前言：本站為你精心整理了地鐵巖溶問題分析及試驗研究范文，希望能為你的創作提供參考價值，我們的客服老師可以幫助你提供個性化的參考范文，歡迎咨詢。

1勘察方法選擇及布置

1.1鉆探

鉆孔主要用于揭示地層結構、溶洞及其充填物情況、物探測試工作(如進行孔間高能電磁波CT掃描、鉆孔彩色電視錄像等)以及進行地下水長期觀測，以達到一孔多用。在雙線隧道兩側及兩隧道中間交叉布置勘探孔，鉆孔間距15～20m。鉆孔一般布置在暗挖結構邊緣外側2～5m的位置，車站按建筑物的周邊線網狀布置勘探孔，勘探孔間距一般為20m左右。對于鉆孔揭示位于地鐵區間或車站底板以下10m范圍內，且高度≥0．5倍洞徑(3m)的溶洞，原則上在原鉆孔周邊以梅花型式布置4個孔，以進一步了解溶洞規模與形態;對于可溶巖與非可溶巖界線，按垂直已知巖層走向方向10m左右間距逐次縮小間距布孔探查確定。

1.2物探

場地主要為灰巖，具巖體完整、強度高的特征，相應彈性波速度、電阻率高，對電磁波低吸收;當巖體存在溶隙、溶洞、破碎帶、軟弱夾層等不良地質體時，物性特征會因其影響程度不同而發生相應變化，其主要的地球物理響應則為:彈性波速度降低，電阻率下降，對電磁波高吸收。這些規律是場地最主要的、最基本的地質、地球物理特征。測區具備電法勘探、彈性波勘探等物性條件。根據本場地區的巖土體地球物理特征，先選擇高密度電法、超高密度電法、瞬變電磁法、彈性波CT、電磁波CT等物探方法，分別在石炭—二疊系高水位區和三疊系低水位區選擇一對鉆孔進行物探方法試驗研究，并得出以下結論:(1)在探測巖溶分辨率上，井中方法優于地面方法，即彈性波CT、電磁波CT、井中超高密度電法探測巖溶效果優于高密度電法、地面超高密度電法、地面瞬變電磁法方法。原因在于地面方法“觀測的角度”有限，縱向上存在1∶10的分辨率關系;橫向上要保證探測分辨率，必須減少測點間距，而測點間距的減小又無法保證探測深度;此外，城市環境條件下各種環境因素的影響也是不可忽視的因素。而井中方法可以對探測區域進行“多角度觀測”，分辨率較高，地下干擾因素也較小。(2)井中方法探測巖溶效果，彈性波CT最佳，電磁波CT次之，井間超高密度電法也有明顯的效果。原因在于，彈性波CT、電磁波CT是以“射線勘探”為理論基礎，井間超高密度電法是以“體積勘探”為理論基礎，所以彈性波CT、電磁波CT分辨率優于井間超高密度電法;CT探測利用的彈性波波長小于電磁波波長，因而彈性波CT探測效果優于電磁波CT。通過試驗，選定石炭—二疊系地層地下水位較高地段，以彈性波CT為主、電磁波CT為輔，三疊系地層地下水位較低地段采用電磁波CT進行探測。所有鉆孔均與相鄰鉆孔組成跨孔電磁波CT剖面，鉆孔彩色電視錄像一般選擇代表性地段進行。物探資料解釋工作完畢后，首先根據已有鉆孔揭露的溶洞對物探異常進行符合性檢驗;其次，對隧道底板以下10m范圍內的物探異常，選擇性地用鉆孔進行驗證。

1.3水位觀測與試驗

1.3.1水位觀測

場地地下水按賦存或埋藏條件主要分為雜填土上層滯水、砂層孔隙水、基巖裂隙水和巖溶水四種類型。砂層孔隙水和巖溶水均具承壓性，第四系更新統粘土層為其隔水頂板。隧道通過巖溶區，是否存在地下水及水位情況如何，對施工安全及隧道防水設計至關重要。鉆孔分層水位觀測方法如下:①揭穿人工填土層后，觀測上層滯水水位;②繼續鉆進至粘性土后，下套管止水;采用提水或抽水方式檢驗止水效果后鉆至砂層后觀測砂層地下水位，直至進入基巖面后再次下套管止水;③同樣方式確認止水效果良好后，再鉆至進入基巖，觀測巖溶水水位。在Ⅰ級階地區，下伏巖溶地下水水頭若低于上覆松散砂層孔隙水水頭時，孔隙水將向下補給巖溶水，其含水介質(砂粒)將被水流不斷潛蝕帶走，易誘發巖溶地面塌陷。基于此，需查明砂層孔隙水與巖溶水水位及長江水位關系、三者動態變化關系。由于在同一鉆孔中無法同時觀測各層水位變化，故在沿線不同水文地質單元布置多組長期水位觀測孔，進行分層地下水位觀測。每組設主孔、副孔各1個，兩孔相距2．5～5．0m。主孔進入灰巖一般12～42718m，觀測巖溶水水位變化情況;副孔進入砂層一般10～15m，觀測砂層孔隙水水位變化情況。

