CN116398244A - 隧道岩溶缺陷精细探测及尺度配合施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及隧道岩溶缺陷探测技术领域，且公开了隧道岩溶缺陷精细探测及尺度配合施工方法，包括以下步骤：步骤S1、岩溶隧道施工前，采用半航空瞬变电磁勘探法与洼地分析法对拟建隧道山体与区域岩溶水动力条件及溶蚀演化进行地质调查；步骤S2、岩溶隧道施工中，采用TSP法与地质雷达法相结合的方式进行预报，增加拱顶溶洞、周边溶洞和底板溶洞的预报内容；步骤S3、溶腔揭露前，整治岩溶排水通道，并采取加固措施封堵和控制溶洞填充物的迁移；步骤S4、溶腔揭露后，采用隧道三维空间测量技术对溶腔进行准确判定，并建立溶洞－隧道组合结构尺度配合效应受力分析模型；步骤S5、隧道岩溶处治后，建立自动化监控量测***，做出安全预警。
Description
技术领域
本发明涉及隧道岩溶缺陷探测技术领域，更具体地涉及隧道岩溶缺陷精细探测及尺度配合施工方法。
背景技术
复杂岩溶隧道工程本身具有投资大、施工周期长、技术复杂、不可预见风险因素多及安全风险大等特点，广西是我国著名的岩溶区，岩溶面积达9.80万平方公里，占全区土地面积的41％，岩溶地区地形地貌类型复杂，岩层裂隙节理发育，受溶蚀、侵蚀作用强烈，溶洞和地下暗河广泛存在，对隧道施工构成较大威胁；
复杂岩溶隧道设计与施工之前要对拟建隧道工程地段的工程地质条件进行详细勘察，但由于岩溶地质条件的复杂性和勘查程度低，使得勘察所获得的资料与隧道开挖后实际揭露出来的情况可能会有较大出入，由于对掌子面前方地质条件掌握不足，复杂岩溶隧道施工就有很大的盲目性，施工中经常出现预料不到的塌方、突泥、涌水等事故，这些事故一旦发生，轻则影响工期，增加工程投资，重则造成人员伤亡，并且事后的处理工作难度极大。若能准确地在隧道掘进中提前了解掌子面前方围岩结构变化及地质灾害情况，预报掘进前方是否有岩溶洞室、岩溶水等不良地质情况，以及这些构造的几何形态、产状、规模大小等，就可以及时合理地安排掘进进度、修正施工方案、安排防护措施、避免险情发生；
因此亟需一种用于隧道岩溶缺陷的探测及尺度配合施工方法。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施条例提供隧道岩溶缺陷精细探测及尺度配合施工方法，以解决背景技术中所提出的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：隧道岩溶缺陷精细探测及尺度配合施工方法，包括以下步骤：
步骤S1、岩溶隧道施工前，采用半航空瞬变电磁勘探法与洼地分析法对拟建隧道山体与区域岩溶水动力条件及溶蚀演化进行地质调查；
步骤S2、岩溶隧道施工中，采用TSP法与地质雷达法相结合的方式进行预报，增加拱顶溶洞、周边溶洞和底板溶洞的预报内容，提高超前预报精度；
步骤S3、溶腔揭露前，采取局部封堵、钻孔减压、整治岩溶排水通道防止岩溶隧道突水，并采取排水固结和注浆加固措施，封堵和控制溶洞填充物的迁移，防止突泥事故；
步骤S4、溶腔揭露后，采用隧道三维空间测量技术对溶腔进行准确判定，并建立溶洞－隧道组合结构尺度配合效应受力分析模型，针对尺寸效应制定支护结构方案，针对尺度配合效应改进溶洞整治方法；
步骤S5、隧道岩溶处治后，建立自动化监控量测***，实时跟踪围岩及支护结构的受力及变形，实时做出安全预警。
在一个优选的实施方式中，半航空瞬变电磁勘探时，采用接地线源向地下发射一次脉冲电磁场，在一次脉冲电磁场间歇期间通过无人机携带的线圈观测地下介质中引起的二次感应涡流场，并计算介质电阻率。
