2019公路隧道超前地质预报技术规程

公路隧道超前地质预报技术规程目 次前言 II引言 III1范围 12规范性引用文件 13术语和定义 14符号 25总则 26基本规定 37超前地质预报实施方案编制 48地质调查 79电磁波反射法 1010地震波反射法 1211高分辨直流电法 1512地质超前钻探 15附录A（规范性附录）超前地质预报工作实施安全防护规定 19附录B（规范性附录）常用的隧道超前地质预报方法特点及应用情况 20附录C（规范性附录）地质条件复杂程度分级 21附录D（资料性附录）隧道内不良地质体的临近前兆特征 23附录E（规范性附录）公路隧道围岩分级 25附录F（规范性附录）开挖工作面地质素描记录 27附录G（资料性附录）岩体介电常数的确定 28附录H（规范性附录）TGP隧道超前地质预报系统实施方法 29附录I（规范性附录）TSP203隧道超前地质预报系统实施方法 33附录J（规范性附录）地质超前钻探成果表 36编制说明 37I公路隧道超前地质预报技术规程范围案编制、地质调查、电磁波反射法、地震波反射法、高分辨直流电法和地质超前钻探的方法。本标准适用于公路隧道的超前地质预报工作。规范性引用文件凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。JTGC20—2011公路工程地质勘察规范JTGF60—2009公路隧道施工技术细则JTGD70-2—2014公路隧道设计规范术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1超前地质预报advancedgeologicalforecast以地质为基础，多种探测手段相结合，综合分析、预报隧道工作面前方可能遇到的不良地质体及由此可能发生的地质灾害的性质、分布位置、规模，并提出相应措施建议的综合地质方法技术。3.2掌子面tunnelface隧道正在开挖的掘进面。3.3地质调查geologicalsurvey根据隧道勘察资料和隧道施工过程中掌握的地质情况，通过地层层序、地层分界线、岩层产状及构种超前地质预报方法。3.4物探physicalexploration综合分析解释。13.5地震波反射法seismicreflectionmethod利用人工激发的地震波在不均匀地质体中所产生的反射波特性来预报隧道开挖工作面前方地质条件的一种物探方法。3.6地质雷达法groundpenetratingradarmethod的体的一种物探方法。3.7高分辨直流电法high-resolutiondirectcurrentinstrument电法探测技术。3.8纵波dilatationalwave质点振动方向与波的传播方向一致的体波。注：“纵波”又称“压缩波”。3.9横波transversewave质点振动方向与波的传播方向垂直的体波。注：“横波”又称“剪切波”。3.10正常场normalfield物理场的相对平稳部分。注：“正常场”又称“背景值”。3.11异常anomaly偏离正常场并超过一定数值的物理场。3.12地质超前钻探geologicaldrillingmethod方法。符号下列符号适用于本文件。BQ：岩体基本质量指标。[BQ]：岩体基本质量指标修正值。Rc：岩石单轴饱和抗压强度。总则费用纳入工程概算。2环节和工序。为辅的综合预报技术体系。AJTGF60—2009基本规定一般规定预报工作，并将它列为隧道施工的必备环节和必要工序。公路隧道超前地质预报应由具有相关资质和能力的第三方单位实施；超前地质预报实施单位应要求。公路隧道超前地质预报应根据公路隧道的地质复杂程度及潜在的风险，选择适宜的超前地质预进行综合分析，相互验证，提高预报准确性。时，其预报成果应第一时间报送参建各方。围岩变更，开挖方法、支护参数等调整应遵循的重要依据和必备条件。超前地质预报单位在运用这些新手段时，应充分论证其可行性。超前地质预报的工作流程隧道超前地质预报的工作流程如图1所示。3地质超前钻探编制超前地质预报方案建设单位审批已有资料获取勘察设计地质资料地质地貌地表水地质构造地质超前钻探编制超前地质预报方案建设单位审批已有资料获取勘察设计地质资料地质地貌地表水地质构造人为坑洞补充地质调查隧道内及沿线补充地质调查物探不通过隧道超前地质预报实施隧道超前地质预报实施隧道施工地质反馈隧道施工地质反馈提交超前地质预报阶段成果报告隧道施工或根据预报结论变更设计后进行施工反馈信息反馈信息反馈信息反馈信息超前地质预报总报告图1隧道超前地质预报的工作流程图参建各方的职责及分工隧道工程参建各方在超前地质预报工作中职责与分工的划分应符合下列规定：查；（主要工程地质和水文地质问题结合现场围岩的实际情况，必要时进行设计变更；位负责；台面、钻孔及足够的爆破器材，并安排爆破员负责现场起爆作业；员（地质、物探）数量及能力、设备类型及数量、超前地质预报的实施和相关协调工作等。超前地质预报方案编制一般要求超前地质预报方案，指导预报工作进行。4工作目的隧道超前地质预报工作应达到下列目的：化施工方案提供依据；隧道施工过程中降低地质灾害发生的机率和危害程度；为优化施工方案及设计变更提供地质依据；为编制竣工文件提供地质资料。工作主要内容隧道超前地质预报应查明下列内容：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；不同岩性间的接触界面与位置；采、废弃矿巷分布及其与隧道的空间关系；不同风化程度的岩性分界位置；查明施工掌子面前方有无暗河、暗沟等不良地质体（带）的分布位置；掌子面前方岩土体含水情况；岩爆的可能性与区域。