隧道復雜地質環境下的巖土工程勘察與評價研究

項 京

（北京城建勘測設計研究院有限責任公司，北京 100101）

改革開放以來，我國工程建設發展迅速，橋梁、隧道、地下工程層出不窮，其中隧道工程在礦業建設中更為常見。本文總結了巖土勘察常用的方法、工程評價內容及注意事項，以期提供系統的巖土勘察理論，對隧道工程勘察具有一定的指導意義和借鑒作用。

1 巖土工程勘察常用方法概述

巖土工程勘察手段較多，包括鉆探、物探、地質調查等方法，具體分析如下。

1.1 探地雷達探測法

在巖土工程勘察過程中，經常使用到的勘察方法便是探底雷達探測法，礦脈的形成與復雜多變的地殼活動相關，因此礦山圍巖的穩定性也處于不規律狀態，部分礦產位于礦山深處，這對于勘察手段的精準度也有了較高的要求。借助高精度探地雷達對于礦山隧道進行探測，能夠清楚了解到隧道不同種類風化層的深度和分布情況，這對后續開采計劃的擬定有著積極地作用。探地雷達探測法在實際應用中，其工作原理是利用雷達設備，向待測區域釋放高頻電磁波（頻率在幾十兆赫至數千兆赫），以寬頻帶短脈沖形式，由地面通過天線T 送入地下，經地下地層或目的體反射后返回地面，為另一天線R 所接收。對于反饋信號進行處理，不同巖土性質的土層其反饋波也存在著差異，利用此特征來明確地層性質和分布情況，為后續開采活動的推進奠定基礎。

1.2 跨孔電磁波CT法

在地質工程勘察活動中，跨孔電磁波CT 法也屬于常用的技術類型，而且借助該技術繪制的成果圖，具備了較高的清晰度，能夠對礦山巖層的分布情況進行清晰的呈現，這也在很大程度上提高了設計內容的可靠性和實用性。在跨空電磁波CT 法應用過程中，技術的主要作用原理在于，在待測區域鉆取兩個探測孔，其中A 孔上架設發出裝置，對于孔內進行CT 波的釋放，而B 孔則是接收位置，對于電磁波反饋信息進行采集。隨后將A 孔和B 孔的工作性質對調，將采集到的所有信息內容進行剖析，使其能夠形成完整地測試剖面，得到可靠巖層參數信息。在數據信息采集的過程中，需要根據前期踏勘所得到的數據反饋結果，對于鉆孔間距、深度、巖體完整度進行調整，使其能夠滿足系統的應用需求，得到更加準確地反饋信息。

1.3 地質測繪法

將地質測繪法融入到礦山隧道巖土勘察中的主要目的在于，對待測區域內的基本參數（如地質構造、地形變化規律、地貌特征等）進行采集，同時利用分析結果對巖土地貌內容進行合理劃分，從而為后續工作的開展提供數據支持。地質測繪法的應用原理在于，利用巖土巖層的風化情況，對于土層沉積土情況進行合理處理，結合以往的勘測經驗，巖土體主要以松散巖土或碎屑巖夾雜碳酸鹽巖為主，這些巖土層的穩定性不太穩定，并且含水量相對較較高，很容易導致隧道內涌水的問題，借助地質測繪對于整體情況進行充分掌握，提前做好降水、排水等工作，為礦山開采活動的順利推進奠定基礎。

1.4 巖層鉆探技術

在巖土工程勘察活動中，巖層鉆探技術也屬于常用勘察方法之一，該技術的應用原理是借助鉆機在預設點進行鉆探，根據采集到巖層樣本來判斷巖層性質、厚度等參數，屬于較為傳統的勘察方法。考慮到礦山隧道中可能會存在一些松散或黏性較強的土層，因此為了確保樣本的采集數量，會適當融入一些新的鉆探技術，如回轉鉆進技術、護壁處理技術等，在加快鉆進速度的同時，也能夠有效提升鉆機的工作質量。對于采集到的數據信息進行科學性整理，并且對于樣本的力學參數進行分析，繪制曲線圖，為開采計劃的擬定提供可靠的數據支持。

1.5 室內試驗技術

雖然室內實驗技術的出現時間相對較短，但是目前已經在巖土工程勘察中得到了很好地應用。為了確保試驗結果的客觀性和可靠性，在實際處理的過程中，需要合理選擇與區域巖土性質一致的巖土樣品。而且在選擇巖土樣品時，也需要維持樣品的初始形狀，利用相關的實驗儀器來完成巖土性質的分析工作，并且在實驗室的模擬環境中，還可以借助環境來模擬礦山隧道施工過程中，圍巖壓縮情況、地下水壓力變化情況等內容，提前你定好相應的處理措施，同時也積累了較多的數據信息，為礦山隧道活動的順利進行奠定基礎。