在一个优选的实施方式中，所述洼地分析法采集地表汇水面积、地下水运动特性并绘制隧址区域三维可视化水文地质图，且所述水文地质图内包括水体分布及高程、与隧道区域岩溶地下水相关的分水岭分布、隧道上方溶蚀覆盖层及溶蚀漏斗分布，孔隙介质优先流理论预测土洞形成及分布，且所述洼地分析法采用裂隙介质与岩溶介质偏流理论，大裂隙的储水能力强，小裂隙的储水能力弱，预测岩溶水的运动规律与不同区域的溶蚀程度。
在一个优选的实施方式中，所述TSP法进行100m～300m的长距离报告，当TSP预报出现异常点时，采用地质雷达法获取更详细的岩溶缺陷信息，且所述TSP法与地质雷达法均进行拱顶溶洞、周边溶洞和底板溶洞的预报，进行钻孔预报时，对掌子面正前方、拱顶及周边围岩进行钻探，超前预报距离为40m，周边围岩和拱顶围岩预报范围为2倍洞径及以上。
在一个优选的实施方式中，所述步骤S3中，对隧道开挖突水突泥风险进行预报，制定预防控制措施，其预防控制措施为引排水减压以及不稳定溶洞填充物加固。
在一个优选的实施方式中，引排水减压时，引水隧道用于引排横穿隧道的岩溶水，引水隧道由洞内开始接横穿隧道的岩溶管道，引至落水洞时为止，引水隧道的施工采用全断面开挖施工方法，裂隙发育的段落采取锚杆喷射混凝土支护措施处治。
在一个优选的实施方式中，所述步骤S4中进行三维空间测量时，对溶腔内部进行布设基点，对溶腔以及岩体结构进行三维激光测量并使用工程测量全站仪以及卫星定位设备GPS/RTK对整体岩洞坐标定位并与三维扫描数据对接，对获取的溶腔点云数据进行噪点剔除、转换坐标和拼接处理，并采用SCENE生成浏览视频。
在一个优选的实施方式中，所述噪点剔除采用量化噪声补偿函数的方式进行噪声去除，其补偿函数公式为
式中B为量化分辨率，Xmax为图像信号的峰值，δX为图像信号序列的方差，SJ为处理后的数据。
在一个优选的实施方式中，根据溶腔三维模型，按立体交叉模型、连拱模型以及异形孔洞模型形成岩溶地质缺陷与隧道之间的关系图，分析溶洞周边及隧道围岩周边的应力集中，给出易塌陷部位的预报，并以应力集中现象为主要对象，研究岩溶隧道的尺寸效应及尺度配合效应，分析围岩压力、各种支护结构的承载力随尺寸效应及尺度配合效应的变化，针对尺寸效应制定支护结构方案，针对尺度配合效应改进溶洞整治方法。
在一个优选的实施方式中，所述自动化监控量测***内包括采集单元、分析单元、预警单元以及终端设备，所述采集单元采集检测岩溶缺陷周边的应力数据YL、支护结构的形变数据XB以及不利结构面的位移数据WY，并将采集到的数据发送给分析单元，所述分析单元接收应力数据YL、形变数据XB以及位移数据WY并进行关联处理并生成判定值P，判定值P的关联处理公式为
式中k1、k2为权重，且0≤k1≤1，0≤k2≤1，k1+k2＝1，所述分析单元将判定值P发送给预警单元。
在一个优选的实施方式中，所述预警单元接收判定值P并与阈值Y进行对比，判定值P大于等于阈值Y时，此时警报单元向终端设备发出警报，此时处于危险状态，判定值P小于阈值Y时，此时警报单元处于待机状态。
本发明的技术效果和优点：
1、本发明通过采用半航空瞬变电磁勘探可以探测隧道的隐伏岩溶，该技术由电磁发射机与旋翼无人机联合组成，能够在复杂地形条件获取隧址区内的地下视电阻率分布，根据勘探结果的三维视电阻率分布图可以得知隧道岩溶大致分布及走向，便于施工的进行；
2、本发明通过采用洼地分析法分析地表汇水面积、地下水运动特性，隧址区域岩溶地下水与隧道的关系，绘制三维可视化水文地质图，岩溶水特征分析可视清晰，更好的预防岩溶突水、突泥事故
