地質雷達技術在復雜地質中的應用

祝李京 張能 王滔

一、工程實例

本區(qū)間采用礦山法施工，區(qū)間左線隧道長422.768m，區(qū)間左線隧道長472.309m（長鏈5.791m）。隧道拱頂覆土約為6.4m～16.0m，線路最大縱坡為28.475‰，區(qū)間隧道采用臺階法施工，采用復合式襯砌結構。礦山法隧道洞身主要位于中風化砂巖、中風化泥巖地層，隧道圍巖綜合分級為V級，為非瓦斯區(qū)間。本區(qū)段地勢有一定起伏，地貌單元為淺丘，場地范圍內上覆第四系全新統(tǒng)（）人工填土、其下為全新統(tǒng)殘坡積層（）黏土；下伏基巖為白堊系上統(tǒng)夾關組（）泥巖、砂巖及泥巖夾礫巖與白堊系下統(tǒng)天馬山組（）泥巖和砂巖。區(qū)間地下水主要有賦存于黏性土層之上填土層中的上層滯水和基巖裂隙水，其中對工程影響較大的為基巖裂隙水。

二、探測過程

1.掌子面地質調查

本次預報位于區(qū)間進口小里程右線掌子面里程YDK67+060，隧道拱頂覆土埋設約為7m，采用臺階法開挖，掌子面巖性為強風化泥巖，呈暗紅色，中厚層結構，局部薄層結構，巖體破碎，掌子面較濕潤，圍巖抗壓強度低，巖質較軟，拱頂處泥巖手捏可碎，有掉塊現(xiàn)象。

2.測線布置及雷達圖像

受現(xiàn)場條件限制，根據(jù)現(xiàn)場實際情況對掌子面位置共布置2條有效探測區(qū)域（測線1、測線2），2條測線方向一致，都是從左往右進行。利用天線發(fā)射和接受電磁波信號，并儲存在主機當中，通過專門的軟件進行處理分析，得到以下2組二維探測波列圖及彩圖。

測線1探測波列圖

測線1探測彩圖

測線2探測波列圖

測線2探測彩圖

3.地勘資料

根據(jù)地勘資料顯示，在YDK67+075斷面兩側有地勘孔，偏距隧道邊線約10米，覆土埋深約7米，隧道拱頂界限處于（）淤泥質粉質黏土與（）強風化泥巖交接處，上臺階處于（）強風化泥巖區(qū)，下臺階處于（）中風化泥巖區(qū)。

4.探測結論

依據(jù)雷達探測結果，結合相關地質勘察資料和現(xiàn)場地質情況綜合分析，本次超前探測的結果如下：

如探測圖所示，小里程進口右線掌子面前方0～30米（YDK67+060～YDK67+090）區(qū)域內：

測線1在（YDK67+060～YDK67+070）范圍內反射波整體較平緩，振幅、頻率較大，推測此范圍內圍巖與掌子面圍巖基本相似，為強風化泥巖，巖體破碎，存在地下水及裂隙水。在（YDK67+070～YDK67+090）范圍內反射波由平緩轉為強烈，振幅、頻率迅速增大，推測此范圍內圍巖比掌子面圍巖破碎，為強風化泥巖，巖體極破碎，存在淤泥質黏土侵入隧道拱頂界限的可能，存在地下水及裂隙水。

測線2在（YDK67+060～YDK67+090）范圍內整體反射波較平緩，推測前方圍巖整體與掌子面圍巖基本相似，為強風化泥巖，巖體破碎，存在地下水及裂隙水。在（YDK67+070～YDK67+080）范圍內反射波較強烈，推測此處圍巖極破碎，有夾泥與裂隙的可能，存在地下水及裂隙水。

因隧道為淺埋，且隧道上方為黏土和雜填土，不具備承載能力，抗震能力弱，一般還具有浸水濕陷性，且近日夜間雨水較多，滲入地下，導致隧道上方土質松散，含水量增加，注意防、排水，并加強支護。建議此次預報范圍內圍巖級別為Ⅴ級。根據(jù)區(qū)間隧道的現(xiàn)場情況，結合本項目相關地勘資料，地下水及裂隙水較豐富，及時做好防水、排水措施，及時初噴立架進行初期支護，防止因積水導致圍巖軟化引起塌方，對上方土體進行加固措施，減輕上方積壓荷載。嚴格按照設計圖紙施工，做到短進尺，弱爆破，及支護，嚴格控制爆破藥量，防止塌方。建議在開挖至（YDK67+065～YDK67+090）范圍內減少爆破藥量，縮短開挖進尺，注意拱頂處圍巖變化，防止因淤泥質黏土侵入隧道拱頂界限而導致隧道塌方。

三、探測結果驗證

1.在YDK67+060～YDK67+068范圍內掌子面為強風化泥巖，呈暗紅色，層狀結構明顯，上臺階中部以下巖體較破碎，錘擊可碎。中部以上至拱頂處巖體破碎，伴隨少量滲水，圍巖軟化，顏色偏黃，手捏可碎，有掉塊現(xiàn)象。

2.在YDK67+068～YDK67+071范圍內掌子面為強風化泥巖，呈暗紅色，層狀結構明顯，上臺階中部有夾泥帶，伴隨滲水，拱頂處圍巖軟化，局部夾雜淤泥質黏土，呈黑褐色，有掉塊現(xiàn)象。

3.在YDK67+071～YDK67+090范圍內掌子面拱頂處淤泥質黏土侵入隧道界限約0.4～1.2米，掌子面其他處為強風化泥巖，呈暗紅色，層狀結構明顯，巖體極破碎，局部有夾泥及滲水，拱頂處淤泥有滑移掉落現(xiàn)象。

根據(jù)現(xiàn)場實際開挖結果，與本次超前預報勘探結果基本吻合，并提前起到了警示作用。

四、結論

復雜地質條件下，地質雷達充分發(fā)揮了它的優(yōu)勢，現(xiàn)場探測完，能直接提供實時剖面波列圖及彩圖，且擁有相對滿意的探測深度和分辨率，能直觀體現(xiàn)異常波動所處位置；且未對現(xiàn)場造成任何破壞或干擾，使用安全，操作簡單，對工作場地條件要求較寬松，抗電磁干擾能力較強，環(huán)境影響較小，適應性強。