地质超前预报实施方案

1、目 录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc377280586 1 编制依据、原则及范围 PAGEREF _Toc377280586 h 2 HYPERLINK l _Toc377280587 1.1 编制依据 PAGEREF _Toc377280587 h 2 HYPERLINK l _Toc377280588 1.2 编制原则 PAGEREF _Toc377280588 h 2 HYPERLINK l _Toc377280589 1.3 编制范围 PAGEREF _Toc377280589 h 2 HYPERLINK l _Toc377280590 2 设计概况

2、 PAGEREF _Toc377280590 h 2 HYPERLINK l _Toc377280591 2.1 工程概况 PAGEREF _Toc377280591 h 2 HYPERLINK l _Toc377280592 2.3 地层岩性 PAGEREF _Toc377280592 h 4 HYPERLINK l _Toc377280593 2.4 地质构造 PAGEREF _Toc377280593 h 4 HYPERLINK l _Toc377280594 2.5 水文地质 PAGEREF _Toc377280594 h 4 HYPERLINK l _Toc377280595 2.5

3、.1 地下水类型 PAGEREF _Toc377280595 h 4 HYPERLINK l _Toc377280596 2.5.2 地下水的补给、径流、排泄条件 PAGEREF _Toc377280596 h 5 HYPERLINK l _Toc377280597 3 地质超前预报的实施 PAGEREF _Toc377280597 h 5 HYPERLINK l _Toc377280598 3.1 地质超前预报目的 PAGEREF _Toc377280598 h 5 HYPERLINK l _Toc377280599 3.3 隧道断层及涌水地段 PAGEREF _Toc377280599 h

4、 6 HYPERLINK l _Toc377280600 3.3.1 发育断层带 PAGEREF _Toc377280600 h 6 HYPERLINK l _Toc377280601 本标段内涌水量主要集中在断层带附近，其富水性直接受大气降水的控制，雨季补给充足时，则孔隙水较多，而在旱季，蒸发量大于补给量，富水性较差，局部甚至枯竭；且在断层带及其影响带内，围岩破碎，节理裂隙发育，极易发生涌水现象，因此把断层带及其影响段的地质超前预报作为重点是很有必要的。 PAGEREF _Toc377280601 h 7 HYPERLINK l _Toc377280602 3.4 地质超前预报实施方案 PA

5、GEREF _Toc377280602 h 7 HYPERLINK l _Toc377280603 3.4.1 地质超前预报主要内容 PAGEREF _Toc377280603 h 7 HYPERLINK l _Toc377280604 3.4.2 地质超前预报工作流程 PAGEREF _Toc377280604 h 7 HYPERLINK l _Toc377280605 3.4.3 地质超前预报总体布置规划 PAGEREF _Toc377280605 h 8 HYPERLINK l _Toc377280606 3.5 地质超前预报阶段的划分及预报方法 PAGEREF _Toc37728060

6、6 h 9 HYPERLINK l _Toc377280607 3.5.1 宏观地质分析 PAGEREF _Toc377280607 h 9 HYPERLINK l _Toc377280608 3.5.2 中长距离地质超前预报 PAGEREF _Toc377280608 h 9 HYPERLINK l _Toc377280609 3.5.3 短距离地质超前预报 PAGEREF _Toc377280609 h 9 HYPERLINK l _Toc377280610 3.6 地质超前预报频率及工作内容 PAGEREF _Toc377280610 h 10 HYPERLINK l _Toc37728

7、0611 3.6.1 补充地表地质调查 PAGEREF _Toc377280611 h 10 HYPERLINK l _Toc377280612 3.6.2 洞内地质素描 PAGEREF _Toc377280612 h 10 HYPERLINK l _Toc377280613 3.6.3 中长距离预报 PAGEREF _Toc377280613 h 10 HYPERLINK l _Toc377280614 3.6.4 短距离精确预报（当中长距离预报发生异常时） PAGEREF _Toc377280614 h 11 HYPERLINK l _Toc377280615 4 地质超前预报方法实施及技