3、本发明通过设有TSP法与地质雷达法相结合，TSP法的探测距离较长，但是其精度较低，因此采用TSP进行长距离的报告，针对其中的异常点采用地质雷达法进行获取，从而保证探测的精度，并且本申请的探测的报告为拱顶溶洞、周边溶洞和底板溶洞，因此可以进行三维预报，考虑的因素增加，从而提高预报的精度；
4、本发明采用隧道三维空间测量+BIM技术对溶腔进行判定，建立溶洞－隧道组合结构尺度配合效应受力分析模型，针对尺寸效应制定支护结构方案，针对尺度配合效应改进溶洞整治方法，使得岩溶隧道受力分析更全面。
5、本发明通过设有自动化监控量测***，通过应力数据YL、形变数据XB以及位移数据WY三个数据，并进行关联处理，从而能够精准地判断出此时处治后的隧道岩溶是否处于安全状态，及时进行警报。
附图说明
图1为本发明的施工方法示意图。
图2为本发明的整体施工工艺流程示意图。
图3为本发明的三维可视化水文地质示意图。
图4为本发明的动化监控量测***示意图。
图5为本发明的超前钻孔布置掌子面位置示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，另外，在以下的实施方式中记载的各结构的形态只不过是例示，本发明所涉及的隧道岩溶缺陷精细探测及尺度配合施工方法并不限定于在以下的实施方式中记载的各结构，在本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施方式都属于本发明保护的范围。
实施例一，参照图1与图2，本发明提供了隧道岩溶缺陷精细探测及尺度配合施工方法，包括以下步骤：
步骤S1、岩溶隧道施工前，采用半航空瞬变电磁勘探法与洼地分析法对拟建隧道山体与区域岩溶水动力条件及溶蚀演化进行地质调查；
步骤S2、岩溶隧道施工中，采用TSP法与地质雷达法相结合的方式进行预报，增加拱顶溶洞、周边溶洞和底板溶洞的预报内容，提高超前预报精度；
步骤S3、溶腔揭露前，采取局部封堵、钻孔减压、整治岩溶排水通道防止岩溶隧道突水，并采取排水固结和注浆加固措施，封堵和控制溶洞填充物的迁移，防止突泥事故；
步骤S4、溶腔揭露后，采用隧道三维空间测量技术对溶腔进行准确判定，并建立溶洞－隧道组合结构尺度配合效应受力分析模型，针对尺寸效应制定支护结构方案，针对尺度配合效应改进溶洞整治方法；
步骤S5、隧道岩溶处治后，建立自动化监控量测***，实时跟踪围岩及支护结构的受力及变形，实时做出安全预警。
进一步的，半航空瞬变电磁勘探时，采用接地线源向地下发射一次脉冲电磁场，在一次脉冲电磁场间歇期间通过无人机携带的线圈观测地下介质中引起的二次感应涡流场，并计算介质电阻率，采用半航空瞬变电磁勘探可以探测隧道的隐伏岩溶，该技术由电磁发射机与旋翼无人机联合组成，能够在复杂地形条件获取隧址区内的地下视电阻率分布，根据勘探结果的三维视电阻率分布图可以得知隧道岩溶大致分布及走向，此外，需要说明的是，根据二次感应涡流场计算介质电阻率为本领域技术人员的常规技术手段，本申请不对其做详细限定。
参照图3，洼地分析法采集地表汇水面积、地下水运动特性并绘制隧址区域三维可视化水文地质图，且水文地质图内包括水体分布及高程、与隧道区域岩溶地下水相关的分水岭分布、隧道上方溶蚀覆盖层及溶蚀漏斗分布，孔隙介质优先流理论预测土洞形成及分布，且洼地分析法采用裂隙介质与岩溶介质偏流理论，大裂隙的储水能力强，小裂隙的储水能力弱，预测岩溶水的运动规律与不同区域的溶蚀程度，洼地分析法能够绘制隧址区域的三维可视化水文地质图，此时可以了解隧址区域岩溶地下水与隧道的关系，在进行施工时可以提前了解到地下情况，便于施工的进行，且裂隙介质与岩溶介质偏流理论中，大裂隙的储水能力强，小裂隙的储水能力弱，因此地下水的温度与裂隙之间具有相关性，水文地质图可以更好地反应地下情况。
