地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)在復(fù)雜地質(zhì)中的應(yīng)用

祝李京 張能 王滔

一、工程實(shí)例

本區(qū)間采用礦山法施工，區(qū)間左線隧道長(zhǎng)422.768m，區(qū)間左線隧道長(zhǎng)472.309m（長(zhǎng)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(tái)階法施工，采用復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)。礦山法隧道洞身主要位于中風(fēng)化砂巖、中風(fēng)化泥巖地層，隧道圍巖綜合分級(jí)為V級(jí)，為非瓦斯區(qū)間。本區(qū)段地勢(shì)有一定起伏，地貌單元為淺丘，場(chǎng)地范圍內(nèi)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(guān)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(duì)工程影響較大的為基巖裂隙水。

二、探測(cè)過(guò)程

1.掌子面地質(zhì)調(diào)查

本次預(yù)報(bào)位于區(qū)間進(jìn)口小里程右線掌子面里程YDK67+060，隧道拱頂覆土埋設(shè)約為7m，采用臺(tái)階法開(kāi)挖，掌子面巖性為強(qiáng)風(fēng)化泥巖，呈暗紅色，中厚層結(jié)構(gòu)，局部薄層結(jié)構(gòu)，巖體破碎，掌子面較濕潤(rùn)，圍巖抗壓強(qiáng)度低，巖質(zhì)較軟，拱頂處泥巖手捏可碎，有掉塊現(xiàn)象。

2.測(cè)線布置及雷達(dá)圖像

受現(xiàn)場(chǎng)條件限制，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況對(duì)掌子面位置共布置2條有效探測(cè)區(qū)域（測(cè)線1、測(cè)線2），2條測(cè)線方向一致，都是從左往右進(jìn)行。利用天線發(fā)射和接受電磁波信號(hào)，并儲(chǔ)存在主機(jī)當(dāng)中，通過(guò)專門的軟件進(jìn)行處理分析，得到以下2組二維探測(cè)波列圖及彩圖。

測(cè)線1探測(cè)波列圖

測(cè)線1探測(cè)彩圖

測(cè)線2探測(cè)波列圖

測(cè)線2探測(cè)彩圖

3.地勘資料

根據(jù)地勘資料顯示，在YDK67+075斷面兩側(cè)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(zhì)粉質(zhì)黏土與（）強(qiáng)風(fēng)化泥巖交接處，上臺(tái)階處于（）強(qiáng)風(fēng)化泥巖區(qū)，下臺(tái)階處于（）中風(fēng)化泥巖區(qū)。

4.探測(cè)結(jié)論

依據(jù)雷達(dá)探測(cè)結(jié)果，結(jié)合相關(guān)地質(zhì)勘察資料和現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況綜合分析，本次超前探測(cè)的結(jié)果如下：

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

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

測(cè)線2在（YDK67+060～YDK67+090）范圍內(nèi)整體反射波較平緩，推測(cè)前方圍巖整體與掌子面圍巖基本相似，為強(qiáng)風(fēng)化泥巖，巖體破碎，存在地下水及裂隙水。在（YDK67+070～YDK67+080）范圍內(nèi)反射波較強(qiáng)烈，推測(cè)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(dǎo)致隧道上方土質(zhì)松散，含水量增加，注意防、排水，并加強(qiáng)支護(hù)。建議此次預(yù)報(bào)范圍內(nèi)圍巖級(jí)別為Ⅴ級(jí)。根據(jù)區(qū)間隧道的現(xiàn)場(chǎng)情況，結(jié)合本項(xiàng)目相關(guān)地勘資料，地下水及裂隙水較豐富，及時(shí)做好防水、排水措施，及時(shí)初噴立架進(jìn)行初期支護(hù)，防止因積水導(dǎo)致圍巖軟化引起塌方，對(duì)上方土體進(jìn)行加固措施，減輕上方積壓荷載。嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙施工，做到短進(jìn)尺，弱爆破，及支護(hù)，嚴(yán)格控制爆破藥量，防止塌方。建議在開(kāi)挖至（YDK67+065～YDK67+090）范圍內(nèi)減少爆破藥量，縮短開(kāi)挖進(jìn)尺，注意拱頂處圍巖變化，防止因淤泥質(zhì)黏土侵入隧道拱頂界限而導(dǎo)致隧道塌方。

三、探測(cè)結(jié)果驗(yàn)證

1.在YDK67+060～YDK67+068范圍內(nèi)掌子面為強(qiáng)風(fēng)化泥巖，呈暗紅色，層狀結(jié)構(gòu)明顯，上臺(tái)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(nèi)掌子面為強(qiáng)風(fēng)化泥巖，呈暗紅色，層狀結(jié)構(gòu)明顯，上臺(tái)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(zhì)黏土，呈黑褐色，有掉塊現(xiàn)象。

3.在YDK67+071～YDK67+090范圍內(nèi)掌子面拱頂處淤泥質(zhì)黏土侵入隧道界限約0.4～1.2米，掌子面其他處為強(qiáng)風(fēng)化泥巖，呈暗紅色，層狀結(jié)構(gòu)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(chǎng)實(shí)際開(kāi)挖結(jié)果，與本次超前預(yù)報(bào)勘探結(jié)果基本吻合，并提前起到了警示作用。

四、結(jié)論

復(fù)雜地質(zhì)條件下，地質(zhì)雷達(dá)充分發(fā)揮了它的優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)完，能直接提供實(shí)時(shí)剖面波列圖及彩圖，且擁有相對(duì)滿意的探測(cè)深度和分辨率，能直觀體現(xiàn)異常波動(dòng)所處位置；且未對(duì)現(xiàn)場(chǎng)造成任何破壞或干擾，使用安全，操作簡(jiǎn)單，對(duì)工作場(chǎng)地條件要求較寬松，抗電磁干擾能力較強(qiáng)，環(huán)境影響較小，適應(yīng)性強(qiáng)。