1.6 原位測試技術

除了之前提到的勘察技術以外，在巖土工程勘察過程中，原位測試技術也屬于勘察過程中常用方法。在該技術應用的過程中，需要做好調零的相關工作，而且還需要對外界溫度、濕度等內容做好均衡化處理，避免這些因素干擾到檢測結果。該技術在應用中的原理在于，利用裝置上的液壓靜力觸探探頭，對于待測區域內受力情況進行采集，根據受力分析情況來判斷區域土層的分布情況和基礎參數。需要注意的是，在落錘自由落體的過程中，需要對初始速度進行控制，同時做好清孔操作，從而提升方法的應用效果，提高檢測數據信息的準確性。

2 巖土工程勘察的評價內容

2.1 巖土物理力學指標

在巖土工程勘察評價過程中，巖土物理力學指標屬于基礎性評估內容，在指標評估之前，會借助室內試驗技術、原位測試技術、探地雷達技術對于作業區域的基本資料進行采集，在大數據技術的幫助下，順利完成指標整理工作，得到最終的評價結果。將評估后的資料和《工程巖體分級標準》中標注的參數進行比對，從而判斷出礦山隧道巖土層物理力學指標的合規性，針對相互之間的差異性，搭配超前支護、濕噴混凝土等技術手段進行隧道施工處理，從而起到改善力學指標的作用。

2.2 洞身圍巖地質情況

從目前的分類情況來看，通常情況下，會將洞身圍巖地質的強度等級分為1 到5 個等級，其中1 級圍巖性質最穩定，5 級則屬于軟弱圍巖，性質非常不穩定，若施工過程中存在錯誤操作，很容易引起隧道坍塌的安全事故。對此，利用工程地質勘察方法對于洞身圍巖地質情況進行資料采集，按照相應規范對于洞身圍巖的種類、分布、厚度等參數進行確定，針對不同等級圍巖擬定相應的處理措施，從而營造出更加安全可靠的開采環境。

2.3 隧道穩定性

在對礦山隧道進行評價時，隧道穩定性也是重要的評價內容之一，在穩定性評價指標中，包括了形變量、用水量、應力分布情況、裂隙參數等，這些內容也是在前期需要做好借助可靠的勘察技術對于作業區域的基本資料進行采集，在大數據技術的幫助下，順利完成指標整理工作，得到最終的評價結果。由于礦山隧道內部環境的復雜性，因此在實際處理中，可以搭配BIM 技術、數字技術對于礦山三維模型進行制定，這對于提高評價內容客觀性有著重要的幫助意義。

2.4 隧道涌水情況

通常情況下，礦脈所在位置附近都存在著地下水，除了自由水形式外，還會以結合水和毛細水的形式存在。在礦山隧道施工過程中，會破壞原來的儲水平衡，在應力突然增加的情況下，便會造成隧道內涌水的情況。如果未能及時排除洞外，那么很容易影響到地質穩定性，對于后續開采活動帶來較大的負面影響。由此可見，對涌水量的計算和評估也是巖土工程勘察中的重要環節之一。

3 巖土工程勘察的注意事項

3.1 新技術設備的積極引進

新技術設備的積極引進，能夠加快巖土工程勘察工作的完成速度，提高勘察結果的完整性和準確性[1]。在實際應用環節中，企業也需要結合目前的預算情況和區域地質情況，擬定合適的新技術設備采購計劃，提升新技術設備的適用性。而且企業也不能忽略人才的培訓工作，針對新技術設備的操作規范來進行培訓，從而將新技術設備的應用優勢充分發揮出來，提高數據采集結果的實用性。

3.2 勘察人員綜合能力提升

勘察人員綜合能力提升，可以提高巖土工程勘察質量，同時也降低了工作期間的容錯率，提高了采集數據的準確性。企業在日常工作中，需要做好勘察人員的技能培訓工作，除了一些技術操作規范外，還需要做好責任意識、安全意識的培訓，使其可以按照既定要求高效完成勘察工作。同時企業也可以推行競爭上崗制度，在每季度或者每月進行一次能力考核，不滿足要求的人會調離該崗位，替換儲備人才進入，從而營造良好的競爭環境[2]。

3.3 做好基礎資料采集工作

做好基礎資料采集工作，能夠為后續工作的順利推薦奠定基礎，這也是勘察計劃不斷優化處理的前提條件之一。除了借助勘察技術對作業區域基本資料進行采集外，還需要對于當地氣象資料、地質演變資料進行分析，這樣可以大致判斷出區域地質的基本情況，為開采計劃的優化完善、加快工程項目開采速度有著積極地意義。

4 結語

綜上所述，新技術設備的積極引進，能夠加快巖土工程勘察工作的完成速度，勘察人員綜合能力提升，可以提高巖土工程勘察質量，做好基礎資料采集工作，能夠為后續工作的順利推薦奠定基礎。

基于隧道復雜地質環境，采取可靠措施做好巖土工程勘察和評價工作，對于完善施工計劃，加快工程推進速度有著積極地意義。