8、术要求 PAGEREF _Toc377280615 h 11 HYPERLINK l _Toc377280616 4.1 地质调查法 PAGEREF _Toc377280616 h 11 HYPERLINK l _Toc377280617 4.1.1 地表补充地质调查 PAGEREF _Toc377280617 h 11 HYPERLINK l _Toc377280618 4.1.2 洞内地质素描 PAGEREF _Toc377280618 h 12 HYPERLINK l _Toc377280619 4.2 中长距离预报 PAGEREF _Toc377280619 h 12 HYPERLIN

9、K l _Toc377280620 4.3 短距离精确预报 PAGEREF _Toc377280620 h 15 HYPERLINK l _Toc377280621 4.3.1 地质雷达 PAGEREF _Toc377280621 h 15 HYPERLINK l _Toc377280622 4.3.2 红外探水 PAGEREF _Toc377280622 h 17 HYPERLINK l _Toc377280623 4.3.3 超前地质钻探 PAGEREF _Toc377280623 h 18 HYPERLINK l _Toc377280624 5 质量保证措施 PAGEREF _Toc37

10、7280624 h 19 HYPERLINK l _Toc377280625 6 安全保证措施 PAGEREF _Toc377280625 h 19地质超前预报实施方案1 编制依据、原则及范围1.1 编制依据1）公路工程质量检验评定标准JTG F80/1-20042）公路隧道施工技术规范JTG F60-20093）南昌至宁都高速公路冈上至宁都段新建工程两阶段施工图设计4）南昌至宁都高速公路冈上至宁都段新建工程隧道通用图5）类似工程的施工经验1.2 编制原则1）根据工程实际情况，科学、合理的安排地质超前预报，做到既能满足施工需要，又尽可能减少对隧道施工的影响；2）采用长距离的预报手段，宏观预报围

11、岩变化趋势，为隧道施工提供工程地质依据，做到预报结果指导隧道施工，以确保隧道施工顺利进行和工程施工安全。1.3 编制范围适用于昌宁高速C7标项目石马隧道出口（ZK176+700ZK178+195/ YK176+700YK178+215）隧道地质超前预报的实施。2 设计概况2.1 工程概况南昌至宁都高速公路冈上至宁都段都是新修编的江西省2020年高速公路网规划中增设的一条地方加密高速公路；是未来南昌宁都兴国韶关国家高速公路的一部分；也是江西省又一条南北向交通大通道。项目起于南昌县岗上镇境内的沪昆高速公路上（设冈上枢纽互通），经南昌县.丰城市.安乐县.永丰县，终于宁都县赖村镇境内的泉南高速公路上（

12、设宁都南枢纽互通），路线全长248.586公里。其中C7合同段位于永丰县沙溪镇、上溪乡境内，合同段起点桩号K176+700,位于暖水坑南面山上（隧道中），与第C6合同段终点相接，穿山后到沙溪的大茶坑村，沿山垄上跨沙溪河支流，在上溪乡横溪村进隧道穿山，终点桩号为K181+380,与第C8合同段起点相接（隧道中）。路线全长为4.68km，所属区内为低山地貌，地形起伏较大，山势较陡，植被发育，山体自然坡度一般在3560左右。本合同段内有石马隧道和马头嘴隧道，为本合同段重难点控制工程。具体隧道情况见下页表：表2-1 隧道表序号隧道名称起讫里程长度（m）围岩级别工程地质概况III级IV级V级1石马隧道Z

13、K176+700ZK178+19514952481146101出洞口为碎石土、强风化凝灰质砂岩，洞身为中风化凝灰质砂岩、破碎带和中风化变余砂岩。YK176+700YK178+21515152281067220合计30104762213321百分比（%）10015.8%73.5%10.7%单位数量（m3/m）/87.08103.56110.272.2 主要技术标准南昌至宁都高速公路冈上至宁都段新建工程C7合同段为新建工程，根据本项目在公路网中的功能和作用、交通量预测结果以及沿线的地形条件等因素，全线采用双向四车道高速公路标准新建。具体设计标准如下：1）设计速度：100km/h2）路基宽度：整体式

