地下工程监测与检测技术第七章隧道超前地质预报技术

地下工程监监测与检测测技术第七章隧隧道超前前地质预报报技术人民交通出出版社隧道超前地地质预报技技术基础理理论隧道超前地地质预报常常用方法工程实例—某隧道综合合超前地质质预报内容提要一.隧道超前地地质预报的的定义隧道超前地地质预报是是在复杂的的地质情况况下，为防防止工程安安全事故发发生，保证证施工生产产安全的一一门新技术术。它是根根据隧道所所在岩体的的有关勘探探资料、施施工过程中中采用的物物理探测、、地质预测测、钻孔探探测等结果果，运用相相应的地质质理论和灾灾害发生规规律对这些些资料进行行分析、研研究，从而而对施工掌掌子面前方方岩体情况况及成灾可可能性做出出预报，及及时调整施施工方法并并采取相应应的技术措措施，保证证施工生产产的安全。。第一节隧隧道超前前地质预报报技术基础础理论二.隧道超前地地质预报方方法的分类类按预报方法法手段分类类可分为地地质分析预预报法、地地球物理探探测法以及及超前水平平钻探法。。按预报空间间位置分类类，常见为为有洞内与与洞外预报报。其中，，洞外预报报又包含地地面地质调调查和高密密度电法；；洞内预报报又包含掌掌子面地质质调查、TSP探测、超前前水平钻探探、地质雷雷达探测等等。按预报距离离分类，可可分为长距距离、中距距离与短距距离预报。。其中长距距离预报多多采用地面面地质调查查、高密度度电法等；；中距离预预报多采用用TSP地震反射射波法等等；短距距离预报报多采用用掌子面面地质调调查、地地质雷达达、红外外探测、、超前钻钻探法等等。三.隧道超前前地质预预报的内内容1.隧道所在在地区不不良地质质宏观超超前预报报2.隧道洞体体内不良良地质体体的超前前预报3.隧道洞体体内超前前钻探4.隧道洞体体内地质质灾害临临近警报报四.隧道超前前地质预预报的特特点由于隧道道施工期期地质预预报具有有预报的的特性，，是在预预报基础础上进行行的科学学判断。。因此，，隧道超超前地质质预报具具有综合合性、系系统性、、未知性性、实用用性(指导性)和客观性性的特点点。一.地质分析析法地质分析析预报法法是指在在隧道施施工阶段段，根据据隧道施施工期掌掌子面的的地质条条件如岩岩体结构构面产状状及其发发育状况况、岩体体破碎程程度、岩岩石的变变质程度度等的变变化特征征等，结结合地面面地质调调查结果果，采用用一定的的分析(如结构面面统计分分析、构构造相关关分析等等)进行的超超前预报报。该方方法主要要用来预预报隧道道掌子面面前方存存在的断断层、不不同岩层层的接触触界面特特别是岩岩浆岩与与沉积岩岩间的接接触界面面、隧道道前方围围岩的稳稳定性及及失稳破破坏形式式等。第二节隧隧道道超前地地质预报报常用方方法1.资料的采采集与分分析全面收集集资料，，包括：：隧道地地址所在在区域地地质资料料(区域地质质图)；与工程程项目相相关的资资料：地地质地形形图、剖剖面图、、文字说说明和隧隧道轴线线从进口口至出口口的逐桩桩坐标等等。对收集到到的资料料进行综综合分析析，初步步掌握隧隧道地址址区及其其邻近区区域的工工程地质质条件和和特点，，概略判判定该区区域可能能遇到的的主要工工程地质质问题，，并了解解和掌握握这类工工程地质质问题的的研究现现状和工工程经验验，对做做好超前前预报工工作是必必不可少少的。资资料的收收集和宏宏观的分分析和判判断的，，极大减减少了外外业工作作的盲目目性，达达到事半半功倍的的效果，，并能确确保预报报成果的的质量2.地质地面面调查地面地质质调查是是指预报报小组对对隧道范范围内进进行的大大规模、、详细的的地质调调查，是是地质分分析预报报法最重重要的一一步，也也是隧道道超前地地质预报报的一项项非常必必要的工工作。因因为从地地表能宏宏观地、、全面地地了解与与隧道工工程地质质条件相相关的现现象，如如地形地地貌、地地表水、、地层岩岩性、构构造、植植被、人人类活动动、地质质灾害等等。