公路隧道地质超前预测预报施工技术原创

公路隧道超前地质预测预报技术主讲人：XXXX大学2010年07月25日隧道地质超前预报广义：狭义：工程可行性阶段、勘察设计阶段和施工阶段的预报。隧道施工期的超前地质预报

根据隧道开挖揭示的洞身围岩条件的变化趋势和采用各种地球物理探测手段对隧道施工掌子面前方地质情况的探测结果，结合洞内外地质调查、掌子面素描结果和预报人员地质经验，对隧道前方可能遇到的不良地质体及由此可能引发的地质灾害的性质、分布位置、规模的预测。隧道施工期超前地质预报的定义：隧道地质超前预报概论深埋长大隧道地质复杂隧道水下隧道可能存在大断层、岩溶、大量涌水涌泥、岩爆、瓦斯突出等工程地质灾害的隧道覆盖层太厚、植被良好不易进行地质调查和勘探的隧道可能因开挖造成环境生态破坏的隧道

由于可行性研究阶段和勘察阶段投入的限制，依据既有地质资料和有限的钻孔地质资料、水文地质资料、物探资料及钻孔岩石岩心物理力学试验资料做出的施工设计与实际不符的情况经常出现，隧道地质超前预报在下列情况下显得尤为重要：预测地质剖面实测地质剖面隧道地质超前预报的主要内容包括：断层及其影响带和节理密集带的位置、规模和性质软弱夹层（含煤层）的位置、规模及其性质岩溶发育位置、规模及其性质不同岩类间接触界面的位置工程地质灾害可能发生的位置及规模隧道围岩级别变化及其分界位置不同风化程度的分界位置不良地质体（带）成灾的可能性隧道涌水的位置、水压及水量隧道围岩级别的变化及分布隧道地质超前预报的主要方法有正洞地质素描超前水平钻孔法超前导坑法声波测试红外探水电磁波法弹性波法地质类物探类地质法超前地质预报

该方法根据隧道洞内外调查结果和隧道施工期掌子面地质条件调查结果，如岩体结构面产状及发育情况、岩体破碎程度、岩石变质程度等变化特征，通过地质作图及构造相关性分析，由地面构造产状推测其在地下隧道穿越深度位置的出露位置，由掌子面岩体结构面产状及发育状况、岩体破碎程度、岩石的变质程度推测掌子面前方可能出现的构造及其性质，进行超前预报。内容包括：掌子面前面是否存在断层、不同围岩类间的接触界面、隧道前方围岩的稳定性及失稳破坏形式等。预报过程3.3超前水平钻孔

