隧道工程的地质勘探技术范文

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公路工程的建设需要跨越自然地质条件不同的区域，若公路经过山区或者河流区域时，需要开挖山岭隧道或河底隧道。隧道的开挖技术与该地区的地质环境具有密切联系，为保障隧道工程的安全性，应对需要开挖隧道的地区进行科学的地质勘探，为公路工程的规划、设计及施工提供必要的依据和指导。

一、公路工程隧道地质勘探

(一)隧道工程地质勘探必要性地质勘探是通过钻探、电探、震探等一系列方法对构成地质条件的各个要素进行测试的一种技术，为煤田开采、石油开采、地下工程的建设等各项工作提供必要的技术参数。隧道是在天然地层中修建的建筑物，隧道工程建设的各个环节，如位置选择、工程设计、施工技术等均与地质条件有紧密关系。以山岭隧道为例，修建山岭隧道时应对岩层地质构造、产状、裂隙发育、风化程度、地层含水量、地层温度、有害气体等各个要素进行地质勘测，以决定隧道的深度、施工工艺及施工技术。对重点隧道工程，除常规的地质勘测外，还应进行区域性的工程地质调查、测绘及试验;若地下水对隧道具有重大影响时，还应进行地下水动态观测，计算隧道涌水量。隧道工程地质勘探工作主要关注的内容为隧道围岩的稳定性、地下水对隧道的影响、地层温度的影响、有害气体的组份、隧道位置及洞口位置的确定等。

(二)隧道工程地质勘探的主要内容

1．可行性研究阶段的勘探隧道工程的可行性勘探主要目的是了解项目所在地的地质特征、各工程方案的地质条件及其控制工程方案需要的主要地质参数，为工程的路线设计、桥位设计、方案的选择、编制可行性研究报告提供准确的数据支持。这一阶段的探测工作主要是踏勘，对多个可能方案沿路线进行实地调差，对重要工点进行必要的勘探，大致探明地质情况即可。一般需要进行勘探的工点有大桥、隧道、不良地段等。

2．初步勘探阶段初勘阶段一般以物探为主，物探的测区一般在测绘范围以内，当对物探解释有重要的对比价值或参考价值时，可进行勘测追踪，扩大测绘范围。在测量范围内，应按照物探方法，结合地形条件，对测线的方向、间距、测点的疏密、激发点与接收点的距离及布置形式进行设定。物探方法较多，对隧道工程进行物探时，可根据隧道深埋和下伏岩体特性，选择合适的物探方法。电火花法、声脉冲轰震器、旁侧扫描声纳可用于水下隧道地质勘探;高分辨率反射法可用于深埋隧道的勘探;磁力、重力测量法则适用于矿体、煤层、采空区、溶洞、断裂等特殊构造的勘探。分离式隧道一般沿隧道轴线纵向布置2－3条物探测线，两洞口横向测线可布置2条，根据隧道长度、地质条件确定测线长度和测点间距;整体式隧道可适当增加纵向和横向测线。地质体或构造类型不同时，应设计2－3条物探测线穿过，每条测线的测点应在3各以上，若地质条件复杂时，可酌情增加测点数目。

3．详细勘探阶段详细勘探主要是进一步探测初步勘探阶段未查明的地质问题，为后续工程的设计及施工提供必要的补充和校核，这一阶段探测技术仍以物探为主，具体选择方法可根据隧道所在地区的地形、地质条件决定。对山区岩质隧道进行探测时，应先进行地震勘探。进行地震勘探时，可沿隧道轴线布置一条以上的地震测线，以10－20m为间距设置测试点;若在测试过程中发现地质构造，可将测试点数据布置密度增加;两洞口布置横测线，测点距离设置为5m;若在洞口或洞身发现溶洞或其他构造破碎带，可根据具体情况适当增加横测线或测试点。公路为上下行时，对于地质条件简单、岩性单一、无地质构造的短小隧道可作为一条隧道，组织勘探工作外，其余均应作为两条隧道进行单独勘探。勘探方法如下:用声波法对岩体的弹性纵波波速和横向波速进行同时测定，用于计算岩体的弹性特征值;测试岩石试件的弹性波速，以计算岩体的完整性，从而判定围岩的破碎程度;在进行地震勘探时，若发现明显的地质构造或溶洞时，可利用其他方法进行再次勘探，以供验证;采用电探时，可沿隧道轴线设三条测试线，其中两侧的测试线与主测线的间隔距离为20m，测点间距为20m;洞口设置横测线，间距为10－30m;对水下地质进行物探时，应根据水域的水底地形、水体流苏、水体深度等情况决定物探方法的选取，一般可采用多种方法进行综合探测，勘探主线至少为2条，横测线可根据水流方向布设，至少为3天，测点间距应小于陆上物探测点间距。

二、隧道工程地质勘探测试项目

隧道工程地质勘探测试项目主要包括地应力、岩土力学、水文地质、水质分析以及其他综合测试。地应力测试方法多采用水力压裂法，其他方法可作为辅助方法。岩体内部应力状态存在一定的差异性，可利用应力试验，并结合岩体组份的分析及构造分析，对岩体的主应力方向进行确定，岩土的力学试验常用测定标准为《公路工程地质勘察规范》;隧道工程在建设过程中，需要大量的钻探操作，地质勘探孔的设定应考虑水文地质试验孔的设定情况，地质勘探孔终孔可作为后期的水文地质试验的观测孔，若发现钻探孔终孔含有大量地下水，应考虑进行专业的水文地质勘探，以获得水文地质参数。对隧道内的主要含水层取样进行水质分析，看是否满足生活、工程、消防用水的要求，一般测试样品为1－3组。综合测井是配合钻孔，利用声波测井和放射测井的方法，从多个方面获得隧道围岩工程所需的地质、水文等各项参数。

三、总结语

公路隧道工程的施工需要科学的地质勘探，这是为后期工程的设计、施工、运行提供的基础保障。在实际的勘探过程中，应根据具体的地质情况进行勘探方法的选择及变通，确保勘探数据的准确性及有效性。

作者：莫凡 汪凌 单位：江苏省地质工程勘察院北方分院