常用预报方法超前地质预报宜选择地质调查、物探、地质超前钻探等预报方法，各方法主要包括下列内容：内地质调查；物探：包括地震波反射法、地质雷达法、高分辨直流电法等；地质超前钻探：包括短、中、长距离地质超前钻探等。方法的选择应执行下列规定：短距离预报：预报长度≤6m，宜采用地质调查、地质雷达法、短距离地质超前钻探（加深炮孔探测）进行预报；6m～30m，宜采用地质调查、地质雷达法、中距离地质超前钻探（潜孔钻机）进行预报；30m～150m，宜采用地震波反射法、钻探（潜孔钻机）进行预报。见附录B。5地质复杂程度分级大变形、突泥、涌水等环境、安全问题的程度，对隧道分段进行地质复杂程度分级。隧道地质复杂程度分为复杂、较复杂、中等复杂和简单4级，分级方法按照附录C的规定。超前地质预报的技术措施地质复杂段（富水条件下失、人员伤亡、环境灾害和工期延误的不良地质单元应辅以中长距离地质超前钻探工作。地质较复杂段建各方会商必要时宜辅以中短距离地质超前钻探或高分辨直流电法探测工作。地质中等复杂段探测的异常段实施短距离的地质雷达探测，实现更精确的定位和定性。地质简单段在地质调查的基础上，可仅采用长距离地震波反射法对前方岩体进行探测。公路隧道超前地质预报方案公路隧道超前地质预报方案的主要内容应包括：超前地质预报的目的、方法、技术；内可能存在的主要工程地质问题及划分地质复杂程度；预报方法的具体技术要求；物探、钻探仪器设备的选择；超前地质预报组织机构设置及投入的人力、设备资源；施工单位的配合要求；超前地质预报工作安全措施；超前地质预报工作量、占用工作面的时间；地质预报成果报告的提交时限，信息传递方式等；地质预报成果的验证及技术总结的要求；其他需要说明的问题。6地质调查基本规定地质调查法是根据隧道已有勘测资料、补充地质调查和隧道内地质素描，通过地层层序对比、情况的一种超前地质预报方法。地质调查法适用于各种地质条件下隧道的超前地质预报。地质调查法包括隧道补充地质调查和洞内地质素描等。隧道补充地质调查隧道开挖前的补充地质调查是超前地质预报方案编制和实施的基础，方案编制前应详细开展。隧道补充地质调查是对尚存疑虑的相关重大地质异常地段，进一步补充的地面地质调查工作。实施，以满足设计变更和优化的需要。隧道勘测设计资料的收集与分析应包括下列主要内容：收集前期隧道勘测、设计、区域地质等资料，分析相关资料、图纸；特征，特殊地层（煤层、可溶岩地层、膏岩层等）的分布，圈定地表补充地质调查的区域；（如断层等查的重点。隧道地表补充调查、核实应包括下列主要内容：对已有地质勘察成果的核实、确认；地层、岩性在隧道地表的出露及接触关系，特别是标志层的熟悉和确认；地表岩溶发育程度、位置、规模及分布规律；产状变化情况；人为坑、洞的地表分布，重点查明其走向、展布、高程等，分析其与隧道的空间关系；特殊岩土的调查（膨胀土、膨胀岩、软岩等）；隧道上方的地表水系、水田、负地形、构筑物、环境敏感物等的分布情况。公路隧道建设中常见的地质灾害类型有：坍塌、突涌（突泥、涌水）地质调查阶段针对这些典型灾害的主要影响因素阐述如下：补充地质调查阶段影响隧道坍塌的因素：地形：埋深、负地形、偏压；地质：岩性及其结构和风化程度、构造；水：地下水、地表水；不良地质：滑坡、岩堆、顺层、岩溶、煤层及矿藏采空区、挤压性地层；设计情况：常规设计、特殊设计、监控量测设计；隧道：断面、走向、环境敏感性；其他：近接既有构筑物。7补充地质调查阶段影响隧道突涌的因素：充水岩溶（洞穴、溶管及地下暗河等）；水：地下水、地表水；地形：埋深、负地形；水断层破碎带；不良地质：软岩、煤层及矿藏采空区、充水废弃矿巷；设计情况：常规设计、特殊设计、监控量测设计；隧道：断面、走向、环境敏感性。补充地质调查阶段影响隧道大变形的因素：地形：埋深、偏压；地质：岩性及其强度结构和风化程度、构造（挤压断层带）、地应力；不良地质：滑坡、岩堆、顺层；特殊岩土：软土、膨胀岩（土）；设计情况：常规设计、特殊设计、监控量测设计；隧道：断面。补充地质调查阶段影响隧道岩爆的因素：山坡坡脚处还要注意沟谷地形引起的应力集中问题；时，垂直应力可能相应增大；行主应力方向布置时开挖周边应力大。洞内地质素描洞内地质素描是将隧道开挖所揭露的地层岩性、地质构造、结构面产状、地下水出露位置及出D。开挖工作面和洞身的地质素描应包括下列主要内容：工程地质：地层岩性：描述地层时代、岩性、层间结合程度、风化程度等；填物、延伸长度、张开度及节理面特征、力学性质，分析组合特征、判断岩体完整度；特殊地层：煤层、沥青层、含膏盐层、膨胀岩和含黄铁矿层等应单独描述；人为坑道：影响范围内的各种坑道和洞穴的分布位置及其与隧道的空间关系；等现象；8及其对继续掘进的影响；有害气体及放射性危险源存在情况。水文地质：（涌水）、暗河；出水点和地层岩性、地质构造、岩溶、暗河等的关系分析；必要时进行地表相关气象、水文观测，判断洞内涌水与地表径流、降雨的关系；必要时应建立涌水突水点地质档案。围岩稳定性及支护情况：根据开挖揭示的工程地质、水文地质条件，判断隧道围岩的自稳情况；支护情况以及初期支护后的变形情况；结果等。E隧道内重要的和具代表性的地质现象应进行摄影或录像。开挖工作面和洞身的地质素描应在开挖后立即进行。开挖工作面地质素描应符合下列技术要求：3地质素描图、记录应在现场进行，不得回忆编制或室内制作；地质素描一律“写实”，不做任何换算；地质素描图式、图例、比例、用语应统一；特殊段落，按要求采取标本以供鉴别；F。隧道洞身地质素描应符合下列技术要求：影响程度等；（地质条件简单地段可适当放宽挖后对隧道洞身进行地质素描和摄像。