巖溶及地下水超前預(yù)報技術(shù)

1前言

2巖溶及地下水超前預(yù)報的技術(shù)現(xiàn)狀

2.1長大隧道巖溶水系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀

2.2巖溶地質(zhì)體的預(yù)報技術(shù)研究現(xiàn)狀

2.3隧道地下水預(yù)報技術(shù)現(xiàn)狀

2.4關(guān)于巖溶及地下水作用機理的研究

2.5巖溶地質(zhì)分形預(yù)報方法的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

3巖溶及地下水的主要特征

3.1巖溶的主要特征

3.2地下水的主要特征

4巖溶地質(zhì)預(yù)報技術(shù)

4.1區(qū)域地質(zhì)條件分析及基礎(chǔ)地質(zhì)工作

4.2物探方法的選擇

4.3地質(zhì)預(yù)報綜合分析方法——結(jié)合工程實例

4.4巖溶分形地質(zhì)預(yù)報技術(shù)

4.5巖溶圍巖分級

5地下水的預(yù)報技術(shù)

5.1地下水預(yù)報的特殊性和復(fù)雜性

5.2地下水預(yù)報的主要內(nèi)容及預(yù)報的主要思路

5.3基于區(qū)域水文地質(zhì)條件分析的地下水預(yù)報

5.4地下水預(yù)報的物探方法

5.5應(yīng)用化學(xué)動力學(xué)的隧道涌水量預(yù)測技術(shù)

5.6隧道水壓力的計算方法

5.7巖溶地下水預(yù)報工程實例

6結(jié)語

參考文獻

附圖1

附圖2

附圖3

作者簡介2100433B

《巖溶及地下水超前預(yù)報技術(shù)》由西南交通大學(xué)出版社出版。

（一）勘查工作內(nèi)容的一般要求

(1) 查明巖溶塌陷的發(fā)育現(xiàn)狀、歷史過程及其危害性。

(2) 確定巖溶塌陷的成因、類型、形成條件和地質(zhì)模式，研究其分布規(guī)律。

(3) 確定巖溶塌陷發(fā)育的動力因素，研究其動態(tài)特征及其與塌陷的相關(guān)關(guān)系。

(4) 確定巖溶塌陷的機制及其臨界條件。

(5) 研究巖溶塌陷綜合評價預(yù)測和信息管理系統(tǒng)，評價其穩(wěn)定性。

(6) 確定巖溶榻陷的前兆現(xiàn)象與監(jiān)測預(yù)報方法，研究預(yù)警措施。

(7) 研究巖溶塌陷的防治工程方案和措施。

（二）勘查區(qū)巖溶環(huán)境調(diào)查研究目的是了解勘查區(qū)所處的巖溶工程地質(zhì)環(huán)境的特征及其組成要素的分布規(guī)律，以保證勘查工作的質(zhì)量。調(diào)查研究方法主要是綜合分析研究已有助各種資料，必要時進行補充的路線調(diào)查。調(diào)查研究范圍以達到上述目的為原則，一般應(yīng)包括一個完整的水文地質(zhì)單元。調(diào)查研究的主要內(nèi)：

1. 地形地貌

調(diào)查研究山川形態(tài)與走勢，地形切割起伏特征，地表水文網(wǎng)的配置格局，夷平面和階地的發(fā)育特征和分布高程，地貌成因類型與形態(tài)特征，各地貌單元的分布，組成物質(zhì)與形成時代等。著重調(diào)查巖溶地貌形態(tài)的成因類型和形態(tài)組合類型及其分布。

2. 氣象與水文

(1) 氣象要素中著重調(diào)查降水特征，包括多年長周期豐、貧水年變化特征，多年平均降水量，年降水量分布特征，單次最大降水量及持續(xù)時間，最大降水強度(以小時計)等。

(2) 水文要素包括地表匯流面積，徑流特征，河、湖及其它地表水體(包括季節(jié)性淹沒的洼地)的流量和水位動態(tài)，包括最高洪水位和最低估水位及出現(xiàn)日期和持續(xù)時間，汛期洪水頻率及變幅等。

3．地層

調(diào)查研究組成地質(zhì)環(huán)境的地層層序及時代、成因類型、巖性巖相特征與接觸關(guān)系及其工程地質(zhì)特征。其中，側(cè)重對碳酸鹽巖及其它可溶巖和第四系松散沉積物的調(diào)查研究。

(1) 對碳酸鹽巖及其它可溶巖，調(diào)查研究其巖石成分和結(jié)構(gòu)構(gòu)造，非可溶巖夾層的巖性、厚度與分布，劃分巖溶層組類型。

(2) 對第四系松散沉積物，調(diào)查研究其巖性結(jié)構(gòu)、沉積年代和成因類型及其厚度與分布。注意調(diào)查紅粘土、軟土及其它特殊土類的巖性成分、結(jié)構(gòu)、厚度及埋藏分布條件、根據(jù)上述特征劃分其巖性、結(jié)構(gòu)類型，—般可作如下劃分：