通过过地面地地质调查查与分析析，了解解隧道所所处地段段的地质质结构特特征，结结合掌子子面地质质调查来来推断掌掌子面前前方的地地质情况况，预测测隧道掌掌子面前前方的不不良地质质现象可可能的类类型、部部位、规规模，以以便隧道道施工中中采取合合理的工工艺与措措施，避避免事故故。3.掌子面地地质调查查掌子面地地质调查查是地质质分析预预报中必必不可少少的一步步，是中中、短期期超前地地质预报报工作如如TSP、GPR以及红外外探测法法的基础础，指对对隧道中中掌子面面进行的的地质调调查工作作，主要观察察记录围岩岩性、岩层层产状、、节理裂裂隙和断断层规模模及产状状，并将将其标示示在示意意图上。。在隧道埋埋深较浅浅、构造造不太复复杂的情情况下，，这种预预报方法法有很高高的准确确性，应应用效果果较好。。但在构构造较复复杂地区区和深埋埋隧道情情况下，，该方法法因工作作难度大大，准确确性难以以保证。二.地球物理理勘探法法地球物理理勘探，，简称物物探，是是以地下下岩体物物理性质质的差异异为基础础，通过过探测地地表或地地下地球球物理场场，分析析其变化化规律，，来确定定被探测测地质体体在地下下赋存的的空间范范围(大小、埋埋深、形形状等)和物理性性质，达达到解决决水文、、工程、、环境问问题为目目的的探探测方法法。主要要在隧道道施工掌掌子面及及周围临临近区域域内进行行探测，，根据围围岩与不不良地质质体的物物理特性性差异来来查明不不良地质质体的性性质、位位置及规规模。1.地震反射射波法测测试技术术（中、、长距离离预报））地震反射波法法测试技技术应用用广泛，，基于该该原理已已开发了了TSP隧道超前预报报技术、、地震负负视速度度法(VSP垂直地震震剖面法法)、TRT层析扫描描超前预预报技术术、TGP超前预报报技术、、USP角度偏移移超前地地质预报报技术、、水平声声波反射射法(HSP)、陆地声声呐法等等隧道超超前预报报方法，，其中TSP隧道超前前预报技技术应用用最为广广泛。1)地震反射波法法测试技技术（中中、长距距离预报报）TSP隧道超前前预报技技术能较较长距离离地预报报隧道施施工前方方的地质质变化：：如软弱弱岩层、、断层破破碎带和和其他不不良地质质地段，，其准确确预报范范围为掌掌子面前前方100～150m；在大多多数岩层层结构中中，其有有效预报报范围可可达100m(以隧道掌掌子面为为基准)，在坚硬硬岩层中中甚至可可达200m，该方法法能为隧隧道施工工方提供供较详细细、可靠靠的地质质资料，，从而指指导隧道道的安全全施工。。同时整整个测量量工作对对隧道施施工基本本不会造造成干扰扰或仅有有细微干干扰。①TSP的工作原理对TSP仪器采集集的数据据，通过过TSPWin软件分析析处理后后，即可可获得隧隧道掌子子面前方方的P波、SH波和SV波的时间间剖面、、深度偏偏移剖面面、岩石石反射层层位、物物理力学学参数、、各反射射层能量量大小等等成果资资料，还还可得到到反射层层的二维维和三维维空间分分布，根根据上述述资料就就能预报报隧道掌掌子面前前方的地地质情况况，如软软弱岩层层、溶洞洞、断层层等不良良地质体体。②TSP系统的主主要仪器器设备和和材料TSP仪器主要要由接收收单元、、记录单单元及起起爆装置置组成记录录单单元元的的作作用用是是对对地地震震波波信信号号进进行行记记录录和和信信号号质质量量控控制制，，其其基基本本组组成成为为完完成成地地震震信信号号A／D转换换的的电电子子元元件件和和一一台台便便携携式式电电脑脑，，电电脑脑控控制制记记录录单单元元和和地地震震数数据据的的记记录录、、储储存存及及评评估估。。起爆爆设设备备是是由由一一套套带带有有外外接接触触发发盒盒的的传传统统起起爆爆器器组组成成，，触触发发盒盒嵌嵌入入到到引引爆爆线线路路中中。。