通过钻速测试、岩芯采取率统计、钻孔岩芯鉴定等来确定掌子面前方地层的展布、岩石的软硬程度、岩体完整性、可能存在的断层、空洞的分布位置，从而进行地质超前预报。钻速高：软质岩低：硬质岩卡钻：节理裂隙发育或断层破碎带急剧加快：空洞岩芯采取率低：节理、裂隙发育，岩石完整系数低高：节理、裂隙不发育，岩石完整系数高确定不同岩性地层在掌子面前方的分布状况，以及不同岩性地层在轴线上的长度。岩芯鉴定缺点鸽：成本丈高速度高慢影响立工期探测钞结果面仅为梅一孔优之见局，难壁以形母成面遇软贪弱岩残层取拐芯困赴难对岩逆溶隧轻道布占孔位普置带柜有偶缩慧然性遇水沾或瓦黎斯地绝层时京会遇站到意详想不待到的士问题3.惯4电磁尾波（研地质托雷达叙）法该法程采用旧连续守扫描荷电磁边波反新射曲像线的本叠加挪，利存用电泳磁波仓在掌唯子面倾前方动岩层关中的陷传播胳、反绸射原昌理，蹲根据阀测到选的反还射脉锣冲波连走时会计算黎反射馅界面含距施渔工掌督子面秒的距征离。地质故雷达沉法是诉目前舌分辨针率最浅高的桥地球妇物理防方法景，但激其预苍报距送离短等，且歇易受刑洞内乡丰机器药管线瓦的干新扰，行目前桐多用漆于岩州溶洞图穴、伴含水围带和国破碎离带的熟探测端预报灶。岩溶煤探测岩溶绒与其泄周围完的介膀质存否在着吐较明餐显的剪物性都差异盛，尤龙其是赶溶洞给内的环充填雾物与赴可溶奔性岩驳层之暖间存庸在的敌物性窃差异抛更明顷显。导这些骡充填终物一抱般是陡碎石或土、振水和老空气勿等，杆这些曾介质存与可撕溶性团岩层敢本身庆由于蜘介电问常数柱不同蔬形成膜电性轰界面间。当有克岩溶断发育验时，蛙反射众波波半幅和基反射膀波组歌将随类溶洞舅形态胳的变姜化横证向上跟呈现煮出一慕定的梯变化肿。一抗般来诸说，暂溶洞香雷达硬图像丘的特李征是浑被溶城洞侧蒸壁的革强反垮射所云包围患的弱承反射机空间捏，即森界面宝反射叹是强止反射居，且愁常伴犬有弧界形绕帝射现湿象;溶洞筋内的铸反射砖波则炊为弱谅反射:低幅期、高趴频、戴波型印细密景，但砖当溶愁洞中般充填篇风化形碎石舱或有特水时或，局胡部雷望达反闻射波撤可变当强。岩溶亡带雷扣达波安形岩溶题实际参照片富水垦带是蚂含水但量大圾的岩拔体区污域，缘瑞在隧革道开缘瑞挖后夫很可较能产占生涌灾水现罪象，蜘水的窃相对氏介电财常数搜较大豪，当孩岩体酱含水挣量较葱大时谋，介践质的睡介电副常数朴有较助大的延增大骨，而价电磁托波在墙介质视中的班传播绍速度疾则会呆降低差，这畅样反偏射波劣表现较强考的正膀峰异委常，同劝出现强反猛射，有摊时亦馆会内吗产生绕射、散射现象握，导消致波形垦紊乱，频招率成愿分由高频斤向低网频剧获变。富水饭带探瓣测在完桌整岩删石与洞断层阴破碎把带接惊触界慈面的能两侧牙，由漫于破猫碎带搅内岩茶石的念孔隙借度和更含水适率均浓比完月整岩闭石要卡大，软而孔驻隙度护和含倚水率燃对介烘质的格介电迷参数皮等有内较大膊影响喉，这态就造绪成接测触带察两侧中存在乌一定园的波右阻抗童差异然，致牺使电未磁波暂在穿伤过界颤面进庸入破唱碎带洋内后策其反找射波离能量哈增强听、波愉形幅纸值增荷大，助穿过汇破碎环岩层回时视榴其胶滩结程蛙度而薪使得礼波形射比较叼杂乱穷。在雷轰达剖载面上云的波闭场特夕征为:地层返反射瘦波发慨育，同相斥轴错铜断，反射均波振震幅能痒量明闻显增巨强，电磁毯波频误率发惧生变梅化，有翠时候艘会出到现断架面波带、绕五射波锈。因玩此，鹊根据陈地质仰需达堪的波甲形特享征及去相关涉地质嗓资料辈，可拦以判逃明破党碎带箱的厚恳度以纤及它升与完使整岩虚石的丝式界面青。断层掌破碎赏带探栏测断层腥破碎陡带波门形断层斯破碎尘带实济际照萄片裂隙散密集姨带探跌测裂隙目密集衬带主木要存脂在于扬断层也影响衫带、愉岩脉炮带及只软弱弓夹层兼中，荐由于淡裂隙置内有背不同报成分网、不纽奉均匀秩的充猾填物宅，与善周边铜围岩僻形成息电性桂差异智，因得此具凑有采欣用地夹质需鹿达探测岩些体中供裂隙匀存在血的地毒球物鼻理基爬础。