14、路基：26m，其横断面布置为：0.75m（土路肩）+3.0m（硬路肩）+23.75m（行车道）+0.75m（路缘带）+2.0m（中央分隔带）+0.75m（路缘带）+23.75m（行车道）+3.0m（硬路肩）+0.75m（土路肩），桥涵与路基同宽分离式路基：13m，其横断面布置为：0.75m（土路肩）+3.0m（硬路肩）+23.75m（行车道）+1.0m（硬路肩）+0.75m（土路肩），桥涵与路基同宽3）路面采用沥青混凝土路面，设计年限15年，设计标准轴载BZZ-100KN4）汽车荷载：公路-I级5）地震动峰值加速度0.05g，考虑简易设防2.3 地层岩性根据现场地质调绘及钻孔资料分析，该隧道基

15、岩主要为震旦系杨家桥群（Z1y）凝灰质砂岩。覆盖层为第四系（Q）碎石土。1）第四系地层（Q）第四系中更新统残坡积层（Q2el+de）主要分布于隧道山体坡脚及山体，一般以碎石土为主，碎石成分与母体岩性有关，厚度一般在213m左右。2）震旦系下部第一岩组（Z1y）（1）强风化凝灰质砂岩：贡褐色，岩石风化强烈，风化裂隙发育，岩体破碎，岩性软。（2）中风化凝灰质砂岩：灰色，凝灰质砂状结构，层状构造，浅部裂隙较发育，岩体较破碎，局部夹变质砂岩；深部局部裂隙较发育，岩体较破碎较完整。2.4 地质构造 拟建路线地带位于扬子准地台之江南台隆的丰城乐平凹断束及华南褶皱系之赣中南褶隆的武功山玉华山隆断束、大湖山芙

16、蓉山垄断束、宁都南昌拗断束构造区。历经加里东、印支和燕山期三个构造，其中尤以燕山期的构造运动最为活跃，其主要表现为地壳的断块差异性升温、盆地迁移，同时伴随有褶皱作用，并在此期间有大量的岩浆岩侵入。2.5 水文地质2.5.1 地下水类型隧址区内的地下水类型主要有第四系松散岩类孔隙水、基岩裂隙水。第四系松散岩类孔隙水主要为潜水，主要赋存于第四系残坡积层内，其富水性直接受大气降水的控制，雨季补给充足时，则孔隙水较多，而在旱季，蒸发量大于补给量，富水性较差，局部甚至枯竭。基岩裂隙水主要为承压水或微承压水，主要赋存于基岩的节理裂隙中，由于区内基岩构造裂隙、破碎带发育，且第四系覆盖层厚度小，有利于大气降水

17、和地表水的渗透；同时地表岩层风化节理裂隙呈网状发育，为大气降水的直接入渗补给提供了有利条件，因此，区内基岩裂隙水发育，为主要地下水类型；区内的断层破碎带和构造裂隙带等为富水单元。2.5.2 地下水的补给、径流、排泄条件根据隧道区内的地形貌和水文地质条件，区内地下水主要为构造裂隙水，主要接受大气降水垂直向下渗透补给，水文地质条件较复杂。据钻孔揭露隧道区内钻孔水位在钻进过程中变化较大，故隧道区内地下水主要沿节理裂隙运动，连通性较好。区内地下水一般沿基岩裂隙、构造破碎带等在地势低洼处排泄。3 地质超前预报的实施3.1 地质超前预报目的1）进一步查清隧道开挖工作面前方的工程地质与水文地质条件，指导工程

