下伏溶洞探測及其對隧道下部圍巖穩(wěn)定性影響研究.pdf

1、溶洞發(fā)育具有隱蔽性，常常隱藏在隧道周圍，其中尤以下伏溶洞最為常見，且對隧道穩(wěn)定性影響最大。對下伏溶洞的位置、形狀、尺寸及填充物等地質情況勘測難度較大，尋求方便快捷精確的溶洞探測方法對判斷溶洞地質信息，進而研究下伏溶洞對隧道圍巖穩(wěn)定性影響對巖溶地區(qū)隧道安全施工運營具有重要意義。本文主要研究內容如下：
　　①通過對研究區(qū)的區(qū)域地質環(huán)境條件分析研究，了解研究區(qū)的地質構造、氣象水文、巖石巖性等對巖溶發(fā)育的影響和規(guī)律。發(fā)現(xiàn)研究區(qū)溶洞發(fā)育較多

2、，大部分為灰?guī)r，含部分白云巖和泥灰?guī)r，大型溶洞多為深埋形式，地下水系發(fā)達，溶洞與地下暗河直接或間接聯(lián)通，部分溶洞充水或有流動性地下水。地下暗河圍巖多張裂隙發(fā)育，裂隙大部分為泥質填充。
　?、谕ㄟ^對地質雷達探測溶洞的理論方法研究設計并進行了地質雷達探測模型試驗。
　　通過對實驗結果的模型雷達反射剖面圖波形特征研究，總結分析得到巖溶區(qū)典型地質結構的波形圖特征：①地質雷達的水平單側有效探測距離為目標體的最大跨度。②地下溶洞在地質雷

3、達反射波剖面圖中，初次出現(xiàn)和最后出現(xiàn)的曲線頂點位置即為溶洞的頂端和底端位置。溶洞的下方位置會出現(xiàn)與溶洞剖面形狀大致相同反射波的暗色區(qū)域。③當溶洞被黏土填充后，溶洞頂端的雙曲線特征不明顯，但不影響洞底部雙曲線特征，填土位置反射波振幅增大。當填充水后，在巖體與水的交界面，雙曲線波組表現(xiàn)為強振幅發(fā)射，高頻電磁波能量衰減迅速，反射電磁波頻率由高向低頻變化。④軟弱結構面在雷達反射波剖面圖中變現(xiàn)為同相軸連續(xù)的雙曲線層狀界面。
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4、行了地質雷達探測，并依據(jù)以上研究規(guī)律分析雷達反射波剖面圖，結合鉆探數(shù)據(jù)，得到了研究區(qū)39個溶洞的高度、跨度等參數(shù)數(shù)據(jù)。運用綜合的經(jīng)驗公式法計算研究區(qū)已查明的39溶洞頂板進行穩(wěn)定性。
　?、芡ㄟ^研究模糊函數(shù)的理論，結合巖溶區(qū)的特征，建立了二級指標因素分級系統(tǒng)，以此構建了存在下伏溶洞的隧道圍巖穩(wěn)定性模糊綜合評價數(shù)學模型。通過構建的綜合評價模型對研究區(qū)已探明的39個溶洞上方隧道下部圍巖進行穩(wěn)定性評價，驗證了模型有較高的可信度和可靠性。進

5、而運用該綜合評價模型對研究區(qū)的隧道下部圍巖進行穩(wěn)定性評價，最終得到了研究區(qū)各個區(qū)段的穩(wěn)定性評價結果。
　　本文的創(chuàng)新點為：
　　1）為了更準確地研究地質雷達探測規(guī)律，設計并制作了巖溶區(qū)溶洞地質實體模型，通過對實體模型的探測和反射波剖面圖波形特征分析，總結了典型地質結構的反射波剖面圖波形特征，具有很高的可信度。
　　2）通過研究模糊綜合評價原理，并依據(jù)巖溶區(qū)地質特征，選取降半梯形函數(shù)作為隸屬度函數(shù)，通過改進的灰色關聯(lián)度法