① 均一結(jié)構(gòu)：均一粘性土層或均一砂土層。由單一土層組成，其中夾層的單層厚度小于1m，累計厚度小于總厚度的10%。的兩種巖性土層或兩種不同時代、不同成因類型的土層組成。

②多層結(jié)構(gòu)：雙層狀粘性土-砂礫石層或雙層狀砂礫石-粘性土層，由同一成因類型的兩種巖性土層或兩種不同時代、不同成因類型的土層組成。

③多層結(jié)構(gòu)：多層狀粘性土夾砂礫石層或多層狀粘性土、砂礫石層。由同一成因類型的多種巖性土層或多種不同時代、不同成因類型的土層組成。

4．地質(zhì)構(gòu)造

調(diào)查研究區(qū)域構(gòu)造骨架與構(gòu)造線方向，主要構(gòu)造的形態(tài)特征、產(chǎn)狀、性質(zhì)、規(guī)模與分布，其形成時期與組合關(guān)系。著重調(diào)查斷裂構(gòu)造、其規(guī)模、產(chǎn)狀、力學(xué)性質(zhì)、組合與交切關(guān)系，以及破碎帶的性狀與特征。對節(jié)理裂隙，要注意調(diào)查其在不同構(gòu)造部位、不同巖性中的發(fā)育特征與發(fā)育方向，著重調(diào)查裂隙密集帶的發(fā)育與分布。

5．新構(gòu)造運動與地震

(1) 調(diào)查研究新構(gòu)造運動的性質(zhì)與特征。根據(jù)地震活動性、地形變特征、地貌差異及水熱活動等跡象判定活動性斷裂，注意調(diào)查其產(chǎn)狀規(guī)模和破碎帶特征，切割的最新地層及最新充填情況，判明其活動時期、活動特點及強度。著重調(diào)查構(gòu)造現(xiàn)今活動跡象，根據(jù)地形變資料，分析現(xiàn)今活動特征。

(2) 搜集歷史地震資料，了解震中位置與震級，分析評價地震活動水平。搜集附近地震臺站測震資料，了解地震活動規(guī)模及其與區(qū)域構(gòu)造的關(guān)系。著重調(diào)查歷史上破壞性地震所引起的各種地震效應(yīng)，調(diào)查研究與塌陷有關(guān)的各種現(xiàn)象，如噴砂、冒水、地面開裂、塌陷、砂土液化、地下水位驟然升降的異常變化等、

6．巖溶發(fā)育特征

(1) 調(diào)查研究巖溶的形態(tài)、規(guī)模、組合特征及其分布，統(tǒng)計分析不同條件下巖溶發(fā)育密度。分析研究巖溶發(fā)育與巖溶層組類型、構(gòu)造、地貌及地下水動力條件的關(guān)系，了解巖溶發(fā)育與分布規(guī)律。

(2) 以巖溶層組類型及巖溶地貌特征為基礎(chǔ)，結(jié)合地表巖溶形態(tài)、巖溶率及蓄水性等指標(biāo)，評價巖溶的發(fā)育程度，一般可劃分為強、中、弱三級。

(3) 對覆蓋巖溶區(qū)、著重調(diào)查研究淺層巖溶洞隙的發(fā)育特征，包括其形態(tài)、規(guī)模、組合特征、連通情況及充填狀況，分析研究強巖溶發(fā)育帶在平面上的分布和剖面上的發(fā)育深度。注意調(diào)查研究隱伏于松散覆蓋層之下的巖溶形態(tài)及其分布特征，如漏斗、洼地、槽谷等，分析研究其與淺層巖溶發(fā)育的關(guān)系。

7．巖溶水文地質(zhì)條件

(1) 調(diào)查研究巖溶地下水的類型及其特征

巖溶地下水總體上具有賦存狀態(tài)復(fù)雜(集中管道狀或分散網(wǎng)絡(luò)狀)，動態(tài)變化迅猛，徑流通暢，流態(tài)多變的特點。這些特征在不同的地區(qū)，由于其補、徑、排條件的不同又有明顯的差異。影響補、徑、排條件的因素除了地質(zhì)構(gòu)造外，主要是受地貌，即碳酸鹽巖的出露條件、地形切割程度及水文網(wǎng)的配置格局所控制，不同的地貌類型具有不同巖溶地下水特征。據(jù)此可將巖溶地下水劃分為三種類型：巖溶山地(裸露型巖溶)的巖溶地下水，巖溶平原、盆地、谷地(覆蓋型巖溶)的巖溶地下水和河湖近岸地帶的巖溶地下水。

(2) 調(diào)查研究巖溶水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)

調(diào)查研究各巖溶含水層組的層位、巖性、含水介質(zhì)類型、富水性及水化學(xué)特征，其埋藏和分布條件，其相互間的水力聯(lián)系及與第四系孔隙水和地表水體的關(guān)系，分析研究巖溶水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)的類型及特征。

