第1章 緒論

1.1 隧洞工程建設中存在的主要工程地質問題

我國巖溶地層分布廣泛，特別是西南地區，在貴州、云南、重慶、四川、湖北西部、湖南西部、廣東北部這一連片的地區，巖溶分布面積達50多萬km²，巖溶類型眾多，為國內外所矚目。而且，貴州省處在這片巖溶地區的核心部位，巖溶分布面積占全省面積的74%。由于碳酸鹽巖裸露于地表，受地面水和地下水的溶蝕作用，發育著各種類型的巖溶地貌和巖溶形態，給工程建設帶來一定的復雜性。

我國20世紀60—70年代，在西南修建的貴昆、成昆、襄渝鐵路等均遇到大量巖溶問題。貴昆鐵路梅花山隧洞施工中遇到地下河及大型溶洞，最后的解決措施是在隧洞中修隔水墻，阻截暗河；襄渝鐵路大巴山隧洞在通過寒武統石龍洞灰巖含水層時，突然揭露一溶洞引起突泥、突水事故，最大涌水量為150000m³/d，中斷施工3個月；京廣鐵路大瑤山隧洞的巖溶突水形成泥石流，給營運造成長期的危害；京珠高速公路石門坳隧洞右線在施工過程中，因對前方地質資料掌握不足，開挖遇到溶洞災害，引發大涌水造成停工等一系列損失。

近年來在西部修建的水工隧洞、鐵路隧洞、公路隧洞中也都發生過因巖溶造成的不同程度的地質災害，有的甚至造成重大事故。如廣安—重慶高速公路華鎣山隧洞施工中多處發生巖溶突水突泥，引起兩條地下河的灌入隧洞。渝懷鐵路園梁山隧洞發生特大巖溶涌水，對施工造成極大的影響。

幾乎所有隧洞施工都會受到地質災害的侵擾，只是不同隧洞所處的地質環境不同，所遇到的災害類型不同而已。隧洞設計與施工之前，要對擬建隧洞工程地段的工程地質條件進行詳細勘察，但由于巖溶地質條件的復雜性和勘查資源投入有限，勘查手段少，使得勘察所獲得的資料與隧洞開挖后實際揭露出來的情況有較大出入。由于對掌子面前方地質條件了解不清，給隧洞施工就帶來很大的盲目性，施工中經常出現預料不到的塌方、冒頂、涌水等事故。這些事故一旦發生，輕則影響工期，增加工程投資；重則砸毀機械設備，甚至造成人員傷亡，而且事故發生后的處理工作難度較大。如何解決這一難題，備受世界各國隧洞工程界的關注。

若能準確地在隧洞掘進中提前了解掌子面前方圍巖結構變化及地質災害情況，如預報掘進前方是否有巖溶、斷層破碎帶等不良地質構造，以及這些構造的幾何形態、產狀、規模大小等，根據所掌握的地質構造情況，可及時合理地安排掘進進度、修正施工方案、安排防護措施、避免險情發生。這正是隧洞施工超前地質預報的任務及意義所在。

目前我國在巖溶地區正在修建大量的隧洞，并開展了隧洞超前地質預報工作，總結并提煉這些成果對巖溶地區長引水隧洞、長大鐵路隧洞、公路隧洞及相關的地下工程修建都有普遍的極其重要的現實意義。