18、施工的顺利进行；2）降低地质灾害发生的几率和危害程度；3）为优化工程设计提供地质资料；4）为编制竣工文件提供地质资料。3.2 地质复杂程度分级表3-1 地质复杂程度分级表地质灾害分级ABCD严重较严重一般轻微地质复杂程度（含物探异常）岩溶发育程度极强，厚层块状灰岩，大型溶洞、暗河发育，岩溶密度每平方公里15个，最大泉流量50L/s，钻孔岩溶率10%强烈，中厚层灰岩夹白云岩，地表溶洞落水洞密集、地下以管道水为主，岩溶密度每平方公里515个，最大泉流量1050L/s，钻孔岩溶率5%10%中等，中薄层灰岩，地表出现溶洞，岩溶密度每平方公里15个，最大泉流量510L/s，钻孔岩溶率2%5%微弱，不纯灰

19、岩与碎屑岩互层，地表地下以溶隙为主，最大泉流量5L/s，钻孔岩溶率2%涌水涌泥程度特大突水（涌水量1X105m3/d）、大型突水（涌水量1X1041X中小型突水（涌水量1X1031X104m小型涌水（涌水量1X1021X103m涌水量1X102m断层稳定程度大型断层破碎带、自稳能力差、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，弱富水，可能引起小型坍塌中小型断层，无水，掉块地应力影响程度极高应力，严重岩爆（拉森斯判据0.083，即岩石点荷载强度与围岩最大切向应力的比值），大变形高应力，中等岩爆（拉森斯判据0.0830.15），中弱变形弱岩爆（拉森斯判据0.

20、150.20），轻微变形无岩爆（拉森斯判据0.20），无变形瓦斯影响程度瓦斯突出：瓦斯压力P0.74MPa，瓦斯放散初速度10，煤的坚固性系数f0.5，煤的破坏类型为类及以上高瓦斯：全工区的瓦斯涌出量0.5m3低瓦斯：全工区的瓦斯涌出量0.5m3无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复杂地质的预测、预报应坚持隧道洞内探测与洞外地质勘探相结合，地质方法与物探方法相结合，辅助导坑与主洞探测相结合，并贯穿于施工全过程。不同地质

21、灾害级别的预报方式可采用：1级预报可用于A级地质灾害。采用地质分析法、地震波反射法、超声波反射法、陆地声纳法、地质雷达法、瞬变电磁法、红外探测法、超前水平钻探法等进行综合预报。2级预报可用于B级地质灾害。采用地质分析法、地震波反射法、超声波反射法、陆地声纳法，辅以地质雷达法、瞬变电磁法、红外探测法，必要时进行超前水平钻孔。3级预报可用于C级地质灾害。以地质分析法为主。对重要地质（层）界面、断层或物探异常地段宜采用地震波反射法或超声波反射法进行探测，必要时采用红外探测法和超前水平钻孔。4级预报可用于D级地质灾害。采用地质分析法。3.3 隧道断层及涌水地段3.3.1 发育断层带1）F12断层地面穿

22、经，逆断层，走向NE，与线路呈80交于ZK176+660/YK177+660部位，倾向148,倾角75，与开挖掌子面走向呈10组合关系，规模较大，影响宽度2040m，查明延伸长度800m，地表形态表现为V型沟谷，局部裸露，可风擦痕、碎裂岩。断层带岩体裂隙发育很发育，节理倾角主呈7585，多闭合，主以绢云母等充填，结合差极差，岩体破碎极破碎，断层带内岩石受挤压破碎，节理裂隙发育，对隧道围岩级别、洞身稳定性有影响，施工可能产生涌水、掉块、坍塌。2）F13断层逆断层，走向NE，与线路呈75交于 ZK177+170/YK177+180部位，倾向321,倾角81，与开挖掌子面走向呈15组合关系，规模较大

23、，影响宽度2050m，查明延伸长度1200m，地表形态表现为V型沟谷，局部裸露，可风擦痕、碎裂岩。断层带岩体裂隙发育很发育，节理倾角主呈7585，多闭合，主以石英脉充填，结合较好，岩体破碎极破碎，断层带内岩石受挤压破碎，节理裂隙发育，对隧道围岩级别、洞身稳定性有影响，施工可能产生涌水、掉块、坍塌。表3-2 主要涌水地段统计表名称Q0(m3/d)q0(m3/d/m)围岩富水程度分区备注ZK176+660/YK177+660 (F12断层附近)1783.6222.30富水区ZK177+170/YK177+180 (F13断层附近)1137.8314.22富水区 本标段内涌水量主要集中在断层带附近，