触触发发器器一一方方面面通通过过两两根根电电缆缆与与电电雷雷管管相相连连；；另另一一方方面面，，为为确确保保记记录录单单元元和和触触发发盒盒之之间间的的联联系系，，通通过过引引爆爆电电缆缆线线与与记记录录单单元元连连接接。。③地地震震波波激激发发孔孔的的布布置置④信信息息接接收收孔孔的的布布置置当信信息息接接收收器器安安装装好好以以后后，，通通过过““ReceivingCable”电电缆缆将将信信息息接接收收器器与与主主机机相相连连，，通通过过““TriggeringCable”电电缆缆将将启启动动箱箱与与主主机机相相连连，，启启动动箱箱和和爆爆破破装装置置通通过过启启动动箱箱自自身身的的连连接接线线连连接接，，连连接接主主机机和和HUSKY数据据记记录录仪仪。。进进行行基基本本工工程程数数据据、、测测量量数数据据、、测测量量参参数数和和地地震震波波参参数数的的输输入入和和设设置置。。进进行行线线路路检检测测和和起起爆爆测测试试，，确确保保线线路路连连接接正正确确和和起起爆爆测测试试成成功功。。开开始始测测试试，，关关掉掉风风枪枪、、水水管管等等较较大大噪噪声声的的设设施施，，将将两两根根起起爆爆线线的的一一端端连连接接到到启启动动箱箱上上，，另另一一端端连连接接到到雷雷管管线线上上；；然然后后在在HUSKY菜单单下下选选择择““RECORD”项项，，会会显显示示地地震震波波激激发发孔孔的的信信息息，，当当主主机机箱箱和和启启动动箱箱上上的的绿绿灯灯亮亮，，表表明明仪仪器器已已做做好好记记录录的的准准备备；；起起爆爆雷雷管管；；起起爆爆后后，，记记录录仪仪会会自自动动记记录录地地震震波波信信号号，，同同时时主主机机箱箱上上橙橙色色灯灯亮亮，，显显示示屏屏显显示示读读数数据据。。记记录录完完毕毕后后，，显显示示屏屏出出现现收收集集到到的的地地震震波波信信号号，，点点击击““←←””，，数数据据将将会会自自动动保保存存，，进进入入下下一一个个炮炮孔孔的的测测试试。。⑤现场测测试应用效果果受到诸诸多因素素的影响响，包括括目标体体的性质质、形态态、规模模及产状状，相比比而言具具有以下下优点及及局限性性：有效效探测距距离一般般为150～200m，适宜于于中长距距离预报报；较适适宜于掌掌子面前前方波阻阻抗差异异较大的的地质界界面；对对规模大大、延伸伸长的地地质界面面或地质质体探测测较好，，对规模模较小的的地质体体容易漏漏报；对对掌子面面正前方方的地质质体探测测效果较较好，对对隧洞侧侧壁的地地质体探探测效果果较差；；对断层层破碎带带、软弱弱破碎带带及岩性性界面等等面状构构造探测测效果较较好，对对不规则则形态的的三角地地质体，，如溶洞洞、暗河河等不良良地质体体的探测测效果较较差；对对隧洞轴轴线呈大大角度相相交的构构造探测测效果较较好，而而对与隧隧洞轴线线以小角角度相交交的构造造探测效效果较差差。⑥TSP超前预报报的优点点及其局局限性2）地震负负视速度度法地震负视视速度法法，又称称VSP法(垂直地震震剖面法法)，是一种种测试面面与被探探测面互互为垂直直的观测测系统，，即将地地震勘探探中的钻钻孔垂直直地震剖剖面法应应用于水水平状态态隧道中中。该法法与TSP法原理相相同且方方法相似似，只是是现场工工作布置置方式不不同。原理：在在隧道掌掌子面的的前方一一定距离离，沿边边墙布置置一激发发点和一一系列接接收点，，选用多多炮共道道或多道道共炮方方式记录录地震波波信号；；激发时时产生的的地震波波信号在在围岩中中传播，，当遇到到断层和和岩层变变化的界界面时产产生反射射波，返返回的信信号被接接收点的的检波器器接收，，由此确确定反射射界面的的位置.地震负视速度度法具有明显显的方向特征征，可有效地地将开挖面前前方反射信息息与周围干扰扰信息区分开开，提高识别别不良地质体体界面的精确确度，通常能能对其进行准准确定位，预预报距离可达达100m以上。预报探探测时不占用用开挖工作面面、对施工影影响很小，是是常用预报方方法之一，且且纵、横波的的共同分析还还可了解反射射界面两侧的的岩性和密实实程度。