水利水電工程中深埋長隧洞勘察技術分析

饒 杰曾 攀(四川省水利水電勘測設計研究院勘察分院，四川 成都 673)（四川蜀禹水利水電工程設計有限公司，四川 成都 673)

水利水電工程中深埋長隧洞勘察技術分析

饒 杰1曾 攀2
(1四川省水利水電勘測設計研究院勘察分院，四川 成都 611731)
（2四川蜀禹水利水電工程設計有限公司，四川 成都 611731)

近年來，我國的水利水電工程中已經(jīng)修建了一批深埋長隧洞，在我國的經(jīng)濟發(fā)展中發(fā)揮了重要的作用。而由于深埋長隧洞的挖掘工作具有較高的技術難度，會面臨塌方的危險，所以需要進行深入的地質勘察工作，詳細了解當?shù)氐牡刭|水文狀況，為制定施工規(guī)劃提供有利的參考依據(jù)。在對深埋長隧洞進行地質勘察時，需要確定重點勘察部位，對于勘察中比較常見的問題應該提前做好防范措施，提高勘察工作效率，獲取精準而高效的數(shù)據(jù)信息，為深埋長隧洞設計施工的合理規(guī)劃奠定堅實的基礎。

水利水電工程；深埋長隧洞隧洞；勘察技術

由于深埋長隧洞施工具有較高的難度，隧洞的斷面較小，不僅會面臨塌方的危險，同時還要確保長隧洞工程結構的穩(wěn)定性和安全性，所以對長隧洞施工現(xiàn)場以及周圍進行地質勘察工作尤為重要。通過地質勘察工作，能夠詳細的了解地質結構、水文狀況以及其他相關信息，為設計施工規(guī)劃方案的制定提供有利的依據(jù)。但是我國在深埋長隧洞工程中的地質勘察技術還不夠成熟，還存在很多的技術難點。隨著深埋長隧洞工程深度的增加，勘察設備以及相關儀器都無法滿足勘察的技術需求，現(xiàn)有的勘測方法會受到一定的限制。并且隨著埋深的增加，地質狀況也更為復雜，可以借鑒的工程實例有限，在相關方面的理論還不夠成熟，所以勘察技術受到限制。但是隨著科學技術的發(fā)展，地質勘察技術會不斷的完善，勘察設備也會不斷創(chuàng)新，為促進我國地質勘察事業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造有利的條件。

1、水利水電工程中深埋長隧洞的勘察原則

勘探布置應抓住重點，隧洞存在的主要工程地質問題是前期勘探的重點所在。大變形、塌方、突涌水、高外水壓力、巖溶、有害氣體等，往往與斷層有直接或間接的關聯(lián)，是勘探重點。對于比較復雜的深埋長隧洞，應該充分利用高科技勘探手段,著重針對基本地質條件的勘察，采用多種勘察方法互相補充驗證。

2、水利水電工程中深埋長隧洞勘察技術

2.1 遙感、地質測繪和調(diào)查

在深埋長隧洞的地質勘察工作中，比較常見的地質問題有圍巖變形、塌方、巖爆、高外水壓力、突泥和涌水等各種現(xiàn)象，所以為了保證地質勘察工作的全面性和準確性，應該做好全面而細致的地質測繪以及調(diào)查工作，獲取詳細的數(shù)據(jù)信息。在深埋長隧洞的埋深超過2000m的情況下，地質情況將變得非常復雜，在洞線兩側的巖體以及斷裂都可能會出現(xiàn)在隧洞圍巖中，所以應該擴大地質測繪的范圍，延伸至洞線兩側各2km以上，從而獲取較為科學合理的數(shù)據(jù)。洞線附近的小流域可能會與隧洞的涌水有一定的關系，所以要對小流域進行調(diào)查與測繪。

在高山區(qū)的溪流以及水泉等一般沒有較為詳細的資料，所以應該對地表水體的范圍、水量以及水位進行測繪和調(diào)查，掌握水文地質情況。在高山區(qū)的汽溫、降雨量、蒸發(fā)量以及降雨的滲入規(guī)律都會山下有很大的差異，所以在測繪時應該在洞線附近分高程設置觀測站點，以便獲取更為合理的數(shù)據(jù)。因為深埋長隧洞的地質勘察工作范圍較大，在地質資料比較匱乏的情況下，為地面調(diào)查和測繪工作帶來了很大的難度。遙感技術在深埋長隧洞勘察中發(fā)揮了重要的作用，遙感地質測繪技術能夠快速的獲取大量的信息，并且覆蓋范圍大，信息量比較豐富，成本較低，所以遙感技術是深埋長隧洞地質勘察中的常用方式。