(3) 調(diào)查研究巖溶水系統(tǒng)的組成與分布特征

調(diào)查研究巖溶泉和地下河的發(fā)育與分布特征，結(jié)合巖溶水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)，分析研究巖溶水系統(tǒng)的組成和分布特征，其補給、徑流、排泄的水動力條件及其水位、流量的動態(tài)變化持征。

(4) 調(diào)查研究覆蓋巖溶區(qū)的地下水流場特證。

著重調(diào)查研究巖溶水的流場特征和水位(水頭)埋深與基巖面的關(guān)系及其動態(tài)變化。巖溶水主徑流帶的分布與水動力特征。近河(湖)地段注意調(diào)查研究巖溶地下水、上覆土層水與地表水之間的補排關(guān)系、洪水漲落過程所引起的它們之間的水位(頭)差及水力坡降的變化，以及洪水倒灌的影響范圍。對于第四系覆蓋層包括粘性土層，注意調(diào)查其含水性及其分布，以及與巖溶地下水的水力聯(lián)系與水頭差。巖溶地區(qū)第四系粘性土常為坡、殘積成因，多含砂礫質(zhì)、且垂直裂隙發(fā)育，因而具有不均一的含水性，往往組成弱含水層。許多塌陷區(qū)部發(fā)現(xiàn)有隱伏土洞，上洞最發(fā)育的部位有兩個，一是基巖面附近，一是地下水的季節(jié)變動帶。后一部位往往位于土層剖面的中部。土洞的形成從另一側(cè)面表明上層中有水流的滲透作用。因此第四系粘性土不能一概當(dāng)作相對隔水層，而應(yīng)具體了解其滲透性和含水性，它們對粘性土蓋層中土洞和塌陷的形成有著相當(dāng)重要的意義。

（三）巖溶塌陷監(jiān)測巖溶塌陷研究中，要監(jiān)測地面、建筑物的變形和井泉或水庫水量、水位變化，地下洞穴發(fā)展動態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)塌陷前兆現(xiàn)象，對預(yù)防、減輕塌陷災(zāi)害損失非常重要。在地面塌陷頻繁發(fā)生地區(qū)或潛在地面塌陷區(qū)內(nèi)，可采取以下監(jiān)測和預(yù)報措施：

(1) 在具備地面塌陷的三個基本條件(即塌陷動力、塌陷物質(zhì)、儲運條件)與巖溶低洼地形地區(qū)，在抽排地下水的井孔附近，應(yīng)對地面變形(開裂、沉降)進行監(jiān)測。

(2) 進行宏觀水文監(jiān)測，當(dāng)出現(xiàn)地表積水或突然干枯，放水灌溉及雨季前期降雨都可視為可能發(fā)生塌陷的前兆。

(3) 注意收集或及時發(fā)現(xiàn)具塌陷前兆的異?，F(xiàn)象，如出現(xiàn)建筑物開裂或作響、植物傾斜變態(tài)、井泉或水庫突然干枯或冒水、逸氣，地下水位突升突降，地下有土層塌落聲及動物驚恐等異常現(xiàn)象，皆應(yīng)警惕塌陷即將來臨。

(4) 監(jiān)視井泉內(nèi)、坑道與水庫滲漏點的地下水位降深是否超過設(shè)計允許值，地下水位升降速度有否驟然變化，滲漏水中泥沙含量是否高。另外可以在井孔內(nèi)安裝伸縮性水準(zhǔn)儀，中子探針計數(shù)器、鉆孔深部應(yīng)變儀，及其他常規(guī)測量儀器等監(jiān)測地下變形異常。

(5) 塌陷時地表會發(fā)生變形，地球物理場亦會發(fā)生一定的變化，利用這種特性，在洞穴上部埋設(shè)裝有聚氯乙烯銅線的混凝土管，當(dāng)臨塌陷或大塌陷前，地表覆蓋層發(fā)生變形時，混凝土管就會被折斷從而發(fā)出警報；也可以監(jiān)測重力的變化，將重力變化的信號轉(zhuǎn)換為音響的報警裝置進行報警。

內(nèi)容簡介

《隧道超前地質(zhì)預(yù)報技術(shù)指南(精)/中國隧道及地下工程修建關(guān)鍵技術(shù)研究書系》本書結(jié)合一些成功范例詳細介紹了隧道超前地質(zhì)預(yù)報的理論基礎(chǔ)、預(yù)報大綱的編制原則、超前地質(zhì)預(yù)報在各種地質(zhì)條件下的實施要點。全書共分七章．內(nèi)容包括：緒論、隧道超前地質(zhì)預(yù)報概論、隧道超前地質(zhì)預(yù)報工作的基本原則、隧道超前地質(zhì)預(yù)報方案設(shè)計、隧道超前地質(zhì)預(yù)報實施及其常用方法和綜合預(yù)報實例。

本書可供隧道工程相關(guān)技術(shù)人員閱讀使用，也可供高等院校相關(guān)專業(yè)學(xué)生閱讀參考。

2100433B

《深埋長隧洞勘測技術(shù)及超前預(yù)報》由學(xué)苑出版社出版。