3）高密度电法法(长距离预报)电法勘探是根根据各类岩石石或地质体的的电磁学性质质(如导电性、导导磁性、介电电性)和电化学特性性的差异，通通过对人工或或天然电场、、地磁场或化化学场的空间间分布规律和和时间特性的的观测和研究究，查明地质质构造、解决决工程地质问问题的地球物物理勘探方法法，常用的有有电阻率法、、充电法、激激发极化法、、自然电场法法、大地电磁磁测深法和电电磁感应法等等。①高密度电法的的基本原理不同岩层或同同一岩层由于于成分和结构构等因素的不不同，具有不不同的电阻率率。通过接地地电极将直流流电供入地下下，建立稳定定的人工电场场，在地表观观测某点垂直直方向或某剖剖面的水平的的电阻率变化化，从而了解解岩层分布或或地质构造的的特点。从理理论来说，在在各向同性的的均质岩层中中测量时，无无论电极装置置如何，所得得的电阻率都都应相等，即即为岩层的真真电阻率。但但在实际工作作中，所遇到到的地层既不不同性、又不不均质或地表表起伏不平，，所得电阻率率则称为视电电阻率，是不不均质体的综综合反映。对对于某一确定定的不均匀地地电断面，若若按一定规律律改变装置大大小或装置相相对于电性不不均匀体的位位置，在此过过程中测量和和计算视电阻阻率值，发现现测得的视电电阻率值按照照一定规律变变化，进而探探查和发现地地下导电性不不均匀体的分分布，达到预预报前方地质质灾害的目的的.②仪器设备高密度电阻率率法多使用多多功能直流电电法仪，该仪仪器具有直接接测量、显示示供电电流、、视电阻率、、电极参数等等功能；另外外最好配备具具有供电和测测量系统脱离离的自动跟踪踪测量装置。。电法仪主要要技术指标如如下：测量电电压分辨率：：0.0lmV；测量电流分分辨率：0.01mA；最大补偿范范围：±1V；输入阻抗大大于8MΩ。③测试方法Ⅰ、确定探查深深度和测线长长度在电极排列布布置前进行探探查深度设计计。随着电极极间距的增加加，测量精度度降低。因此此，设计探查查深度H应约为探查目目标体深度h的1.5倍，在现场条条件允许的情情况下，取2倍为最佳。测测线的总长L应为探测区域域的分布长度度D加上两侧各H／2(探查深度的一一半)的长度。Ⅱ、测线布置测线网布置应应根据任务要要求、探测方方法、被探测测对象规模、、埋深等因素素综合确定。。Ⅲ、现场布极当用两根正、、负电极向地地下供电时，，测得电阻为为两根电极的的接地电阻、、电线的电阻阻和地层电阻阻的总和。通通常情况下，，电线电阻可可忽略不计，，则接地电阻阻的存在对地地层电阻率的的测试结果影影响就很大。。Ⅳ、现场测试现场工作布置置好后，连接接好高压电缆缆(一般红色夹子子接“+”、黑色夹子接接“-”)。打开仪器电电源，进行测测量数据的输输入和设置，，之后即可直直接按动测量量键进行测量量。④高密度电法法的优缺点高密度电阻率率法可用于工工程地质勘察察，也是一种种有效的勘探探方法，具有有如下优点：：测点密度大大、信息量多多，有利于反反映地电断面面局部信息的的微弱变化，，更利于发现现一些较小的的地质体；具具有高智能、、自动化，比比常规电阻率率法具有效率率高，成本低低等特点；能能测试得到清清晰、直观的的二维异常图图，是常规电电阻率法所无无法比拟的；；较易识别别一些地表不不均匀体的干干扰异常。该系统尚存在在一些问题：：在成图处理理上，每次只只能完成一个个排列(60根电极)，所成图为倒倒梯形，在连连续追踪长剖剖面时，只能能采用人工点点图，影响了了工作效率；；在非水平地地区工作时，，由计算机绘绘制带地形的的断面图时，，目前的软件件还存在一定定问题；运用用高密度电阻阻率法的资料料作半定量解解释较为困难难，有关这部部分的软件急急待开发。4)TRT反射地震层析析成像方法①基本原理TRT技术的全称是是“真正反射射层析成像””，理在于当当地震波遇到到声学阻抗差差异（密度和和波速的乘积积）界面时，，一部分信号号被反射回来来，一部分信信号透射进入入前方介质。。