地层分界线及构造线地下和地表相关性分析：地层分界线地下和地表相关性分析主要内容包括：（沉积岩层分界线；根据地表地层的岩性组合关系及产状确定地下地层岩性分界线。构造线地下和地表相关性分析主要内容包括：（两侧岩性的特征，特别是构造带岩性的组合及变化特征；根据构造线的展布特征大致确定构造线在地下的范围；依据地表构造带岩性的组合及变化特征确定地下构造带。9补充地质调查报告编制补充地质调查应提供的成果报中，但应包括下列资料：隧道纵断面地质图；的可能性，给出地质条件复杂程度分级和上述主要灾害的风险等级；地层分界线及构造线隧道内和地表相关性分析预报图（必要时作），比例尺根据需要确定；100m有关影像资料。其成果不宜单独编制，可在物探预报报告中给出。洞内地质素描应包括以下内容：开挖工作面地质素描图，比例尺根据需要确定；地层分界线及构造线隧道内和地表相关性分析预报图（必要时作），比例尺根据需要确定；地质监测与测试资料；有关影像资料。电磁波反射法地质雷达探测法面前方岩体中的传播及反射，根据传播速度和脉冲波走时进行超前地质预报的物探手段。仪器要求地质雷达探测仪器的技术指标应满足下列要求：150dB；60dB；0.5ns16具有可选的信号叠加、实时滤波、点测与连续测量、手动与自动位置标记等功能；显的位移。适用条件及环境要求达能够有效的探测岩溶、断层破碎带、软弱夹层等不均匀地质体。地质雷达探测应满足下列条件：探测目的体与周边介质之间应存在明显介电常数差异，电磁波反射信号明显；10不能探测极高电导屏蔽层下的目的体或目的层；测区附近不能有大范围的金属构件、焊接施工或无线电发射等较强的电磁波干扰；5m。有效探测距离及数据采集要求地质雷达法预报距离15m，20m；20m～25m30m；25m～30m35m。地质雷达探测的数据采集要求G。测网密度、天线间距和天线移动速度应反映出探测对象的异常，由于掌子面通常采用上、下2a）、b）、c）、d）所示。可根据现场情况灵活布置测线，原则上应尽可能靠近工作面轴心位置，使测线距离尽可能长、尽可能多地采集数据，以备后期数据的分析处理。两横两竖式 b）一横三竖式c)两横式 d）半弧式图2测点布线方式选择合适的时间窗口和采样间隔，并根据数据采集中的干扰变化和效果及时调整工作参数。11的时候也可采取点测的方式。25m支撑天线的器材应选用绝缘材料。50cm，动；测试过程中，应保持工作天线的平面与探测面基本平行，距离相对一致。现场记录应注明观测到的不良地质体与地下水体的位置与规模等。重点异常区应重复观测，重复性较差时应查明原因。探测资料的处理与分析数据质量评价标准地质雷达数据总体质量评价分为合格、不合格两种：数据质量合格的标准如下：观测系统布置（测线，天线选择等）正确，采集方法正确；记录信噪比高，雷达波信号清晰；测线与雷达采集数据图像对应正确。数据质量不合格的标准如下：电磁波信号无法分辨；信噪比低，干扰波严重影响到预报范围的电磁波；20cm。探测的资料整理地质雷达采集数据质量应达到合格，雷达波形清晰。据较难判断，还应进行道分析、FK结合隧道地质情况、隧道施工情况，探测体的物理性质等因素综合分析雷达剖面数据。地质雷达法预报应编制探测报告，内容包括：探测工作概况、采集及解释参数、测线布置图（表（包并作出相应的结论与建议。地震波反射法地震波反射法面前方地质情况的物探方法。基于地震波反射法的TGP原理及说明见附录H，TSP原理及说明见附录I。仪器要求地震波反射法使用的仪器的技术指标应满足下列要求：120dB；A/D183μV；126量地震波采集道；仪器的记录长度应能够满足预报距离的要求；仪器的采样间隔设置应在30μs～250μs求，硬岩宜采用小的采样间隔，软岩采用稍大的采样间隔；仪器的接收装置应具有高灵敏度的响应特性，对于三分量接收装置已具有良好的指向性；仪器与配套设备应具有防震、防尘、防潮功能，适应山区运输和隧道环境下使用；仪器的存储介质在隧道内外温差较大的条件下应具有防结雾功能，防止数据的丢失；应有对比记录。适用条件及环境要求下列要求：1/4；3545°；被探测的断层应有明显的断距。地震波反射法探测的工作环境应符合下列要求：周围没有震源干扰信号，信噪比较高；65m65m；90%以上；65m10m；实施地震波反射法的测试区段不能有车行横洞或隧道加宽段；V有效探测距离及数据采集要求地震波反射法有效预报距离如下：100m120m；120m～150m，160m；隧道位于曲线上或坡度超过百分之十时，预报距离不宜太长。求：（即由震源产生的直达波录上的同相轴判断纵波与横波的速度，干扰背景不应影响初至波时间的读取和波形的对比；地震波激发应在注水的条件下采用炸药激发；波、声波干扰的措施。13采集地震波记录时，应满足激发与接收同步进行的条件，接收延迟误差不应大于3ms；18～2418地震波接收装置应与隧道围岩直接或者间接牢固接触，接触位置应与围岩较好凝固耦合；65m10m1m；10m；隧道坡度超过千分之五时（包括斜井段施工），激发孔和接受孔的布设应与隧道坡度相同。探测资料的处理与分析地震记录应符合下列规定：干扰背景不应影响初至时间的读取和波形的对比；反射波同相轴应清晰；4地震波反射法质量检查记录与原观测记录的同相轴应有较好的重复性和波形相似性。数据总体质量评价分为合格、不合格两种：数据质量合格的标准包括：记录首波（即由震源产生的直达波）中纵波与横波的同相轴应具有清晰分离；记录信噪比高，波信号清晰。数据质量不合格的标准包括：记录首波（即由震源产生的直达波）中纵波与横波的同相轴应没有分离；信噪比低，干扰波严重影响到预报范围的波。探测资料的整理与解释包括：处理前应剔除不符合记录要求的地震道数据；位置、规模，反射界面与洞轴方向的夹角等；造形态等。