溶洞发育具有隐蔽性,常常隐藏在隧道周围,其中尤以下伏溶洞最为常见,且对隧道稳定性影响最大。对下伏溶洞的位置、形状、尺寸及填充物等地质情况勘测难度较大,寻求方便快捷精确的溶洞探测方法对判断溶洞地质信息,进而研究下伏溶洞对隧道围岩稳定性影响对岩溶地区隧道安全施工运营具有重要意义。本文主要研究内容如下:(1)通过对研究区的区域地质环境条件分析研究,了解研究区的地质构造、气象水文、岩石岩性等对岩溶发育的影响和规律。发现研究区溶洞发育较多,大部分为灰岩,含部分白云岩和泥灰岩,大型溶洞多为深埋形式,地下水系发达,溶洞与地下暗河直接或间接联通,部分溶洞充水或有流动性地下水。地下暗河围岩多张裂隙发育,裂隙大部分为泥质填充。(2)通过对地质雷达探测溶洞的理论方法研究设计并进行了地质雷达探测模型试验;通过对实验结果的模型雷达反射剖面图波形特征研究,总结分析得到岩溶区典型地质结构的波形图特征:(1)地质雷达的水平单侧有效探测距离为目标体的最大跨度(2)地下溶洞在地质雷达反射波剖面图中,初次出现和最后出现的曲线顶点位置即为溶洞的顶端和底端位置。溶洞的下方位置会出现与溶洞剖面形状大致相同反射波的暗色区域。(3)当溶洞被黏土填充后,溶洞顶端的双曲线特征不明显,但不影响洞底部双曲线特征,填土位置反射波振幅增大。当填充水后,在岩体与水的交界面,双曲线波组表现为强振幅发射,高频电磁波能量衰减迅速,反射电磁波频率由高向低频变化。(4)软弱结构面在雷达反射波剖面图中变现为同相轴连续的双曲线层状界面。(3)对研究区进行了地质雷达探测,并依据以上研究规律分析雷达反射波剖面图,结合钻探数据,得到了研究区39个溶洞的高度、跨度等参数数据。运用综合的经验公式法计算研究区已查明的39溶洞顶板进行稳定性。(4)通过研究模糊函数的理论,结合岩溶区的特征,建立了二级指标因素分级系统,以此构建了存在下伏溶洞的隧道围岩稳定性模糊综合评价数学模型。通过构建的综合评价模型对研究区已探明的39个溶洞上方隧道下部围岩进行稳定性评价,验证了模型有较高的可信度和可靠性。进而运用该综合评价模型对研究区的隧道下部围岩进行稳定性评价,最终得到了研究区各个区段的稳定性评价结果。本文的创新点为:1)为了更准确地研究地质雷达探测规律,设计并制作了岩溶区溶洞地质实体模型,通过对实体模型的探测和反射波剖面图波形特征分析,总结了典型地质结构的反射波剖面图波形特征,具有很高的可信度。2)通过研究模糊综合评价原理,并依据岩溶区地质特征,选取降半梯形函数作为隶属度函数,通过改进的灰色关联度法确定评价因素的权重值,建立了二级指标因素分级系统,以此构建了存在下伏溶洞的隧道围岩稳定性模糊综合评价数学模型。3)将经验公式法的稳定性判断结果和构建的稳定性模糊综合评价数学模型稳定性评价结果进行对比,互相检验两种方法评价结果可靠度,综合考虑更加科学。