声学阻抗的的变化通常发发生在地质岩岩层界面或岩岩体内不连续续界面。反射射的地震信号号被高灵敏地地震信号传感感器接收，反反射体的尺寸寸越大，声学学阻抗差别越越大，回波就就越明显，越越容易探测到到。通过分析析，被用来了了解隧道工作作面前方地质质体的性质（（软弱带、破破碎带、断层层、含水等）），位置、形形状、大小。。②仪器组成主要由主机、、基站、无线线模块、传感感器和触发器器五个部分组组成.③测试方法5）TGP超前预报技术术TGP法超前地质质预报技术术也是利用用地震波反反射回波方方法测量的的原理，利利用高灵敏敏度的地震震检波接收收器，收集集布置在隧隧道单侧壁壁上多个地地震激发点点产生的地地震波，及及其在围岩岩传播时遇遇到不同反反射界面的的反射波。。反射信号号的传播时时间与传播播距离成正正比，与传传播速度成成反比。通通过测量直直达波速度度、反射回回波的时间间、波形和和强度，可可达到预报报隧道掌子子面前方地地质条件的的目的。在一定间隔隔距离内连连续采用上上述方法，，并结合施施工地质调调查，就可可以得到隧隧道围岩物物理力学参参数，如弹弹性模量、、剪切模量量和泊松比比等。其优优点是探测测距离远，，可达隧道道掌子面前前方200～400m，分辨率高高，抗干扰扰能力强，，影响施工工少，操作作便利。6）USP角度偏移超超前地质预预报技术USP是一种新型型的隧道开开挖超前地地质预报系系统，该系系统采用““角度+位置偏移””的联合体体系进行空空间多分量量、多波超超前地质预预报。它利利用三维的的空间排布布、多达256通道的数据据采集、多多震源点位位置偏移，，进而在隧隧道掌子面面前方构成成高密度的的三维数据据结构体，，通过对三三维结构数数据的一系系列处理分分析，形成成三维空间间地震波的的各种图形形图像，最最终计算岩岩土体多种种力学参数数，实现对对隧道及各各种地下工工程前方地地质情况的的预报.7）水平声波波反射法水平声波反反射法(HSP)与地震波探探测原理基基本相同，，声波传播播过程遵循循费马原理理。物理前前提是岩体体间或不同同地质体间间有明显的的声学特性性差异。该该方法探测测时不占用用掌子面，，沿巷道两两侧分别布布置激发点点、检波点点的观测系系统。该方方法的特点点是各检测测点所接收收的反射波波路径相等等，因此反反射波组合合形态与反反射界面形形态相同，，图像直观观。直达波波是双曲线线形态，反反射波是直直线形，很很容易区分分。该方法法的优点是是对反射界界面倾角没没有限制，，适用的范范围较负视视速度法广广泛。8）陆地声呐呐法(高频地震反反射法)陆地声呐法法是在隧道道掌子面上上采用极小小偏移距，，单点采集集高频地震震反射信号号形成连续续剖面，通通过十字形形观测系统统和宽频带带脉冲接收收技术，预预报掌子面面前方断层层及其他地地质界面的的位置和产产状。它的的特点是在在隧道掌子子面上设测测量剖面，，剖面上每每30m左右设置一一测点，用用锤击方式式激发弹性性波，在激激震点旁设设检波器接接收被测物物体的反射射波，然后后将各测点点的时间曲曲线拼成时时间剖面，，根据同相相轴和频谱谱解释圈定定断层、溶溶洞等不良良地质体的的位置。该该方法的优优点是分辨辨率高，缺缺点是需占占用掌子面面。当需要要短距离较较高精度探探测时可采采用此方法法。2.红外线探测测技术（短短距离预报）在自然界中中任何高于于绝对零度度(-273℃)的物体都是是红外辐射射源，可产产生辐射现现象，红外外线无损检检测是测量量通过物体体的热量和和热流传递递，当物体体内存在裂裂缝或其他他缺陷时，，物体的热热传导将会会发生变化化，致使物物体表面温温度分布出出现差异或或不均匀变变化，利用用这些差异异或不均匀匀的变化的的红外线图图像，可即即直观地查查出物体的的缺陷位置置。