1.3.2室內試驗

對各地層時代灰巖進行化學成分分析和礦物成分薄片鑒定，以了解灰巖的可溶性特征。對不同水文地質單元的地下水取樣進行水質分析，通過比較主要離子含量變化和水化學類型不同，以進一步驗證水文地質單元劃分的準確性和地下水補排關系。地鐵工程基礎選型、地基或溶洞處理設計方案選擇，有時取決于充填物狀態，必須對各代表性充填物取樣進行物理力學性質試驗。武昌、漢陽地區長江Ⅰ級階地，因存在“上部砂層與下伏可溶巖直接接觸”的地質結構，為巖溶地面塌陷易發區。為預測巖溶塌陷發生后的地面影響范圍和塌陷坑規模，對沿線各類砂層取樣進行了水下休止角試驗，并就巖溶塌陷對地鐵隧道產生直接破壞和偏壓影響及最小安全距離進行了分析。

1.3.3水文地質試驗

為綜合研究工程區巖溶水賦存條件、透水性、補排徑流關系和動態變化規律，為有效預防地鐵隧洞開挖過程中的涌水突泥，車站基坑降水與抗浮設計等提供可靠的水文地質參數，專門在不同水文地質單元布置多組帶、多個觀測孔的抽水試驗。抽水試驗分別布置一條平行巖層走向(預測強透水方向)和垂直巖層走向(預測弱透水方向)的觀測線。為初步了解單井涌水量、透水性，并選定合適的主抽水孔和觀測孔，在進行正式抽水試驗前進行了簡易鉆孔抽水試驗。

2施工地質

基于以下原因，巖溶地區礦山法隧道施工過程中必須進行施工地質工作。(1)巖溶發育非常復雜，埋藏型巖溶更難以查明溶洞分布;(2)按規程、規范要求所有鉆孔均不在洞身范圍內，鉆探揭露的溶洞不在隧道部位，其揭示的地層巖性界線和溶洞發育位置等地質內容與隧道洞身軸線實際地質情況有一定差異;(3)物探異常具有多解性。通過施工期地質巡視、地質編錄、地質觀測、取樣試驗、超前鉆探(物探、地質雷達)及專項勘察等工作，整合變形監測、安全預警等信息成果，對地鐵隧道工程地質和水文地質條件進行深入細致分析，可達到以下效果:(1)對于突水涌泥、超淺埋隧洞圍巖穩定等地質問題進行超前地質預報;(2)施工階段及時發現工程性能較差、分布極不均一的雜填土、紅粘土等特殊土;(3)及時檢驗工程開挖尤其爆破施工對圍巖和周邊環境的影響;(4)及時了解其它工程施工如深基坑工程對地鐵隧道原有地質條件的改變。總之通過施工地質工作，對施工過程中潛在和出現的地質等問題及時分析并提出相應處理措施建議，指導施工安全、順利進行。武漢地鐵二號線建設中開展的地鐵隧道礦山法施工地質及相關科研工作，是國內地鐵建設史上首次嘗試，對確保在復雜地質條件下的礦山法地鐵隧道建設的安全施工與運行，具有重要意義。

3結語

通過對武漢地鐵的巖溶專題研究，系統分析了武漢城市巖溶形成時期、發育規律和特點等。認為武漢巖溶主要形成于中更新世以前，自上而下主要分為表層巖溶帶、包氣帶、季節變化帶和水平循環帶。與地鐵工程關系密切的為表層巖溶帶，大致位于基巖頂板以下0～5m，相應－15～－5m高程段，其巖溶形態多為“溶溝、溶槽”、陡立溶隙和小型溶洞，水平方向連通性差。中更新世及以后，基巖面以上接受第四紀沉積，地下水循環減弱，溶洞、溶隙大部分被充填，致其連通性更差。根據巖溶發育研究成果，結合溶洞與地鐵隧道的位置關系，通常可劃分高風險區和低風險區以針對性選擇地面注漿、洞內回填等治理措施，或僅采取應急防護和永久性結構措施。

作者：張三定馬貴生羅小杰殷先松粟玉英宋婧單位：長江水利委員會長江巖土工程總公司