國(guó)內(nèi)外隧道巖溶工程地質(zhì)勘察，主要采用地面勘察與洞內(nèi)勘探相結(jié)合、物探與鉆探和洞探相結(jié)合、綜合測(cè)試試驗(yàn)及長(zhǎng)期觀測(cè)等定性與定量分析相結(jié)合的方法，分析評(píng)價(jià)隧道巖溶工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件。

遙感技術(shù)借助不同高度的平臺(tái)，采用不同譜段的攝影、掃描技術(shù)獲取不同時(shí)期地質(zhì)體信息，進(jìn)行巖組劃分，圈定巖溶形態(tài)、地表塌陷及不良地質(zhì)的范圍，確定區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造等，為地質(zhì)選線提供依據(jù)，并指導(dǎo)地質(zhì)調(diào)繪工作。

工程地質(zhì)及水文地質(zhì)調(diào)查測(cè)繪是工程地質(zhì)勘察的基礎(chǔ)，借助既有區(qū)域地質(zhì)資料，開(kāi)展不同比例地質(zhì)調(diào)繪工作，確定地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地下水的補(bǔ)給-徑流-排泄關(guān)系以及不良地質(zhì)的分布、規(guī)模等，并指導(dǎo)鉆探、物探及測(cè)試試驗(yàn)工作。

國(guó)內(nèi)外通常采用地震反射波法和電磁測(cè)深法進(jìn)行巖溶探測(cè)。地震反射波法主要用于深部大地構(gòu)造和石油勘探，一般都在地形較為平緩、地層分布較均勻的地區(qū)進(jìn)行，最近研究開(kāi)發(fā)的三維地震反射探測(cè)復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造和小的不均勻地質(zhì)體有它獨(dú)特的能力，但采用的是面積勘探，對(duì)線狀勘探的適應(yīng)性有待探索;我國(guó)自20世紀(jì)80年代末期開(kāi)展高密度電法探測(cè)斷層和巖性接觸帶，積累了豐富經(jīng)驗(yàn)，高密度電法是目前用于隧道勘探的一種有效方法，但勘探深度有限。電磁測(cè)深法首先應(yīng)用于探測(cè)深部構(gòu)造、石油、金屬礦體，近年來(lái)鐵道系統(tǒng)嘗試采用可控源音頻大地電磁測(cè)深法(CSAMT)進(jìn)行斷層、巖性接觸帶及深部巖溶探測(cè)，中南大學(xué)在邵懷高速公路雪峰山隧道運(yùn)用高頻大地電磁法劃分地層及探查隱伏構(gòu)造;中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司在對(duì)大地電磁探查技術(shù)進(jìn)行充分調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，從高頻大地電磁信號(hào)的電場(chǎng)和磁場(chǎng)規(guī)律、天然場(chǎng)的大地電磁信號(hào)干擾方面入手，進(jìn)行了大地電磁測(cè)深方法的有效性和適用條件研究，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)比試驗(yàn)，選擇天然場(chǎng)源和人工場(chǎng)源的兩種大地電磁測(cè)深方法進(jìn)行長(zhǎng)大深埋巖溶隧道的勘探，確定地質(zhì)構(gòu)造、巖溶等，并在宜萬(wàn)鐵路、武廣客專(zhuān)等項(xiàng)目中推廣應(yīng)用。

瞬變電磁法(TEM)是時(shí)間域的可控源電磁探測(cè)方法。以不接地的正方形重疊回線中的脈沖電流為場(chǎng)源，在探測(cè)對(duì)象中產(chǎn)生極化，感生二次電磁場(chǎng)，在激發(fā)脈沖消失的間隙，觀測(cè)二次場(chǎng)隨時(shí)間的變化。通過(guò)觀測(cè)二次電磁場(chǎng)分布的時(shí)空特征，來(lái)推斷探測(cè)對(duì)象的空間形態(tài)。瞬變電磁法首先在低電阻率高極化率的金屬礦產(chǎn)勘察。該方法觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量高、對(duì)低電阻地質(zhì)體反應(yīng)靈敏、沒(méi)有近場(chǎng)效應(yīng)、地形影響小，但存在需在地面布設(shè)勘探深度1/3左右的發(fā)射和探測(cè)回線、反演計(jì)算的方法不完善、尚不能進(jìn)行定量解釋的不足。近年來(lái)鐵路系統(tǒng)嘗試采用該方法探測(cè)深部巖溶和地下水通道。

