论复杂地质条件下长大隧道的综合勘察技术

1 概述

深埋长大隧道往往是工程建设中的重要控制性工程，尤其对于复杂地质条件下的深埋长大隧道更是如此。

在深埋长大隧道的施工中，往往可能面临岩爆、大变形、高压涌突水、高地温、放射性及有害气体、破碎围岩的大塌方等，对施工存在巨大的安全隐患，因此，在设计阶段详细查明隧道工程地质条件，为科学设计及施工提供可靠基础资料，是整个隧道建设中极其重要的一环。但深埋长大隧道一般处于地形及地质复杂区，穿越的地层岩性多样、构造形态复杂、地质作用强烈，要详细查明隧道工程地质条件往往极其困难。单一的勘探手段无法达到目的，只能采取遥感、地质调查测绘、物探、钻探、测试及试验等多种手段综合运用、相互补充、相互验证并进行综合分析的综合勘察方法，才能在合理的勘察成本及勘察周期内达到查明隧道工程地质条件的目的。

2 综合勘察方法概述

2.1 遥感

遥感技术在隧道工程中较广泛的应用主要开始于上世纪70年代的铁路建设，如1976年京广线南岭隧道（长6.06km）、1984年大秦线军都山隧道（长8.46km）、1986年京广线大瑶山隧道（长14.295km）、2000年渝怀线金洞隧道（长9.105km）等[1]，主要是在收集区域地质图及报告的基础上，通过小比例的卫片并适当结合航片进行遥感判释，可直观了解隧址区地形地貌、区域性断裂、典型褶皱、大型不良地质体、植被分布发育情况等。并可将判释图转绘编制成1：1万工程地质预判图，以指导地质测绘工作。

在遥感判释中，应当遵循先宏观再微观，先整体再局部的原则，即应先以卫片进行宏观把握，再以航片进行细节研判。先进行小比例的卫片进行宏观分析，再以大比例尺的航片进行细节判释。同时应注意针对不同的判释对象，应选择不同的遥感手段。对于区域性大断裂及地层的粗略划分，可采用卫片结合小比例尺航片进行判释；中等规模的断层和大型不良地质体，可采用小比例尺航片进行判释；小型断层、长大张性节理、小型不良地质体，则应采用大比例尺航片进行判释。同时，应通过判释成果与实地对比验证，确定工作区的各地质判释标志，才能增加判释成果的可靠性。

随着科学技术的日新月异，高精度卫星影像技术、航测技术等在近年来取得了长足进度，遥感影像三维可视化技术在部分隧道勘察中开始尝试。三维可视化技术是GIS与虚拟现实技术、遥感技术相结合，叠加数字高程模型（DEM）、正射遥感影像（DOM）及线路方案、工程地质信息，实现地表工程地质信息的三维可视化，可以立体、直观展现线路地理环境和不良地质现象。该技术在向莆铁路的多个长大隧道工程中得到了应用[2]，在地貌特征、断裂构造、不良地质等方面的解译中效果突出。

2.2 地质调查测绘

地质调查测绘是隧道勘察的重要基础性工作，它应该在前期区域地质资料收集、遥感判释工作的指导下开展，并应当为后续勘探工作的开展提供重要指导。

地面调绘应重点查明场区地形地貌，地层岩性，褶皱的类型、规模、形态特征，断裂的位置、类型、规模、产状及其工程特性，地表水体、溪沟河流、煤层、采空区等的分布情况，进出口斜坡的植被、不良地质发育情况及坡体稳定性，在代表性岩石露头进行节理裂隙统计等。

实际上，随着遥感影像获取的便利性不断提高，无人机拍摄技术的不断普及，地面调绘工作与遥感技术工作结合越来越紧密，二者在地面测绘工作中往往互相穿插，相互配合，相互印证，密不可分。

2.3 物探

工程物探相较于钻探，其明显的优点是工作场地条件要求低、周期短、耗资小。隧道物探勘察方法主要有：浅层地震、高密度电法、可控源音频大地电磁测深法，另外对于断裂构造的判释，还可以辅助采用土壤氡浓度测量。

浅层地震勘探是利用地震波在不同岩、土中传播的特征，以探测浅部地质构造、测定岩土物理力学参数等的地球物理勘探。常用的方法有反射波法、折射波法，以及一些特殊技术，如瑞利波勘探、常时微动观测技术等。

高密度电法勘探实际上是集中了电剖面法和电测深法，其原理与普通电阻率法相同，所不同的是在观测中设置了高密度的观测点，是一种阵列勘探方法。

可控源音频大地电磁测深法是通过采集天然电磁场和人工建立的可控电磁场系统，在一定距离的远场区进行观测，绘制测区内视电阻率等值线图，结合测区地质（包括测区地层岩性、构造）情况进行分析计算目的体的范围和深度，判断目的体的性质及形态，以达到勘测地下目的体的一种较为特殊的勘探方法，其勘探深度可达上千米。

文章来源：《遥感学报》 网址: http://www.ygxbzz.cn/qikandaodu/2021/0409/598.html