进一步的，TSP法进行100m～300m的长距离报告，当TSP预报出现异常点时，采用地质雷达法获取更详细的岩溶缺陷信息，且TSP法与地质雷达法均进行拱顶溶洞、周边溶洞和底板溶洞的预报，进行钻孔预报时，对掌子面正前方、拱顶及周边围岩进行钻探，超前预报距离为40m，周边围岩和拱顶围岩预报范围为2倍洞径及以上，本申请实施例中，TSP法的探测距离较长，但是其精度较低，因此采用TSP进行长距离的报告，针对其中的异常点采用地质雷达法进行获取，从而保证探测的精度，并且本申请的探测的报告为拱顶溶洞、周边溶洞和底板溶洞，因此可以进行三维预报，考虑的因素增加，从而提高预报的精度。
进一步的，步骤S3中，对隧道开挖突水突泥风险进行预报，制定预防控制措施，其预防控制措施为引排水减压以及不稳定溶洞填充物加固，应用引排水减压技术，消散岩溶水压力，降低地下水位，防止突水事故；根据溶洞填充物与隧道的关系及稳定情况，对不稳定溶洞填充物进行加固，防止突泥事故。
进一步的，引排水减压时，引水隧道用于引排横穿隧道的岩溶水，引水隧道由洞内开始接横穿隧道的岩溶管道，引至落水洞时为止，引水隧道的施工采用全断面开挖施工方法，裂隙发育的段落采取锚杆喷射混凝土支护措施处治，通过将引水的方式使得岩溶水顺利横穿隧道，此时隧道内压力降低，进而防止隧道坍塌，且引水隧道的施工采用全断面开挖施工，保证隧道的顺利挖掘。
进一步的，步骤S4中进行三维空间测量时，对溶腔内部进行布设基点，对溶腔以及岩体结构进行三维激光测量并使用工程测量全站仪以及卫星定位设备GPS/RTK对整体岩洞坐标定位并与三维扫描数据对接，对获取的溶腔点云数据进行噪点剔除、转换坐标和拼接处理，并采用SCENE生成浏览视频，噪点剔除采用量化噪声补偿函数的方式进行噪声去除，其补偿函数公式为
式中B为量化分辨率，Xmax为图像信号的峰值，δX为图像信号序列的方差，SJ为处理后的数据。
进一步的，根据溶腔三维模型，按立体交叉模型、连拱模型以及异形孔洞模型形成岩溶地质缺陷与隧道之间的关系图，分析溶洞周边及隧道围岩周边的应力集中，给出易塌陷部位的预报，并以应力集中现象为主要对象，研究岩溶隧道的尺寸效应及尺度配合效应，分析围岩压力、各种支护结构的承载力随尺寸效应及尺度配合效应的变化，针对尺寸效应制定支护结构方案，针对尺度配合效应改进溶洞整治方法。
本申请实施例中，三维空间测量时，通过布设基点并进行测量后，此时可以生成清晰的溶腔内部数据图像，从而便于施工人员查看，通过补偿函数进行噪点去除，此时传输后的数据更加准确，进而保证最终视频的准确程度，此外，需要说明的是，云数据的转换坐标可通过JavaScript完成，而拼接可通过Maptek I-Site Studio完成，此为本领域的一种常规技术手段，本申请不对其作详细限定。
参照图4，自动化监控量测***内包括采集单元、分析单元、预警单元以及终端设备，采集单元采集检测岩溶缺陷周边的应力数据YL、支护结构的形变数据XB以及不利结构面的位移数据WY，并将采集到的数据发送给分析单元，分析单元接收应力数据YL、形变数据XB以及位移数据WY并进行关联处理并生成判定值P，判定值P的关联处理公式为
式中k1、k2为权重，且0≤k1≤1，0≤k2≤1，k1+k2＝1，分析单元将判定值P发送给预警单元，预警单元接收判定值P并与阈值Y进行对比，判定值P大于等于阈值Y时，此时警报单元向终端设备发出警报，此时处于危险状态，判定值P小于阈值Y时，此时警报单元处于待机状态。