1）红外探测基基本原理与方法①红外探测的的原理红外探测的基基本原理是利利用被测物体体的小连续性性缺陷对热传传导性能的影影响，进而反反映在物体表表面温度的差差别上，导致致物体表面红红外辐射能力力发生差异，，检测出这种种差异，就可可以推断物体体内是否存在在缺陷。②红外探测方方法红外探测方法是利利用红外探测测器、光学成成像物镜和光光机扫描系统统接收被测目目标的红外辐辐射信号，经过光谱滤波、空空间滤波使聚聚焦的红外辐辐射能量分布布图形反映到到红外探测器器的光敏元上上，在光学系系统和红外探探测器之间有有一个光机扫扫描机构(焦平面热像仪仪无此机构)对被测物体的的红外热像进进行扫描，并并聚焦在单元元或多元探测测器上，由探探测器将红外外辐射能转换换成电信号，，经放大处理理转换成标准准视频信号，，通过电视屏屏或监测器显显示红外热像像图。2）红外探测法的优点点和局限性红外探测法的的应用效果受受到诸多因素素影响，主要要包括溶洞、、断层、淤泥泥带和地下暗暗河与围岩的的温差、施工工辐射源干扰扰等。红外探探测法是适用用于非接触性性、广域、视视域面积大的的无损检测；；不仅能在白白天进行探测测，在黑夜中中也可以正常常进行探测；；有效探测距距离一般小于于20m，适用于短距距离预报；适适应于探测与与围岩具有较较大温差的溶溶洞、断层、、淤泥带和地地下暗河，但但无法确定具具体位置与方方位；在掌子子面附近施工工热辐射源干干扰较强时，，探测效果较较差。3.BEAM法（短距离预报）BEAM法即隧道掘进进电法超前监监视，是基于于电法原理开开发的超前预预报方法，通通过外围的环环状电极发射射屏障电流和和内部发射测测量电流，使使电流聚焦进进入隧洞掌子子面前方岩体体中，通过测测量与岩体空空隙有关的电电储存能力参参数PFE的变化，预报报掌子面前方方岩体的完整整性和富水性性。隧洞围岩具有与地地下水不同的的电阻率和极极化效应特性性。将两种不不同频率的交交变电流聚焦焦后输入掌子子面前方围岩岩中，测量其其供电电流和和电位差，计计算围岩视电电阻率和变频频极化效应参参数PFE，此预测预报报掌子面前方方的岩体完整整性和地下水水。1）BEAM法原理与方法法有效探测距离30m左右，适合短短距离预报；；适用于探测测掌子面前方方富水构造或或地下水；适适用于TBM掘进施工方式式的超前地质质预报；地下下水与围岩的的电性差异越越大，探测效效果越好；探探测掌子面前前方的富水构构造效果较好好，对与隧道道轴向呈小角角度的富水构构造效果较差差，甚至无法法探测。2）BEAM法的优点及其其局限性三、超前钻探探预报法超前钻探预报法是是指在隧道开开挖面上，利利用水平钻机机对前方围岩岩进行钻进，，采取岩芯(或者不采取岩岩芯)，根据钻进的的时间和进尺尺、岩芯(或岩屑)、钻孔回水情情况等来预测测掌子面前方方的围岩的位位置和性质。。它与地球物物理方法相比比是一种直接接的方法，能能够直观地确确定开挖面前前方的围岩情情况。这种方方法简单可行行，快速实用用，但对施工工干扰较大，，适用于探测测前方突泥、、突水、断层层等地质灾害害。1、超前钻探预预报法所需资资料1）钻速记录2）岩屑的取样样和描述3）钻孔回水情情况2、超前水平钻探探法的预报规律围岩在钻进过过程中表现出出不同的地质质特征，这些些特征就是区区分掌子面前前方围岩地质质状况的依据据。通过对掌掌子面地质素素描和钻孔原原始记录可以以对隧道掌子子面前方围岩岩的性质进行行预测，其中中钻孔原始记记录中包含的的内容有钻孔孔深度、每米米钻孔时间、、累积钻孔时时间、进钻情情况、岩屑颜颜色、岩屑形形状、回水量量和回水时间间等。四、隧道综合地质超前前预报系统综合超前预报就是是将地质分析析法、物探法法和超前钻探探预报法相结结合形成较完完善的超前预预报系统。根根据不同的地地质风险等级级，制定并采采取相应的超超前地质预报报方法。