当需灭达电恳磁波笋传播脾到裂缠隙表子面时化，会需产生较强仪的界逃面反喷射波，同相汉轴的览连续催性反映良了裂比面是哭否平漏直、奏连续;在穿绕越裂润隙的泡过程战中会根产生绕射川、散戚射、熊波形词杂乱棉、波笋幅变镰化大，反纯映出脊裂隙射内充夸填物果的不倡均匀燃性。3.泊5挂TS补P/柳TG去P法采用TS值P/绕TG抱P进行锄超前透地质良预报蚂，其陪原理罢主要挡应用钥震动偷波的牵回声公原理逆，现赠场实喇施时吗先在辈隧道章左侧矩或者弓右侧梦布置18～24个爆见破点沾，各拣爆破摸点孔瘦深1.黑5m，间愚距1.狭5m，成巨直线钢排列瓦，作手为爆夜破震塑动声议源，恭并在震爆破指点以扶外距慰离20躺m处布主设接碗收炮槐孔，园接收迹孔深2.穴0m，与睛爆破参孔成右一条棒直线公，接糠收孔稿可在赏隧道毙一侧贡或双抽侧进璃行设闷置，爪如下打图所跌示。腾爆破励孔及联接收哪孔布护置好越后，惜在爆社破孔乱内安概放雷委管进征行爆急破以懒激发串震动规声源蹈，在仇接收爆孔内春安放危接收康器以串采集喉岩体鬼内的踩震动蜓波传士播情拒况，价整个贪数据费采集片过程汁均由俘专业谋软件排进行尺。采用TS毛P/伍TG鄙P法进暗行地搞质超卧前预拔报的箩设备TS丑P系列TG恐P呢20炭6TG泻P饱21植2TG瓶P系列TS唱P抢20沃0TS楼P项20良3TS狭P恢20止3滚PL壁US进口国产TS木P2伶03铲P含LU滴STS晕P/司TG摆P使用遵步骤敬：（1）布擦设炮季孔，爷埋设或检波肃器（2）起延爆，柴记录顺地震姜波数扎据（3）数竭据处俱理，贿给出锄预报康结果泊松劲比密度弹性南模量检波朗器数据婶记录预报捏距离20符0m预报恼距离10起0m纵波霸偏移脾图纵波晃反射夜层面盯提取测图TG星P折20银6测试舟结果围岩炒物性箩参数纵波末偏移哗图岩石间节理京面提万取成逆果TS躺P垄20姑3测试散结果3.零6涌水塑预报涌水陶压预敢报折减蚂系数围岩渗透系数>10-2>10-3>10-4>10-5>10-6>10-7折减系数0.9-0.80.8-0.70.7-0.30.3-0.10.1-00涌水敢量预杯报1)水理缎统计遗法:将河纪流枯额水期特单位领流域饺集水沟面积添上之掌径流华量视狼为是持隧道罚通过稿地区耽地下睛水的验单位租面积杠径流娇量,且在茧此范煮围内民之地绪下水昼都流韵入隧狠道内,因此瓜隧道贯之总肾涌水荷量可龙以近辣似地厕认为呢等于仆隧道修集水坚面积弱乘以嚷枯水锡期地垒表水挺之径热流量避。此觉法在蹲有河溉流枯尤水期叛流量倚记录顶处最轻为适碗用。2)水平扯衡法该法瓶为水沸文和续环境菌分析昂中最迅常用扰的工捷具和顷手段犁根据峰水平进衡原短理,查明妖隧道宇施工寨期水国平衡东各收佣入、绸支出确部分钻之间两的关仙系进融而获饶得施圾工段租的涌室水量挠。当秘施工瘦地段申地下勤水的碰形成罗条件除较简窃单时,采用痰水平超衡法等有良礼好的独效果,如分透水岭各地段秀、小散型自渡流盆塘地等筹。但姜是,使用糠水平谁衡法利计算时时,由于驴天然筛水平蜘衡场绒受到乘矿坑足采动因等因单素的教影响,使渗缠入系膊数、关均衡侧期、锯最大考涌水跟量起闹峰期面等参细数难尺于确亿定。3）解戴析法利用地下钉水动害力学路原理计算幼隧道旧涌水扣量，藏包括稳定流理世论和冒非稳锁定流更理论，主规要在玻基岩业地区权采用剩。此权外，呜根据喷这些而理论,人们层研究块出了罩许多稼隧道嘱涌水有量预牲测的炸经验谨公式,具有殖快速慈实用霞的特适点。4）比猛拟法比拟肾法应毁用类盛似的规隧道五水文顽地质搂资料预来计花算,立足挑于勘奔探区偶与借累以比适拟的奔施工终区条饶件一辆致。彼比拟月法适露用于甩已开赢工隧热道,通过夺导坑坊开挖俗的实民测涌池水量把推算瘦主坑英涌水加量,或用主末坑已蛮开挖睛地段浴之实软测涌绵水量牢推算斤未开转挖地昼段之己涌水佳量的方捡法。诞此法爽系在盲地质炭比较邮均匀,比拟检地段下的水修文地崭质条习件相砖似,且涌会水量锋与隧谊道体欲积成吃正比蹦的条居件下细进行钻的。数值命分析执法地下柏径流甜模数北法非线窗性理周论方松法5）其桑他方员法降水后入渗攀法地下裳径流颈深度幕法地球馆物理扑化学烈法涌水祸位置缠预报1）界驾面位胞置预