)巖層受開(kāi)挖爆破松動(dòng)影響，以及施工臺(tái)車干擾作用，雷達(dá)波反射強(qiáng)烈，同相軸錯(cuò)斷，圖像失真，可參考性差。K15+ 925—K15+929處局部信號(hào)振幅放大，且頻率減小，推斷巖土體含水率大，較為濕潤(rùn)，在K15+ 932處電磁波反射能量明顯增強(qiáng)，同相軸連續(xù)性好，見(jiàn)圖7，判斷為較發(fā)育的裂隙，與TSP預(yù)報(bào)的裂隙里程基本吻合，進(jìn)一步確認(rèn)了發(fā)育裂隙的存在。

圖7 地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)剖面圖Fig.7The detection section of GPR

紅外探測(cè)儀采用HW-304型，對(duì)掌子面及其后斷面進(jìn)行探測(cè)，掌子面4條測(cè)線共24個(gè)點(diǎn)的紅外輻射場(chǎng)強(qiáng)成圖如圖8（a）所示，其中最小值為278滋W/cm2，最大值為288滋W/cm2。沿隧道軸線的6條紅外輻射場(chǎng)強(qiáng)曲線均近似呈水平線如圖8（b）；場(chǎng)強(qiáng)值極差均小于10，根據(jù)紅外探水含水體的判別條件，推斷掌子面前方15 m范圍內(nèi)，無(wú)明顯含水體存在。

圖8 紅外探水結(jié)果圖Fig.8The results image of infrared detection water

在隧道開(kāi)挖至K15+932附近，揭露的圍巖顯示存在較發(fā)育的裂隙，見(jiàn)圖9，與預(yù)報(bào)結(jié)果吻合。

圖9 巖體揭露結(jié)果Fig.9The results of exposed rock

3 結(jié)語(yǔ)

1）采用掌子面地質(zhì)編錄，TSP，地質(zhì)雷達(dá)法以及紅外探水技術(shù)相結(jié)合的綜合超前預(yù)報(bào)方法，在老鷹山隧道超長(zhǎng)破碎帶超前預(yù)報(bào)中具有較好的應(yīng)用效果，對(duì)于類似巖溶隧道超前預(yù)報(bào)工程具有參考價(jià)值。

2）通常單一的預(yù)報(bào)技術(shù)手段容易造成誤判，綜合超前預(yù)報(bào)方法能夠很好克服該問(wèn)題，對(duì)不良地質(zhì)體的空間位置與幾何形態(tài)進(jìn)行探測(cè)，有效提高預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率，保障施工安全，在隧道超前預(yù)報(bào)工程中值得推廣應(yīng)用。

3）獲得巖溶隧道理想預(yù)報(bào)效果，現(xiàn)場(chǎng)采集的原始信號(hào)質(zhì)量是關(guān)鍵。對(duì)于TSP探測(cè)，接收孔底端應(yīng)反復(fù)振搗，確保錨固劑填充密實(shí)，頂端同樣用錨固劑封堵，確保三分量接收器接收到弱爆破首波；爆破前，炸藥塞入爆破孔底端，利用現(xiàn)場(chǎng)自來(lái)水封堵爆破孔。雷達(dá)探測(cè)前波形增益的效果對(duì)波形質(zhì)量影響較大，應(yīng)反復(fù)調(diào)節(jié)增益參數(shù)，使得波形科學(xué)合理，同時(shí)點(diǎn)測(cè)方式測(cè)量時(shí)，天線應(yīng)緊貼圍巖，保證完全耦合方可采集數(shù)據(jù)。預(yù)報(bào)工作還應(yīng)協(xié)調(diào)施工工序，減少外界干擾源影響。

[1]鄧尤東.超前地質(zhì)預(yù)報(bào)在烏鞘嶺特長(zhǎng)隧道中的應(yīng)用[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2004（S2）：5 140-5 146.

DENG You-dong.Application of geologic forecast in Wuqiaoling long tunnel[J].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2004(S2):5 140-5 146.

[2]吳俊，毛海和，應(yīng)松，等.地質(zhì)雷達(dá)在公路隧道短期地質(zhì)超前預(yù)報(bào)中的應(yīng)用[J].巖土力學(xué)，2003（S1）：154-157.

WU Jun,MAO Hai-he,YING Song,et al.Application of ground probing radar to short-term geological forecast for tunnel construction[J].Rock and Soil Mechanics,2003(S1):154-157.

[3]王鷹，陳強(qiáng)，魏有儀，等.紅外探測(cè)技術(shù)在圓梁山隧道突水預(yù)報(bào)中的應(yīng)用[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2003（5）：855-857.

WANG Ying,CHEN Qiang,WEI You-yi,et al.Application of infrared acquisition technology in prediction of water gushing in Yuanliangshan tunnel[J].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering,2003(5):855-857.

[4]李術(shù)才，薛翊國(guó)，張慶松，等.高風(fēng)險(xiǎn)巖溶地區(qū)隧道施工地質(zhì)災(zāi)害綜合預(yù)報(bào)預(yù)警關(guān)鍵技術(shù)研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2008（7）：1 297-1 307.