该方方法的选择做做到六结合的的原则，即地地表和洞内相相结合；长距距离和近距离离相结合；宏宏观控制和微微观探测相结结合；构造探探测和水探测测相结合；地地质法、物探探法和钻探法法相结合；定定性和定量相相结合。1.隧道综合地质质超前预报系系统建立的基础1)隧道超前预报报方法的应用用范围与适用用条件2)隧道超前预报报方法的选择择2.隧道综合地质质超前预报系统的建立1）综合预报系系统建立的原原则隧道综合超前前地质预报应应以“地质分分析为核心，，综合物探与与地质分析结结合，内外结结合，长中短短测相结合，，物性参数互互补”为原则则。2）“长中短””相结合的综综合预报体系系长中短结合””的综合预报报体系是指长长、中、短距距离预报方法法相结合，洞洞内和洞外预预报相结合，，是对隧道可可能存在的地地质灾害进行行全面预测预预报的基本模模式。3）综合地质超超前预报系统统分级A级预报：采用用地质素描、、隧道地震超超前预报仪、、TSP、单点声波反反射仪、HSP、地质雷达、、红外探水、、超前水平钻钻探等手段综综合预测。首首先以长距离离TSP和一种或几种种短距离物探探方法相结合合进行预测，，同时进行多多孔超前钻探探探查；局部部复杂地段开开展多种短距距离物探探测测等多种方法法综合预测。。B级预报:采用地质素描描、TSP、辅以红外探探水、地质雷雷达、进行必必要的单孔超超前水平钻。。当发现局部部地段较复杂杂，则按A级要求实施。。C级预报：以地地质素描为主主，对重要的的地质层界面面、断层或物物探异常可采采用TSP进行探明，必必要时红外探探水和单孔超超前钻探。D级预报：采用用地质素描。。某隧道超前地质质预报采用了了“长中短结结合”的综合合预报体系，，其中长距离离预报采用地地面地质调查查、高密度电电法和洞内掌掌子面地质调调查法，对全全局范围内、、延伸大的地地质灾害体以以及整个隧道道所处的地质质条件进行掌掌控，为中距距离预报打下下基础；中距距离预报采用用TSP法(预报距离在100～150m)和掌子面地质质调查法对长长距离预报所所得结果进行行验证，在此此基础上进一一步核准地质质灾害体的实实际位置；短短距离预报采采用地质雷达达和掌子面地地质调查来探探明掌子面前前方30m范围内的地质质灾害体。在在地质结构较较复杂地带，，采用超前水水平钻探法进进行地质灾害害临近预报。。第三节工工程实例—某隧道综合超超前地质预报报一.工程概况某隧道分界段全全长290m。隧道穿越中中低山、中山山地形地貌，，地形切割较较深，地形较较陡峻，植被被稀少，降雨雨量随季节变变化而变化，，沟谷纵横。。覆盖层主要要为第四系残残破积碎石土土，下伏基岩岩主要为元古古代昆阳群片片麻岩片岩段段云母石英片片岩夹绢云母母片岩。段内内岩层为褶皱皱、断裂，岩岩体破碎，节节理发育；段段内地下水主主要为基岩裂裂隙水；交通通不便利。二、长距离预报1.地面地质地面地质调查是在在隧道范围内内进行大规模模、详细的地地质调查，可可从地表宏观观、全面地了了解隧道工程程地质条件，，如地形地貌貌、地层岩性性、构造、地地表水、地质质灾害、植被被、人类活动动等。1）准备工作及及调查路线2）调查结果2.高密度电法探探测高密度电法是基于地地下被探测目目标体与周围围介质之间的的电性差异，，利用人工建建立的稳定地地下直流电场场，依据提前前布置的若干干道电极，可可灵活选定装装置排列方式式进行扫描观观测，研究地地下大量丰富富的空间电性性特征，从而而查明隧道线线路所处的工工程地质特征征、探明断裂裂破碎带、水水文地质特征征、溶洞、富富水带等不良良地质分布情情况。温纳装置测量量示意图1）装置和仪器器高密度电法测测量选用的是是工程勘察中中最常用的温温纳装置。2）工作布置和和完成工作量量隧道上方地表(K12+290-K12+610)沿隧道轴线布布置了1条高密度电阻阻率法成像探探测剖面。测测线有效长度度320m，布置有效电电极65个。电极距5m，采集20层，测深100m。