地震波反射法超前地质预报应编制物探报告，主要内容包括：隧道工程概况、隧道地质概况、物探工作概况等；探测开挖工作面地质素描；运用的物探方法原理及采用的仪器设备、具体仪器型号等；超前预报工作的实施、观测系统、采集方法、数据质量等；数据处理：采用的软件及处理流程、参数选择说明、处理成果及质量评价等；资料分析与判释，附上相应的地震波反射法成果图件；隐患的地质体，给出合理的处理方案以及施工中应注意的问题；其他需要说明的问题。14高分辨直流电法原理（即电阻率差异挖工作面前方储水，导水构造分布和发育情况的一种直流电法探测技术。适用条件洞、溶隙、暗河等地质体中的地下水。高分辨直流电法的数据采集原则3信号，突出隧道前方地质异常体的信号，该方法也称为“三极空间交汇探测法”。现场数据采集应按照测试要求进行，保证数据采集的质量，并应符合下列要求：开机检测仪器是否工作正常；5cm；4～5发射、接收电极接地良好；电池电量充足；5%，否则应检查电极和仪器电源是否正常、工频干扰是否过大等。80m10m探测的资料处理与分析扰信号、提高信噪比等手段，使视电阻率等值线图能够清晰成像。地质异常体（储、导水构造）40～60（储、导水构造）。探测的报告编制等。地质超前钻探基本规定根据钻探的深度可分为短距离、中距离、长距离地质超前钻探：短距离：钻探深度≤6m，主要选择加深炮孔探测方法；6m～30m，主要选择潜孔锤设备；30m～150m，主要选择快速超前水平钻机设备。15地质超前钻探适用于各种地质条件下隧道的超前地质探测。地质超前钻探应符合下列工作要求：实施地质超前钻探的人员应经技术培训和考核，经考核合格后方可上岗；钻探前地质技术人员应进行技术、质量交底；突进里程、冲击器声音的变化等；连接件和压力表，压力表读数稳定一段时间后即可测得水压；少和缩短施钻时间。（格式见附录J），应附钻孔布置图、代表性岩芯照片等。短距离地质超前钻探信息的一种方法，也称为“加深炮孔探测”。短距离地质超前钻探预报距离：3m～6m。育区。短距离地质超前钻探应符合下列要求：孔深应较爆破孔（或循环进尺）3m2m～3m；孔径宜与爆破孔相同；32m～3m；炮；保施工安全，为变更设计提供依据；短距离地质超前钻探测不得在爆破残眼中实施；钻孔资料应作为技术资料保存。中距离地质超前钻探钻进行探测。中距离地质超前钻探预报距离：6m～30m。中距离地质超前钻探应符合下列技术要求：孔数：1163～5洞处理所需资料为原则。b)孔深：为原则；30m；3m～5m；5m。孔径：钻孔直径与潜孔钻机设备钻杆直径相同（宜为：75mm）。15°～45°外擦角进行。长距离地质超前钻探用，Ⅱ级风险预报区可选择性的使用。长距离地质超前钻探预报距离：30m～150m。长距离地质超前钻探应符合下列技术要求：孔数：13～5洞处理所需资料为原则。b)孔深：为原则；30m～50m，100m5m～8m；5m～10m。JTGC20—201115°～45°外擦角进行。钻探速度，减少占用开挖工作面的时间。冲击钻和回转取芯钻的应用应符合以下要求：层破碎带物质成分的鉴定、岩土强度试验取芯等。地质超前钻探成果的解释靠的方法。解前方地层的岩性。17程度以及是否存在不良地质体等。根据卡钻情况、钻杆震动情况、塌孔等现象，可粗略判断前方岩体的完整程度。根据冲洗液流量的增减可粗略判断岩体的完整程度及地下水发育情况。闷而微弱一般为软质岩或土层。18附录A（规范性附录）超前地质预报工作实施安全防护规定（口罩等防护用品。除，确保预报人员的安全。应在班长或技术熟练人员的指导下工作。24小时内及工作中不得饮酒。血压、心脏病等不适应登高作业人员不得在钻架上作业。开关及其他机械设备也应采用防爆型，且不得携带烟火进洞。经常检查，防止管接头脱落、管路爆裂，高压风枪、水枪伤人；高压电路接线应由专业电工操作。人。防止水压将孔口管冲出伤人。和雷管应由持有爆破证的专人领用，并由专业爆破工操作，非专业人员不得从事爆破作业。19附录B（规范性附录）常用的隧道超前地质预报方法特点及应用情况表B.1给出了常用的隧道超前地质预报方法特点及应用情况。表B.1常用的隧道超前地质预报方法及应用情况预报方法适用性预报距离费用对隧道施工的影响受场地条件的限制地质调绘所有隧道全洞段低除开挖工作面地质素描外，几乎不占用隧道施工时间不受物探TGP和TSP、岩溶前界面等界面位置面间介质性质≤120m较高需在隧道边墙上钻凿24个深1.5m，22m1.5h施测现场地震波接收孔至隧道开挖工作面间需清场并停止洞内爆破施工作业地质雷达法、岩溶前界面等界面位置面间介质性质≤30m适中仅需掌子面排险和机械设备适当后退，现场测试时间0.5h测线附近不得有管线、大型金属物高分辨直流电法主要对含水围岩岩体位置预报及相对含水量大学≤80m适中仅需掌子面排险和机械设备适当后退，现场测试时间2.5h——地质超前钻探所有不良地质预报≤150m高占用隧道开挖工作面施工时间长掌子面附近需要工作台面表中费用是相对各种方法比较而言的费用。20附录C（规范性附录）地质条件复杂程度分级表C.1给出了地质条件复杂程度分级。