LI Shu-cai,XUE Yi-guo,ZHANG Qing-song,et al.Key technology study on comprehensive prediction and early-warning of geological hazards during tunnel construction in high-risk karst areas[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering,2008(7): 1 297-1 307.

[5]LI S C,ZHOU Z Q,YE Z H,et al.Comprehensive geophysical prediction and treatment measures of karst caves in deep buried tunnel[J].Journal of Applied Geophysics,2015,116:247-257.

[6]KARP J,RAVI R.A 9/7-approximation algorithm for graphic TSP in cubic bipartite graphs[J].Computer Science,2013:164-216.

[7]劉新榮，劉永權(quán)，楊忠平，等.基于地質(zhì)雷達(dá)的隧道綜合超前預(yù)報(bào)技術(shù)[J].巖土工程學(xué)報(bào)，2015，37（S2）：51-56.

LIU Xin-rong,LIU Yong-quan,YANG Zhong-ping,et al.Synthetic advanced geological prediction technology for tunnels based on GPR[J].Chinese Journal of Geotechnical Engineering,2015,37 (S2):51-56.

[8]李添翼.超低頻地質(zhì)雷達(dá)在巖溶勘探中的應(yīng)用研究[J].鐵道工程學(xué)報(bào)，2012（3）：6-11.

LI Tian-yi.Study on application of ultra-low frequency ground penetrating radar in karst exploration[J].Journalof Railway Engineering Society,2012(3):6-11.

[9]李天斌，孟陸波，朱勁，等.隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)綜合分析方法[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2009，28（12）：2 429-2 436.

LI Tian-bin,MENG Lu-bo,ZHU Jin,et al.Comprehensive analysis method for advanced forecast of Geology in tunnels[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering,2009,28(12): 2 429-2 436.

[10]曲海鋒，劉志剛，朱合華.隧道信息化施工中綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2006，25（6）：1 246-1 251.

QU Hai-feng,LIU Zhi-gang,ZHU He-hua.Technique of synthetic geologic prediction ahead in tunnel informational construction[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering,2006,25(6): 1 246-1 251.

[11]馬亢，徐進(jìn)，張志龍，等.雪峰山公路隧道的超前預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)研究[J].巖土力學(xué)，2009，30（5）：1 381-1 386.

MA Kang,XU Jin,ZHANG Zhi-long.et al.Research on advanced prediction and forecast of Xuefeng Mountain highway tunnel[J]. Rock and Soil Mechanics,2009,30(5):1 381-1 386.

[12]蘇茂鑫，錢(qián)七虎，李術(shù)才，等.一種巖溶地質(zhì)條件下的城市地鐵超前預(yù)報(bào)方法[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2011，30（7）：1 428-1 434.

SU Mao-xin,QIAN Qi-hu,LI Shu-cai,et al.A method of metro advanced geological prediction under Karst geology condiction[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering,2011,30(7): 1 428-1 434.

[13]羅利銳，劉志剛，姚海波，等.超前地質(zhì)預(yù)報(bào)在棋盤(pán)石巖溶隧道中的應(yīng)用[J].鐵道工程學(xué)報(bào)，2009（11）：10-12，22.

LUO Li-rui,LIU Zhi-gang,YAO Hai-bo,et al.Application of geologicalforecast in construction of Qipanshi karst tunnel[J]. Journal of Railway Engineering Society,2009(11):10-12,22.

Synthetic advanced prediction technology for super-long broken tunnel in karst area

LIU He-wen1,ZHANG Yu2,GUO Yu-bin1,XU Bin-bin1,YUAN Fang-long1,JIANG Zong-gao3
（1.CCCC Tianjin Port Engineering Institute Co.,Ltd.,Key Laboratory of Port Geotechnical Engineering of the Ministry of Communication,Key Laboratory of Port Geotechnical Engineering of Tianjin,Tianjin 300222,China; 2.CCCC Investment馭Engineering Company,Ltd.,Beijing 100000,China; 3.Power China Guiyang Engineering Corporation Ltd.,Guiyang,Guizhou 550081,China）

The projectof Laoying-mountain tunnel located in typical karst area,it would run into super-long broken zone which has 350 m long as passing through the fault.In order to reduce the construction risk of tunnel project,we used forecasting technology to obtain the information in front of face rock layer.At first,according to the geological exploration data and the potential geological disasters in excavation,combined with the characteristics of various geophysical methods,we developed the synthetic advanced prediction technologies for the Laoying-mountain tunnel,includes the following:face catalog,seismic wave method(TSP),ground penetrating radar(GPR)and infrared water.We also analyzed the characteristic of abnormal signal in k15+930 at the right of the tunnel,and verified the results by the actual excavation.The practical application results are proved nice.The related prediction methods,detection methods and signal analysis methods can be used as reference for the prediction for the long broken tunnel in the karst area,and its promotion will have practical significance.

karst area;tunneling;super-long broken zone;synthetic advanced prediction technology

U456.3

A

2095-7874（2017）09-0038-06

10.7640/zggwjs201709008

2016-12-02

2017-08-08

天津市自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目（16JCZDJC38800）

劉和文（1990—），男，安徽安慶人，助理工程師，巖土工程專業(yè)。E-mail：liuhewen123@163.com