本申请实施例中，通过应力数据YL、形变数据XB以及位移数据WY三个数据，并进行关联处理，从而能够精准地判断出此时处治后的隧道岩溶是否处于安全状态，当判定值P大于等于阈值Y时，则表示此时隧道岩溶可能出现危险，从而进行警报。
实施例二，本申请在勤兰隧道应用，包括以下步骤：
步骤A1、半航空瞬变电磁探测，依据《天峨至北海公路(天峨经凤山至巴马段)半航空瞬变电磁探测报告》，勤兰前半段隧道的半航空瞬变电磁探测结果：4)ZK87+540～ZK87+580可能存在小规模的岩溶发育区，该岩溶发育区影响范围顶部在隧道洞顶上方约20m，影响范围底部位于隧道洞底下方约110m；5)ZK89+080～ZK89+140可能存在小规模的岩溶发育区，该岩溶发育区影响范围顶部在隧道洞顶上方约40m，影响范围底部位于隧道洞底下方约25m。
步骤A2、洼地分析岩溶汇水：采用洼地分析法对隧道区域岩溶水进行较大范围的地质调查，隧区地表无大型洼地，小洼地无积水，该段隧道洞身埋深约257～277m，洞身围岩以充填型溶洞为主，溶洞充填黏土及少量碎石，岩体较破碎～极破碎，地下水不发育，开挖稳定性差，开挖后容易发生掉块、涌泥、溶腔坍塌、雨季渗水等现象。
步骤A3、超前地质预报探测，依据《天巴路NO.5合同段勤兰隧道前半段(出口左线)超前地质预报(地质雷达)》报告第009期中间报告(预报里程：ZK87+920～ZK87+890)，勤兰隧道前半段左洞出口的超前地质预报(地质雷达)探测结果：ZK87+920～ZK87+890该预报段围岩以中风化灰岩为主，围岩总体相对破碎，掌子面前方0～20m(对应里程：ZK87+920～ZK87+900)范围内推测围岩破碎或发育填充型溶洞，建议进行超前钻探。
步骤A4、参照图5，超前钻孔，根据勤兰前半段隧道左洞出口钻探超前钻孔布置、隧道施工条件及现场情况，在ZK87+909掌子面施工了3个超前钻孔。
步骤A5、围岩为中风化灰岩，岩体呈厚层－巨厚层状构造，岩质较坚硬，岩体较完整，局部溶蚀裂隙稍发育，围岩等级为Ⅲ级。本次地质超前钻探时，勤兰前半段隧道左洞出口掌子面里程为ZK87+909，掌子面揭露岩性主要为充填型溶洞，充填黏土和少量碎石，溶洞呈连续分布，偶见基岩裂隙渗水、点滴状。
步骤A6、岩溶处治方案，因右洞变形与左洞水平净距较小，左洞***开挖会对右洞产生影响，极有可能引发右洞继续变形，现场决定待左洞仰拱到达该位置闭合成环后再进行右洞岩溶处施工：
(1)揭露岩溶后，对ZK87+909段断面进行回填洞渣，洞渣应填充满整个掌子面，起到对断面反压的作用。
(2)采用I22b型工字钢施作洞内导向墙。共使用三榀I22b型工字钢并行架立，焊接成整体后将Φ108钢管固定在拱架处作为导向钢管，导向钢管两侧采用土工布封堵，喷射C25混凝土，混凝土喷射厚度70cm，宽度50cm。喷射混凝土强度达到设计值后开始施作洞内中管棚，中管棚采用Φ89有孔花钢管，应尽量向掌子面方向钻进，钻进过程中采用根管法送管，送管完成后注浆。管棚施作完成后，拱顶、拱腰斜上方岩溶处采用根管法打探孔，探明空洞位置，在
钢管管头位置焊接泵送管，对空洞位置回填C30细石混凝土7米，使拱顶7米范围内充填密实。
(3)采用双侧壁导坑法开挖掌子面，优先开挖岩溶侧，待进尺5米后斜向另外一侧上方继续施作探孔探明空洞位置并回填细石混凝土。
本申请实施例中，引入隧道岩溶缺陷精细探测及尺度配合施工工法，岩溶缺陷探测精准、隧道施工安全高效、围岩结构预警及时、工程投资合理节约，成功解决了复杂岩溶隧道由于对掌子面前方地质条件探测不准确、围岩结构预警不及时、施工方案缺乏针对性等问题，加快了工程进度、减少了工程投资。