表C.1地质条件复杂程度分级影响因素复杂较复杂中等复杂简单地质复杂程度（含物探异常）岩溶发育程度强烈发育，以大型暗河，廊道、较大规模溶洞、竖井和落水洞为主，地下洞穴系统基本形成中等发育，沿断层、层面、不整合面等有显著溶蚀，中小型串珠状洞穴发育地下洞穴系统未形成，有小型暗河或集中径流溶蚀扩大为岩溶化裂通性差，少见集中径流，常有裂隙水流微弱发育以裂隙状岩溶或溶孔为裂隙水性差突涌程度特大型涌水突水（涌水量100000m³/d）、大型涌水量（10000m³/d～1000000m³/d）、突泥，高水压较大型（涌水量、突泥（1000m³/d）、涌泥小型（涌水量＜100m³/d）、涌突水可能性极小断层稳定程度大型断层破碎带、自稳能富水，可能引起大型失稳坍塌中型断层带，软弱，中～弱富水，可能引起中型坍塌中小型断层带，弱富水，可能引起小型坍塌中小型断层带，无水，掉块地应力影响程度（Re/max开挖过程中硬质岩时有岩爆发生，有岩块弹出；软质岩岩芯常有饼化现象，岩体有剥离，位移极为显著（Re/max＜4～7），开挖过程中硬质质岩岩芯时有饼化现————瓦斯影响程度瓦斯突出：瓦斯压力0.74Mpa，速度P≥10f≤0.5，坏类型为Ⅲ类及以上高瓦斯：全工区的瓦斯量涌出≥0.5m³/min低瓦斯：全工区的瓦斯量涌出＜0.5m³/min无21表C.1地质条件复杂程度分级（续）影响因素复杂较复杂中等复杂简单地质复杂程度（含物探异常地质因素对隧道施工影响程度危及施工安全，可能造成重大安全事故存在安全隐患可能存在安全问题局部可能存在安全问题诱发环境问题的程度可能造成重大环境灾害施工、防治不当，可能诱发一般环境问题特殊情况下可能出现一般环境问题无22附录D（资料性附录）隧道内不良地质体的临近前兆特征临近大型溶洞水体或暗河的前兆特征临近大型溶洞水体或暗河的前兆特征主要有：临近前裂隙、溶隙间出现较多的铁染锈或粘土；岩层明显湿化、软化，或出现淋水现象；小溶洞出现的频率增加且多有水流、河沙或水流痕迹；钻孔中的涌水量剧增，且夹有泥沙或小砾石；有哗哗的流水声；钻孔中有凉风冒出。断层破碎带的临近前兆特征主要有：节理组数急剧增加；岩层牵引褶曲、牵引褶皱的出现；岩石强度的明显降低；压碎岩、碎裂岩、断层角砾岩等的出现；象。临近人为坑洞积水的前兆特征临近人为坑洞积水的前兆特征主要有：岩层明显湿化、软化，或出现淋水现象；岩层裂隙有涌水现象；开挖工作面空气变冷或发生雾气；有嘶嘶的水声；临近煤层老窑积水的前兆是岩层中出现暗红色水锈或渗水中挂红。大规模塌方的临近前兆特征大规模塌方的临近前兆特征主要有：拱顶岩石开裂，裂缝旁有岩粉喷出或洞内无故尘土飞扬；支撑拱架变形或发生声响；拱顶岩石掉块或裂缝逐渐扩大；干燥围岩突然涌水等。23煤与瓦斯突出的临近前兆特征煤与瓦斯突出的临近前兆特征主要有：开挖工作面岩层发生鼓裂；瓦斯含量突然增大或忽高忽低；工作面有移动感；工作面发出瓦斯强涌出的嘶嘶声，同时带有粉尘；工作面附近，时常听到沉雷声或闷雷声。24附录E（规范性附录）隧道围岩分级的综合评判方法隧道围岩分级的综合评判方法宜采用两步分级，并按以下顺序进行：根据岩石的坚硬程度和岩体完整程度两个基本因素的定性特征和定量的岩体基本质量指标BQ，综合进行初步分级；量指标值；按修正后的岩体基本质量指标[BQ]，结合岩体的定性特征综合评判、确定围岩的详细分级。围岩分级中岩石坚硬程度、岩体完整程度两个基本因素的定性指标及其对应关系岩石坚硬程度岩石坚硬程度按表E.1定性划分：表E.1岩石坚硬程度的定性划分名称定性鉴定代表性岩石硬质岩坚硬岩锤击声音清脆，有弹性，震手，难击碎，浸水后大多无吸水反应。未风化的花岗岩、正长岩、闪长岩、辉绿岩、玄武岩、安山岩、片麻岩、石英片岩、硅质板岩、石英岩、硅质胶结的砾岩、石英砂岩、硅质石灰岩等。较坚硬岩锤击声清脆，有轻微回弹，稍震手，较难击碎，浸水后有轻微吸水反应。1弱风化的坚硬岩；2未风化－轻微风化的熔结凝灰岩、大理岩、板岩、白云岩、石灰岩、钙质胶结的砂页岩等。1强风化的坚硬岩；较软岩锤击声不清脆，无回弹，较易击碎，浸水后指甲可刻出印痕。2弱风化的较坚硬岩；3未风化－微风化的凝灰岩、千枚岩、砂质砾岩、泥质砂软质岩岩、粉砂岩、页岩等。软岩锤击声哑，无回弹，易击碎，浸水后可掰开。1强风化的坚硬岩；2弱风化的较坚硬岩；3弱风化的较软岩；4未风化的泥岩等。极软岩锤击声哑，无回弹，有较深凹痕，浸水后可捏成团。1全风化的各种岩石；2各种半成岩。25岩石坚硬程度定量指标岩石坚硬程度定量指标用岩石单轴饱和抗压强度Rc表达。Rc宜采用实测值，若无实测值时，可采用实测的岩石点荷载强度指数IS(50)，即按公式（E.1）计算：s(50) Rc=22.82I 0.75 (E.1)s(50)式中：Rc——岩石单轴饱和抗压强度；IS(50)——岩石点荷载强度指。Rc与岩石坚硬程度定性划分的关系可按表E.2确定。表E.2Rc与岩石坚硬程度的定性划分的关系c/MPa＞6060～3030～1515～5＜5坚硬程度坚硬岩较坚硬岩较软岩软岩极软岩公路隧道围岩分级围岩质量指标[BQ]值，土体隧道中的土体类型，密实状态等定性特征，按表E.3确定围岩级别。表E.3公路隧道围岩分级围岩级别围岩或土体的主要定性特征围岩基本质量指标BQ或者修正的围岩基本质量指标[BQ]Ⅰ坚硬岩，岩体完整，巨整体状或巨厚层状结构。＞550Ⅱ坚硬岩，岩体较完整，块状或厚层状结构；较坚硬岩，岩体完整，块状整体结构。550～451Ⅲ（石（石451～351Ⅳ坚硬岩，岩体较破碎～破碎，镶嵌碎裂结构；较软岩或软硬岩互层，且以软岩为主，岩体较完整～较破碎，中薄层状结构。350～251土体：1压密或成岩作用的粘性土及砂性土；2黄土（1、；3一般钙质、铁质胶结的碎石土、卵石土、大块石土。Ⅴ较软岩，岩体破碎；软岩，岩体较破碎～破碎；极破碎各类岩体，碎、裂状、松散结构。≤250一般第四系的半干硬至硬塑的粘性土及稍湿的碎石（Q3Q土呈松散结构，粘性土及黄土呈松软结构。Ⅵ软塑状粘性土及潮湿、饱和粉细砂层、软土等。——岩体完成程度见JTGD70-2—2014。26附录F（规范性附录）开挖工作面地质素描记录开挖工作面地质素描记录格式见表F.1。