精准锁定隐患：综合物探法成功预警岩溶隧道风险（弄莫隧道案例）

热门资讯 2025年08月13日 13:01 1 admin

在复杂地质条件下修建隧道，尤其是穿越岩溶发育区，准确探明前方不良地质体是保障施工安全的关键。单一物探方法往往因“多解性”而效果有限，综合物探技术应运而生。本文以弄莫隧道工程为实例，展示地震波与电磁波反射法协同应用的显著成效。

项目挑战：岩溶峰丛下的隧道掘进

弄莫隧道地处典型的岩溶峰丛地貌区，地形起伏大，最大埋深超300米。隧道穿越地层主要为灰岩，虽然岩体总体较完整，但局部破碎，裂隙发育，且地下水活动随季节变化剧烈。施工段（YK363+585～YK363+685）围岩为微风化灰岩，存在局部块体位移及中小塌方风险，准确探明潜在的溶洞、溶蚀裂隙带至关重要。

图3 TST现场布置图

技术优选：地震与电磁波反射法协同发力

针对隧道超前预报的难题，理论分析表明：波动场探测方法（如地震波、电磁波反射法） 因其具有方向性强、可定位、能测距的优势，是探测岩溶等不良地质体的首选。相比之下，扩散场和谐和场方法（如瞬变电磁、重力、磁法等）在精度和可靠性上存在明显不足。

因此，项目团队采用“长短结合、优势互补”的综合物探方案：

TST隧道地震层析成像（长距离探测）： 在隧道两侧围岩布设检波器（S）和震源点（P）。通过精确的空间布置（道间距约4m，炮间距约16m）激发地震波，采集三维地震波场数据。关键技术在于对采集数据进行波场分离和方向滤波，提取有效反射信号。TST能提供地质偏移图像（反映岩性界面变化）和围岩原位纵波波速（Vpr）分布图。高波速通常指示岩体完整致密，低波速则提示岩体破碎或存在溶洞等缺陷。

图4 弄莫隧道右洞进口TST桩坐标数据

地质雷达（MALA，短距离强化）： 在掌子面布置测线，使用双频天线（高频400MHz、低频70MHz）进行探测。高频天线分辨率高，低频天线探测距离更远（约60m）。利用电磁波在岩溶、干/湿围岩介电常数差异界面产生的反射特征（负反射界面常指示充填物或空洞），精确定位掌子面前方短距离内的溶洞形态。

图1 地质雷达检测原理示意图

图5 掌子面雷达测线示意图

精准预报：数据融合锁定溶洞群

对YK363+585～YK363+685区段进行综合探测：

TST结果： 地质偏移图像显示在YK363+585～YK363+652和YK363+667～YK363+685段存在密集的红蓝相间反射条纹（指示岩性界面变化剧烈），且对应的围岩波速Vpr较低（约4530m/s），显著低于完整段（约5000m/s）。综合分析推断这些区段节理裂隙发育、岩体完整性差，并圈定出左边墙（YK363+595～605, 610～625）、右边墙（YK363+610～620）及洞身（YK363+635～645）存在岩溶中等发育带或充填型溶洞/溶蚀裂隙。

地质雷达结果： 在YK363+573～633预报范围内，清晰探测到左边墙（YK363+595～605, 610～625）和右边墙（YK363+610～620）存在多组显著的负反射界面，有力印证了TST对溶洞发育带的推断，并提供了更精细的位置信息。

TST的波速图像、地质偏移图像与地质雷达的图像在异常区域呈现出良好的对应性（见图示对比），共同指向了多个溶洞风险区。