实施例三，本申请在甲篆镇3号隧道应用，天峨至北海公路(天峨经凤山至巴马段)工程，甲篆镇3号隧道位于广西省河池市凤山县，隧道进口位于低山丘陵沟壑内，交通较为不便，仅有施工便道与外界相通。隧道全长1696m。设计进口段围岩为中风化破碎灰岩，溶裂发育。
2021年8月23日甲篆镇3号隧道进口右线掌子面掘进至K83+385时，掌子面前方揭露厅堂式溶洞，溶洞尺寸：长约22m、宽约55m、高约25m，溶洞左侧向左洞延伸，溶洞横穿整个掌子面，溶洞壁围岩稳定性较好，溶洞底填充大量淤泥，溶洞顶部存在多处泄水洞，溶洞右侧存在一处消水洞，溶洞内点滴状出水。
2021年9月10日左线掌子面掘进至ZK83+374时，掌子面前方揭露廊道厅堂式溶洞，溶洞尺寸：长约20m、宽约84m、高约9～60m，溶洞与隧道斜交约45°，与右洞溶洞连通，溶洞壁围岩稳定性较好，溶洞底填充大量淤泥。
此处大型溶洞探测及处治引入隧道岩溶缺陷精细探测及尺度配合施工工法，岩溶缺陷探测与上述工序相同，其处治方法如下：
(1)首先清除溶洞底板虚渣和淤泥层，并清除危石；然后对溶洞底板进行空洞、持力层探测和调查溶洞内水流方向、消水洞等情况。
(2)左右线溶洞水系采用直径2m钢波纹管连通，纵坡为1％，管内须进行防锈处理，管外采用2m厚C15混凝土包裹。
(3)左线ZK83+365.5～ZK83+396.5段/右线K83+373.5～K83+415.5段衬砌结构类型采用S5-P型。
(4)溶洞段隧道衬砌两侧施做C20混凝土护拱，厚度不小于3m；右线衬砌右侧护拱采用台阶立模回填，台阶200*50cm。
本申请实施例中，通过溶洞－隧道组合结构尺度配合效应受力分析模型，优化溶洞支护加固和隧道支护、衬砌设计与施工方案，使得隧道围岩及支护结构安全稳定；通过分析岩溶管道流的流量和排水能力要求，优化洞内岩溶过水通道，从而加快了工程进度、减少了工程投资。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的***、装置和方法，可以通过其他的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其他的形式。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.隧道岩溶缺陷精细探测及尺度配合施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、岩溶隧道施工前，采用半航空瞬变电磁勘探法与洼地分析法对拟建隧道山体与区域岩溶水动力条件及溶蚀演化进行地质调查；
步骤S2、岩溶隧道施工中，采用TSP法与地质雷达法相结合的方式进行预报，增加拱顶溶洞、周边溶洞和底板溶洞的预报内容；
步骤S3、溶腔揭露前，采取局部封堵、钻孔减压、整治岩溶排水通道，并采取排水固结和注浆加固措施，封堵和控制溶洞填充物的迁移；
步骤S4、溶腔揭露后，采用隧道三维空间测量技术对溶腔进行准确判定，并建立溶洞－隧道组合结构尺度配合效应受力分析模型，针对尺寸效应制定支护结构方案，针对尺度配合效应改进溶洞整治方法；
步骤S5、隧道岩溶处治后，建立自动化监控量测***，实时跟踪围岩及支护结构的受力及变形，实时做出安全预警。
2.根据权利要求1所述的隧道岩溶缺陷精细探测及尺度配合施工方法，其特征在于：半航空瞬变电磁勘探时，采用接地线源向地下发射一次脉冲电磁场，在一次脉冲电磁场间歇期间通过无人机携带的线圈观测地下介质中引起的二次感应涡流场，并计算介质电阻率。