表F.1开挖工作面地质素描记录表隧道名称位置桩号评定距洞口距离（m）岩性指标岩石描述产状：层厚：·坚硬岩·较坚硬岩·较软岩·软岩·极软岩锤击声及回弹：击碎性：浸水反应：划痕：其他：岩体完整性状态地质构造影响程度轻微较重严重很严重·完整·较完整·较破碎·破碎·极破碎结构面组数产状：地质结构面间距(m)＞1.00.4～1.00.2～0.4＜0.2延伸性极差差中等好极好粗糙度明显、台阶状粗糙、波纹状平整光滑平整光滑、有擦痕张开性(mm)密闭＜0.1部分张开0.1～0.5张开0.5～1.0张开＞1.0粘土充填风化程度未风化微风化弱风化强风化全风化结构面结合程度好一般差很差说明地下水（L/min10m其它部位渗水也注明＜10干燥或湿润10～25偶有渗水滴水、点状25～125经常渗水线状、股状·干燥或湿润·偶有渗水·经常渗水围岩分级ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ支护情况洞内特别是掌子面支护情况，包括喷层开裂变形、锚杆拱架施作、初支后回填、开挖轮廓平顺及超欠挖。填写于本页背面。备注：侧壁素描图开挖掌子面素描图记录者复核者日期27附录G（资料性附录）（真空中与最终介质中电场比值即为要在隧道现场总结测定。典型岩体介电常数的建议值参见表G.1。表G.1典型岩体介电常数的建议值序号材料介电值1水（淡）812砂（干燥）3～63砂（湿的）25～304粉沙（湿的）105粘土（湿的）8～156粘土土壤37沼泽128农业耕地159畜牧耕地1310平均土壤1611花岗岩5～812石灰岩7～913白云岩6.8～814玄武岩（湿）815泥岩（湿）716砂岩（湿）617煤4～518石英4.319混凝土5～828附录H（规范性附录）TGP隧道超前地质预报系统实施方法施工前准备接收孔与激发孔的布设隧道超前地质预报检测工作，宜安排在隧道开挖进尺65m以后开始进行，应预先在隧道洞壁钻孔。激发孔应在隧道洞壁同一侧沿直线布设，距离工作面5m～10m布设第一个激发孔，而后等间距布设，间距为1.5m～2m。软岩岩体选择1.5m，硬岩岩体波选择2m。接收孔应布设在激发炮孔的后方（以面向工作面为前进方向接收孔与最近的激发孔的距离宜为20m右洞壁对称布设。TGP隧道超前地质预报设备的输入端具有同时输入2～4个接收孔信号的功能，采集时采取2～4个接收孔同时采集数据。接收孔与激发孔的布设方式如图H.1所示。掌子面接收1掘进方向掌子面接收1掘进方向激发孔接收2

图H.1接收孔与激发孔的布设方式每个接收探头内均有X、Y、Z三个分量的检波器，三分量检波器有利于纵波（VP波）、横波（VSH波）和横波（VSV波）的接收，有利于处理工作中纵横波的提取和分离。接收孔与激发孔的造孔要求2钻孔高度宜以距离当时开挖的隧道地板1.0m～1.2m，接收孔应尽量水平，激发孔钻孔向内略向下倾，以保证孔内方便充水。接收孔孔径为50mm，激发孔孔径可以与常规隧道掘进钻孔的孔径相同（宜采用40mm钻头钻进）。接收孔和激发炮孔终孔结束时，应进行冲孔，以保证有效孔的深度。段的岩名称。接收与激发装置的安装条件接收探头与钻孔岩体密切接触是保证地震波采集质量的关键条件之一。TGP隧道超前地质预报系统29充的长度以30cm～35cm方。50g的安全规程操作。激发与接收的连接激发孔的回路线与仪器的触发信号线接电缆连接，电雷管线通过起爆连接电缆与爆炸起爆器连接。接收探头分别通过连接电缆与主机相连，将接收到的地震波信号送至TGP主机。仪器技术参数与配套设备仪器装配db。考虑复杂隧道超前地质预报工作需要，仪器具有同时检测4个点的功能。仪器配套用于隧道超前地质预报的仪器配置为：主机：TGP孔中三分量检波器；孔中三分量检波器安装工具；孔中耦合剂安装工具；专用电缆；专用连接插头；激发器；适宜野外运输的专用减震包装仪器箱和专用工具箱。TGP隧道超前地质预报的接收系统由如图H.112波（VP波）、横波（VSH波）和横波（VSV波）的接收，有利于预报工作中的多参数利用。激发系统可为1ms～4ms不等。按一般岩体波速4000m/s～6000m/s计算，由雷管起爆延迟造成的预报距离误差在2m～6m。30采集系统输入采集参数。由于TGP集长度，仪器设计采样点数的调节为滚动式。内业数据数据资料处理隧道超前地质预报资料的处理与解释借助软件完成。处理系统具有衰减计算、动平衡、增益补充、以往的一些预报成果图中，往往见到有很多反射界面的局面，使技术人员难于取舍。TGP隧道超前利用和剔除干扰波预报的假象。处理流程如图H.2所示。①记录编排①记录编排②预报采集参数输入③接受幅度调整 ④接受非正常调整⑤纵横波的分离、速度参数计算⑥回波提取⑦隧道通道波切除⑧反射波相关拾取偏移⑨绕射波相关拾取偏移⑩隧道地质超前预报成果图图H.2数据处理流程图处理与解释原则资料处理按照处理按图H.2的流程执行。对同分量不同孔资料和同孔不同分量资料的分析，以及纵横波资料的分析等。TGP隧道超前地质预报系统的处理与解释原则为：注重现场采集的各种波型（VP波、VSH波、VSV波）资料的质量；绘制偏移处理预报成果图时，应统计各分量记录，对同测段使用的速度参数应一致；隙面的划分；激发、接收不在同一侧的偏移预报成果对于小裂隙面反映弱一些；31用与取舍应遵循下列主要原则：进行波组编号的原则：综合分析多个分量的偏移映像波组，根据相似性编号；（VP波侧的为辅；体趋好，负反射界面后岩体趋差；（VP波波）偏移映像强；波）、横波（VSH波）和横波（VSV波），纵波是岩体并与施工地质记录比对、验证，总结规律。成果报告编写：TGP分析、结论与建议；地质异常段提出需要采取其它预报手段的建议。