巖體(石)的聲波檢測(cè)技術(shù)，國(guó)內(nèi)外進(jìn)行了深入系統(tǒng)的研究，美國(guó)材料試驗(yàn)學(xué)會(huì)(ASTM)于1972年制定了《巖石的超生彈性模量與脈沖波速實(shí)驗(yàn)室測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)方法》，國(guó)際巖石力學(xué)學(xué)會(huì)(ISRM)于1977年頒布了《測(cè)定聲波速度的建議方法》;日本則于1960年著手利用巖石的聲波速度，通過(guò)70多座隧道的探測(cè)實(shí)踐，提出了《隧道圍巖強(qiáng)度分類(lèi)》。我國(guó)于20世紀(jì)50年代后期用聲波法研究巖體(石)性質(zhì)。聲波檢測(cè)廣泛應(yīng)用于巖體質(zhì)量評(píng)價(jià)與工程巖體分級(jí)、測(cè)定洞室圍巖的松弛圈與評(píng)價(jià)圍巖穩(wěn)定性、斷層破碎帶及風(fēng)化層、軟弱夾層、巖溶探測(cè)以及計(jì)算動(dòng)剪切模量、動(dòng)泊松比、動(dòng)楊氏模量等。

根據(jù)完整基巖和巖溶之間的電磁波吸收系數(shù)差異應(yīng)用電磁波CT進(jìn)行巖溶探測(cè)。

深孔勘探是國(guó)內(nèi)外復(fù)雜巖溶隧道勘探中使用最廣泛的勘探手段。采用深孔勘探確定地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、驗(yàn)證物探異常體，并通過(guò)孔內(nèi)綜合測(cè)井確定巖體完整性、巖體波速、電阻率、導(dǎo)電率、放射性、瓦斯測(cè)試等，但深孔勘探存在時(shí)間長(zhǎng)、費(fèi)用高、工藝復(fù)雜、孔內(nèi)事故處理困難等不足。

1.jpg

我國(guó)水電部門(mén)廣泛開(kāi)展洞探確定隧道地質(zhì)條件，國(guó)外正在施工的穿越阿爾卑斯山全長(zhǎng)57km、埋深2 000m的圣哥達(dá)鐵路隧道，打了一條5km的勘探平硐和5個(gè)深達(dá)1 750m的定向鉆孔，有效解決了風(fēng)化砂狀白云巖及其承壓水對(duì)隧道的影響問(wèn)題。

由于巖溶發(fā)育的復(fù)雜性和特殊性，目前工程實(shí)際中仍然存在以下問(wèn)題：

(1)巖溶發(fā)育規(guī)律的認(rèn)識(shí)尚無(wú)法滿(mǎn)足工程實(shí)際的需求，尤其是對(duì)鄂西巖溶強(qiáng)烈發(fā)育區(qū)巖溶的發(fā)育規(guī)律、位置、規(guī)模和水文特征，以及對(duì)鐵路工程的影響等方面的研究不夠。

(2)對(duì)復(fù)雜巖溶地區(qū)，不同勘察階段如何選擇合理的勘察方法和手段，解決復(fù)雜巖溶地質(zhì)問(wèn)題，有待進(jìn)一步加強(qiáng)。

(3)復(fù)雜地形條件下深部巖溶探測(cè)，尚無(wú)有效、快捷、高分辨率巖溶探測(cè)技術(shù)，有待研究開(kāi)發(fā)。

(4)巖溶隧道涌(突)水量的預(yù)測(cè)，目前仍然沿用簡(jiǎn)單水均衡法和解析法進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)這些評(píng)價(jià)方法的應(yīng)用條件缺乏深入研究，導(dǎo)致巖溶隧道涌水量預(yù)測(cè)與實(shí)際偏差極大，缺乏對(duì)復(fù)雜巖溶含水介質(zhì)管道流條件下涌水量評(píng)價(jià)的理論與方法研究。