3.根据权利要求1所述的隧道岩溶缺陷精细探测及尺度配合施工方法，其特征在于：所述洼地分析法采集地表汇水面积、地下水运动特性并绘制隧址区域三维可视化水文地质图，且所述水文地质图内包括水体分布及高程、与隧道区域岩溶地下水相关的分水岭分布、隧道上方溶蚀覆盖层及溶蚀漏斗分布，孔隙介质优先流理论预测土洞形成及分布，且所述洼地分析法采用裂隙介质与岩溶介质偏流理论，大裂隙的储水能力强，小裂隙的储水能力弱，预测岩溶水的运动规律与不同区域的溶蚀程度。
4.根据权利要求1所述的隧道岩溶缺陷精细探测及尺度配合施工方法，其特征在于：所述TSP法进行100m～300m的长距离报告，当TSP预报出现异常点时，采用地质雷达法获取更详细的岩溶缺陷信息，且所述TSP法与地质雷达法均进行拱顶溶洞、周边溶洞和底板溶洞的预报，进行钻孔预报时，对掌子面正前方、拱顶及周边围岩进行钻探，超前预报距离为40m，周边围岩和拱顶围岩预报范围为2倍洞径及以上。
5.根据权利要求1所述的隧道岩溶缺陷精细探测及尺度配合施工方法，其特征在于：所述步骤S3中，对隧道开挖突水突泥风险进行预报，制定预防控制措施，其预防控制措施为引排水减压以及不稳定溶洞填充物加固。
6.根据权利要求5所述的隧道岩溶缺陷精细探测及尺度配合施工方法，其特征在于：引排水减压时，引水隧道用于引排横穿隧道的岩溶水，引水隧道由洞内开始接横穿隧道的岩溶管道，引至落水洞时为止，引水隧道的施工采用全断面开挖施工方法，裂隙发育的段落采取锚杆喷射混凝土支护措施处治。
7.根据权利要求1所述的隧道岩溶缺陷精细探测及尺度配合施工方法，其特征在于：所述步骤S4中进行三维空间测量时，对溶腔内部进行布设基点，对溶腔以及岩体结构进行三维激光测量并使用工程测量全站仪以及卫星定位设备GPS/RTK对整体岩洞坐标定位并与三维扫描数据对接，对获取的溶腔点云数据进行噪点剔除、转换坐标和拼接处理，并采用SCENE生成浏览视频，所述噪点剔除采用量化噪声补偿函数的方式进行噪声去除，其补偿函数公式为
式中B为量化分辨率，Xmax为图像信号的峰值，δX为图像信号序列的方差，SJ为处理后的数据。
8.根据权利要求7所述的隧道岩溶缺陷精细探测及尺度配合施工方法，其特征在于：根据溶腔三维模型，按立体交叉模型、连拱模型以及异形孔洞模型形成岩溶地质缺陷与隧道之间的关系图，分析溶洞周边及隧道围岩周边的应力集中，给出易塌陷部位的预报，并以应力集中现象为主要对象，研究岩溶隧道的尺寸效应及尺度配合效应，分析围岩压力、各种支护结构的承载力随尺寸效应及尺度配合效应的变化，针对尺寸效应制定支护结构方案，针对尺度配合效应改进溶洞整治方法。
9.根据权利要求1所述的隧道岩溶缺陷精细探测及尺度配合施工方法，其特征在于：所述自动化监控量测***内包括采集单元、分析单元、预警单元以及终端设备，所述采集单元采集检测岩溶缺陷周边的应力数据YL、支护结构的形变数据XB以及不利结构面的位移数据WY，并将采集到的数据发送给分析单元，所述分析单元接收应力数据YL、形变数据XB以及位移数据WY并进行关联处理并生成判定值P，判定值P的关联处理公式为
式中k1、k2为权重，且0≤k1≤1，0≤k2≤1，k1+k2＝1，所述分析单元将判定值P发送给预警单元，所述预警单元接收判定值P并与阈值Y进行对比，判定值P大于等于阈值Y时，此时警报单元向终端设备发出警报，此时处于危险状态，判定值P小于阈值Y时，此时警报单元处于待机状态。
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