32附录I（规范性附录）TSP203隧道超前地质预报系统实施方法施工前准备接收孔与激发孔的布设（钢管殊情况外，应采用图I.1所示的标准。隧道超前地质预报检测工作，宜安排在隧道开挖进尺60m米以后开始进行，需预先在隧道洞壁钻孔。根据图I.1所示的标准观测系统来确定接收器（RCV）及炮孔（S）的相对位置。接收器距第一个激发孔的距离应在20m以内，但在任何情况下不应小于15m。炮点之间的距离应大约为1.5m，如果在空间不够的情况下进行TSP203探测，炮点之间的距离也可以小于1.5m。但是，无论在何种情况下，都不应超过2m。TSP探测的炮点数应该在18到24之间，如果炮点数小于18，则不应该进行TSP探测工作。所有的接收器（RCV）和激发孔（S）位置都与一个相对的坐标系统联系在一起：坐标的X轴沿隧道的左/（与隧道轴平行（0点道的右边墙上时，那么相对坐标系统沿着右边墙方向；反之，相对坐标系统就沿着左边墙方向。接收1接收1掘进方向激发孔掌子面接收2掌子面图I.1观测系统布置图接收孔与激发孔造孔要求接收孔与激发孔造孔要求见表I.1。每个接收探头内宜有X、Y、Z三个分量的检波器，三分量检波器有利于纵波（VP波）、横波（VSH波）和横波（VSV波）的接收，有利于处理工作中纵横波的提取和分离。33表I.1接收孔与激发孔造孔要求参数接收器孔（RCV）激发孔（S）数量2个，位于隧道左右两边墙，每边墙各一个24个，根据实际隧道工作面的位置决定，但不能少于18个直径/深度42mm～45mm/2m38mm（20mm～45mm）/1.5m（0.8m–最深2.0m定向径向隧道轴；向上倾斜5°～10°为方便用水封堵并与隧道边墙垂直高度大约距地面1m大约距地面1m位置根据预期的TSP探测时间，大约距隧道工作面（或可接近的工作面）55m第一个炮孔（S1）20m（15m，炮孔之间间隔1.5m（最大2.0m）接收与激发装置的安装条件TSP203采用环氧树脂作为接收探头与围岩的耦合剂。在接收孔内放置接收套管，套管与围岩间树脂安装套管。为了确保套管固定牢靠，应使用足量的环氧树脂充填接收器孔。如果孔的直径不超过453直及其大小。接收套管作为一次性耗材，不应重复使用。激发系统采用小药量炸药爆炸产生地震波作为震源，药量宜控制在50g。炸药推至孔底、孔内灌满水后进行激发。为防止信号放大器输入的非线性或过载，第一炮的信号电平应该不超过5000故建议将前3炮使用的炸药量减少50%如有必要，可以删除第一次记录的炮。外业采集数据按照操作手册连接好各项设备（接收探头、采集主机，笔记本电脑，触发线），在激发地震波时，为保证安全操作，应遵循以下步骤：2向炮孔内装药期间：连接雷管与炸药，勿连接炮线；向炮孔内装炸药；向炮孔内填水；22触发器连接；开始放炮；保存地震波采集数据，重新开始新的激发。内业数据资料处理34具体处理方法按照TSP203仪器操作手册进行。成果报告编写TSP203波形图，速度模型图，深度偏移及反射层解释图，岩石特性曲线,综合隧道超前预报解释。35附录J（规范性附录）表J.1给出了地质超前钻探成果应包括的内容：表J.1地质超前钻探成果表隧道名称：钻孔单位：开孔时间：孔口里程：孔口位置：终孔时间：表格编号：地层时代层底里程层底深度（m）分层厚度（m）柱状图（比例尺）采样位置岩层描述出水位置出水量（m3/h)孔径（mm)其他参数制图： 审核： 钻孔日期： 年月日36公路隧道超前地质预报技术规程条文说明37公路隧道超前地质预报技术规程条文说明少篇幅，只列条文号，未抄录原条文。术语、符号与定义术语3.1.6地震波反射法是物探方法中一个基本的原理方法，国内外很多隧道超前地质预报仪器设备均以此为原理而研制，如TSP203、TGP等或者类似的名称，这些名称均为生成超前预报设备厂家独立为其命名。3.1.14地质超前钻探可以采用多种钻探方法与设备：包括使用气褪式风钻、潜孔钻机、地质冲击或取芯钻机进行短、中、长距离地质超前钻探等。计算。作的实施，并起到指导施工的作用。种情况下应按照国家现行技术标准执行有关规定。基本规定隧道超前地质预报工作是一项高度专业化的工作，其中涉及到地质、物探、钻探等多种探测手业绩，才能确保隧道超前地质预报实施的有效性与真实性。备，采用一种或者几种方法的合理组合，以求达到预报准确、费用低、占用时间短。开展隧道围岩变更，必须有相应的超前地质预报结果作为支撑，否则不予以变更。38隧道超前地质预报也是一门正在发展中的技术，技术人员工作中应积极慎重地采用新技术、新设关于隧道超前预报工作流程图的解释：地质情况；隧道勘察设计资料的收集与分析应包括下列主要内容：收集前期隧道勘察设计资料，熟悉设计文件、资料、图纸；（地质调查的区域；（如断层等查的重点。调查应包括下列主要内容：对已有地质勘察成果的熟悉、核查和确认；地层、岩性在隧道地表的出露及接触关系，特别是标志层的熟悉和确认；断层、褶皱、节理密集带等地质构造在隧道地表的出露位置、规模、性质及其产状变化情况；岩石节理、裂隙统计分析及地应力场研究；地表岩溶发育位置、规模及分布规律；产状变化情况；人为坑洞走向、展布、高程、涌水、塌方等，分析其与隧道的空间关系；特殊岩土的调查（膨胀土、膨胀岩、软岩等。隧道地表补充地质调查应符合下列工作要求：预报实施过程中根据需要随时补充，现场应做好记录并于当天及时整理；纵断面图上，并分段完善、总结；隧道穿越地层的典型性岩石标本宜采集，并及时整理存放。地质预报单位根据批准的方案实施超前地质预报，在实施隧道超前地质预报工作时，应进行以下准备：对参与预报的人员进行相关专业培训；对选择的预报方法进行理论论证；对使用到的预报设备进行调试，确保设备工作稳定、正常；做好预报实施的资料记录工作。