工作实际完完成的工作量量为：高密度度电法剖面1条，剖面有效效长度320m，测深点65个。3）探测成果隧道地质剖面面图隧道高密度电电法视电阻率率图像4）掌子面地质质调查隧道地质剖面面图5）长距离预报结论和建建议①结论：隧道经经过区岩性相相对较为简单单，主要为云云母石英片岩岩夹绢云母片片岩，受区域域性断裂及区区内层间褶曲曲影响，整体体上岩体较为为破碎，完整整性相对较差差；此次电法法探测的不利利地段(图7-17以矩矩形形框框标标出出共共2处，，分分别别是是K12+315～K12+445和K12+545～K12+590段视视电电阻阻率率值值低低)，隧隧道道开开挖挖至至上上述述地地段段时时，，为为防防出出现现突突发发性性地地质质灾灾害害，，应应提提前前采采取取预预防防措措施施；；隧隧道道进进出出口口端端视视电电阻阻率率值值相相对对较较低低，，岩岩体体极极为为破破碎碎，，围围岩岩级级别别多多为为V级。。开开挖挖无无支支护护时时易易发发生生崩崩塌塌。。②建建议议：：隧隧道道进进出出、、口口端端开开挖挖时时应应及及时时做做好好支支护护及及排排水水工工作作，，防防止止坍坍塌塌；；隧隧道道开开挖挖至至电电法法探探测测的的不不利利地地段段时时，，应应提提前前采采取取预预防防措措施施，，确确保保施施工工质质量量和和进进度度。。三、、中中距距离离预预报报高密密度度电法法的的长长距距离离预预报报地地质质灾灾害害预预警警段段为为K12+365～K12+445和K12+545～K12+590区域域，，根根据据现现场场情情况况，，在在K12+456～K12+596段采采用用TSP法进进行行超超前前地地质质预预报报，，目目的的是是对对该该段段长长距距离离预预报报成成果果进进行行补补充充和和验验证证。。1.掌子子面面地地质质调调查查2.TSP法探探测测1）仪仪器器设设备备TSP203Plus仪器器主主要要由由三三分分量量检检波波器器、、记记录录单单元元及及起起爆爆装装置置组组成成。。三三分分量量检检波波器器用用来来接接收收地地震震波波信信号号；；记记录录单单元元将将接接收收到到的的地地震震波波信信号号进进行行放放大大、、模模数数转转换换和和数数据据记记录录，，同同时时还还进进行行测测量量过过程程控控制制；；起起爆爆装装置置则则用用于于引引爆爆电电雷雷管管和和炸炸药药，，人人工工激激发发地地震震波波。。2）现场布布置在隧道K12+407的左边墙墙位置布布置一个个地震波波信息接接收孔，，孔径为为50mm。在K12+422～K12+452段的左边边墙位置置，按约约1.5m的间距布布置24个激发孔孔分别激激发地震震波，激激发孔孔孔深1.5m左右，孔孔径45mm，孔向下下倾斜约约15°，每个激激发孔装装填的药药量为100g。3）探测成成果3）中距离离预报结论论和建议议本次预报报时掌子子面里程程为K12+456，预报里里程范围围为K12+456～K12+596段，结合合长距离离预报结结果和掌掌子面地地质调查查，得出出以下结结论和建建议：K12+456～K12+549段围岩破破碎(Ⅳ级)；围岩以以中等～～强风化化为主，，岩体呈呈角(砾)碎(石)状松散结结构，节节理裂隙隙发育，，岩体破破碎。在在进行本本段施工工时注意意加强支支护防止止坍塌。。K12+549～K12+596段围岩破破碎(V级)；围岩以以强风化化为主，，岩体呈呈角(砾)碎(石)状松散结结构，节节理裂隙隙极发育育，岩体体破碎，，岩体稳稳定性很很差。在在进行本本段施工工时注意意加强支支护防止止坍塌，，特别是是K12+553～K12+564段。四.短距离预预报中距离预预报的地地质灾害害预警段段为K12+553～K12+564区域，采采用地质质雷达法法对K12+548～K12+568段进行短短距离地地质超前前预报；；目的是是对采用用TSP法进行超超前地质质预报探探测的预预警区域域K12+553～K12+564段的中距