2.2 綜合物探

除常規(guī)物探方法外，為了探測深部地質體和地質現(xiàn)象，近年使用較多的是可控源音頻大地電磁測深法（CSAMT）和高頻人文大地電磁測深法（EH4）。

可控源音頻大地電磁法是根據(jù)不同頻率電磁波具有不同穿透深度的特點，利用人工可控源產(chǎn)生音頻電磁信號，探測地面電磁場的頻率響應從而獲得不同深度介質電阻率分布信息和目的體分布特征，其理論測深可達1500m，有效測深1100m。

與可控源音頻大地電磁法不同，高頻人文大地電磁測深法利用天然電磁波信號進行探測，其電磁波頻率相對較高，探測深度也相對淺一些，其理論測深為1000m，有效測深600～800m。該方法雖然探測深度大，地形適應性強，但是精度還需要進一步提高。由于各種物探方法都有其優(yōu)缺點，深埋長隧洞物探勘察適宜采用綜合手段，不同方法之間相互補充和驗證，采取點、線、面結合，定性與半定量結合的勘探布置和分析原則。

2.3 深鉆孔

鉆探技術是我國進行深埋長隧洞地質勘察的重要手段之一，因為通過深鉆孔，能夠對地下情況有詳細的掌握，可以獲取較為全面而精準的數(shù)據(jù)信息，并且在我國已經(jīng)達到了一定的水平。通過深鉆孔，可以詳細的了解深層次地巖的特性、地質構造、地下水水位與水質、巖溶等地質條件，還可以了解放射性以及有害氣體的賦存特征。通過巖芯還可以對隧洞圍巖的類別進行判斷，同時在鉆孔的過程中，應該充分的發(fā)揮鉆孔的優(yōu)勢，在鉆孔中進行取樣或者在孔內(nèi)進行試驗與測試，對深部的巖體性質進行更為細致的掌握，最大限度的發(fā)揮深鉆孔的作用。由于深鉆孔技術需要耗費較高的成本，所以我國有些鉆孔勘察并沒有達到洞身的位置。為了提高工作效率，控制成本，要精心設計鉆孔位置，盡量以最少最有效的鉆孔獲取最全面的數(shù)據(jù)信息。

2.4 鉆孔壓水試驗

在進行常規(guī)鉆孔壓水試驗中，如果是單管頂壓，在埋深較大的巖體中吸水量較小，常規(guī)的橡皮栓塞無法滿足密封性標準，在壓力難以控制控制的情況下，試驗無法進行。而雙栓塞法具有一定的可靠性，針對深部巖體滲透性差的特點，在吸水量小的情況下可以適當加大試驗段的長度，可以有效的降低試驗誤差，并且提高工作效率，常規(guī)水頭壓水試驗在我國深埋長隧洞勘察中具有可行性。

2.5 長探洞

在深埋長隧洞的地質勘察中，利用長探洞勘察技術能夠獲取更加寶貴的技術資料，雖然在我國的部分水電站工作有所應用，但是由于技術還不夠成熟，缺乏經(jīng)驗，所以在應用的范圍不大。在工程建設的初期，可以結合施工支洞的施工進行一些試驗和測試，一方面可以提高勘察效率，另一方面可以對這項技術進行研究。

2.6 巖石（巖體）試驗

斷層破碎帶等巖體以及泥巖等軟巖，在高應力下會發(fā)生擠壓變形，膨脹巖在水環(huán)境改變時會發(fā)生脹縮變形，一些中硬巖甚至硬巖在高應力下也存在快速蠕變的可能。在大深度、高應力條件下，巖體中的空隙被壓密，巖體與巖石的強度特性較為接近，因此可以通過巖石的不同圍壓三軸壓縮試驗模擬圍巖巖體的工作環(huán)境，了解巖體蠕變條件和特征，解決施工期哪些圍巖在什么條件下會發(fā)生快速蠕變變形問題，為施工方法選擇、掘進機選型提供基礎資料。

3、結束語

由于深埋長隧洞的地質勘察工作量較大，并且具有較高的技術難度，所涉及的地質狀況比較復雜，所以勘察工期較長，投入費用較高。為此，在長隧洞勘察之前需要做好充分的準備工作，對勘察工作進行總體規(guī)劃，對勘察工作中可能出現(xiàn)的塌方地帶要進行認真的研究，并且對可能引起塌方的因素進行分析，從而提前做好防范措施。在施工之前，可以使用超前勘探作為預測預報手段，為勘察工作的順利進行創(chuàng)造有利的條件。

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