隧道施工过程中，对已开挖的隧道段，开展掌子面和侧壁围岩的岩性、产状、层间结合程度等线的相关性分析推断未开挖段的潜在褶皱、断层构造。39在超前地质预报实施的过程中宜采用多种勘察探测手段进行预报工作，综合分析。对未开挖的隧道段，采用地震波反射法进行全覆盖的长距离超前探测，结合前述的地质调查和对长距离探测中发现的地质异常带，用地质雷达、高分辨直流电法等短距离物探手段进行跟踪或加深炮孔精确判断不良地质单元的性质、规模、位置及空间展布。为下一项超前地质预报任务做好准备。超前地质预报方案编制7.2单位要高度重视隧道超前地质预报工作。向的交角通过作图预测断层与隧道的相交位置和延伸长度。对隧道地质复杂程度进行分级，是地质预报实施技术措施和方案编制的基础和重点，应综合考虑增强针对性，集中优势资源对高风险隧道段采取综合预报手段。地质调查地质调查是一种传统的、实用和基本的施工地质预报方法，是其它预报方法的基础，各种施工运营阶段隧道病害整治提供完整的隧道地质资料。地质调查方法对技术人员要求具有扎实的地质基础理论知识和丰富的野外工作经验。对有争议的相关重大地质问题和地段，应补充必要的地面地质调查工作。超前地质预报工作一以满足设计变更和优化的需要。8.3.3地质调查法不占用开挖工作面施工时间、不干扰施工、设备简单、操作方便，提交资料及时，40这种方法对于隧道交角较大而又向前倾的结构面容易产生漏报。电磁波反射法仪器要求观测的质量标准为：时间剖面有良好的重复性、波形一致和异常没有明显的位移。地质雷达探测预报距离较短一般不超过35m，度的预报资料。建议在长距离预报的基础上运用地质雷达法更详细的探测地质情况。地质雷达探测的数据采集应符合下列要求：低频天线，特殊情况下也可使用高频天线。天线频率选择依据如下表9.4-1所示：表9.4-1天线频率与探测深度对照表探测深度/m天线的第1选择天线的第2选择0～0.51500MHz900MHz0～1900MHz400MHz0～2.5400MHz200MHz0～9200MHz100MHz0～2070MHz100MHz0～＞2040MHz100MHz探测的资料整理与解释雷达电磁波在岩土介质中传播时，由于岩土体的完整性、含水性和电性特征的差异，导致雷达电磁波的波形、波幅、周期和包络形态等有较大区别，形成不同的地层具有不同的雷达图像特征。资料的解释依据波形特征判断目标性质，还采用追踪横波在横向和纵向上的延续和变化，对应可采用横向衰减对比处理解释方法，寻找幅度突变点，即目标所在的位置。（wiggle地质雷达探测资料解译时可参考但不限于以下经验：缓，同相轴短；深部偶有反射信号，几乎没有同相轴或很少。见说明图9.5-1、9.5-2；100Mhz（100Mhz。41图9.5-1均质粘土的雷达响应图谱——波谱图图9.5-2均质粘土的雷达响应图谱——频谱图42在反射，波幅变化小，同相轴短，几乎没有同相轴或很少；其频谱图的中心频率为100Mhz（100Mhz的天线探测）。见说明图9.5-3、9.5-4；9.5-3砂岩、灰岩等完整均一岩体的雷达响应图谱——波谱图9.5-4砂岩、灰岩等完整均一岩体的雷达响应图谱——频谱图9.5-59.5-6但频率基本正常，偶有频率下移的情况出现。见说明图9.5-7。439.5-5沿隧道掘进方向的破碎带特征的雷达响应图谱9.5-6与隧道掘进方向大角度相交的破碎带的雷达响应图谱——波谱图449.5-7与隧道掘进方向大角度相交的破碎带的雷达响应图谱——频谱图地震波反射法10.2.1探测对象的体积和规模必须足够大，产生的异常能被现有的仪器所接收。由于地震波反射法超前预报只探测隧道工作面正前方的围岩地质情况，当隧道处于曲线上时，获得高质量地震波记录，现场数据采集应符合下列规定：在隧道现场，按照预先方案布置观测系统，确定所有接收孔和激发孔的位置，并作出相应的标识，测量接收孔和激发孔相对隧道坐标或者大地坐标。钻孔：按设计要求钻激发孔和地震波接收器孔，确保钻孔清洁，能顺利安装炸药及接收器。TSP20330cm～35cm钻孔岩体密切耦合。在推入的过程中要保证探头推进器不转动，保持接收探头的定位槽朝向上方。将合适份量的炸药装填入激发孔最底部，装填炸药前，用电子倾角测量仪和钢卷尺测定激发孔的倾角和深度，并作好记录。在激发前，激发孔应用水或其他介质充填，封住激发孔，用于减少激发干扰，确保激发能量绝大部分在地层中传播。数据采集：（XYZ以及接收器；②噪音检查：数据采集前，应对仪器本身及环境的噪音进行检测。仪器工作正常，噪音振幅峰值小于-70dB时，方可引爆雷管炸药接收记录；45③数据记录：放炮时，准确填写隧道内放炮记录，在放炮过程中应采用炮序号递增或递减的方式进行，确保炮点号正确。质量控制应符合下列要求：①在震源激发时，须停止隧道施工作业，特别停止是造成振动干扰的机械运转，保证数据采集质量；②确保激发孔激发位置正确，并使用瞬时触发雷管；③根据接收到的地震波信号能量，检查信号是否过强或过弱。若直达波信号过强或过弱，应将炸药量适当减少或增加，或者使用处理软件的调整功能，确保地震波信号能有效采集，不产生波形畸变；④若初至后出现鸣振，表明接收器单元没有与围岩耦合好或可能是由于套管内污染严重造成。这样，应清洁套管和重新插入接收器单元，直至信号改善为止；⑤在放炮前检查封堵炮孔效果，切断或者减少干扰源；⑥应对记录质量不合格的激发炮重新补炮，接收新的合格的地震道；⑦观测系统布置不得少于18个激发炮点。如果首波中横波同相轴不明确，采取利用纵波速度除以某系数的办法计算横波速度是不宜的。100Hz～200Hz200Hz～500Hz400Hz～80