24、其富水性直接受大气降水的控制，雨季补给充足时，则孔隙水较多，而在旱季，蒸发量大于补给量，富水性较差，局部甚至枯竭；且在断层带及其影响带内，围岩破碎，节理裂隙发育，极易发生涌水现象，因此把断层带及其影响段的地质超前预报作为重点是很有必要的。3.4 地质超前预报实施方案3.4.1 地质超前预报主要内容隧道施工地质超前预报主要内容包括对地层岩性、地质构造、不良地质和地下水等的预测预报。本标段隧道工程着重进行如下几方面的探测：1）断层及断层影响带的位置、规模及其性质；2）软弱夹层的位置、规模及其性质；3）岩溶的位置、规模及其性质；4）不同岩性、围岩级别变化界面的位置；5）工程地质灾害可能发生的位置和规

25、模；6）含水构造体的位置、规模及其性质。3.4.2 地质超前预报工作流程图3-3 地质超前预报工作流程图异常异常地质调查、素描地震法TSP202/203正常正常地质雷达红外探水地质雷达红外探水异常异常正常地质超前钻孔探测正常地质超前钻孔探测3050m超前钻孔工程与水文试验3050m超前钻孔工程与水文试验收集分析判断反馈上报收集分析判断反馈上报确定施工方案确定施工方案隧道施工隧道施工3.4.3 地质超前预报总体布置规划1）首先熟悉隧道已有勘察设计资料，地表补充地质调查，进洞预报前全面了解隧址区地质情况，分析和掌握存在的主要工程地质问题、主要地质灾害隐患及其分布范围等，核实地质复杂程度分级，划分预

26、报重难点段及一般预报段。2）以地质调查法为基础，采用TSP地震法结合地质雷达、红外探测、地质超前钻孔的方法进行常规性预报。 3）重点段或地质复杂段预报做到地质调查与勘探相结合、洞内与洞外相结合、物探与钻探相结合，并对各种预报结果综合分析，相互验证，做到准确预报。4）预报实施中，根据掌握的地质情况，及时调整隧道区段的地质复杂程度分级及重点段划分并相应调整预报方法。3.5 地质超前预报阶段的划分及预报方法3.5.1 宏观地质分析地质法宏观地质预报是对一座隧道地质条件的整体性把握，目的在于确定整座隧道的难点、疑点，重点地段和不良地质作用类型和分布里程，为施工方编制施工组织设计更有针对性，使防灾、减灾

27、措施更加具体，为科学施工提供地质依据，可有效地避免盲目性；指导中短期地质超前预报的顺利进行，并为选择物探手段和物探方法的优化组合提供依据；使隧道预报工作突出重点。计划采用以下方法：1）地质复查法：通过地表地质复查，确认地勘成果可靠性及存在的问题。2）地质综合分析法：在综合分析地勘成果、设计文件、地质复查的基础上，找准该隧道的重点、疑点、难点地段。3.5.2 中长距离地质超前预报预报长度50m100m，其作用是预测掌子面前方围岩完整性情况，中长地质预报贯穿整个隧道里程长度，以期发现新的地质灾害地段，为短距离地质超前预报确定目标。计划采用的方法有：1）地质法。2）物探方法：TSP3.5.3 短距离

28、地质超前预报短期地质超前预报是指对隧道掌子面前方3050m内的预报，当中长距离地质超前预报发现异常情况时，为探明其具体情况时采用，主要在断层、岩溶、富水等预报重点段需要时采用，做好该阶段的预报对于提高地质超前预报的准确率具有决定性意义。计划采用的方法有： 1)地质法。2)物探法：地质雷达法、红外探水法。3)钻探法。3.6 地质超前预报频率及工作内容3.6.1 补充地表地质调查补充地表地质调查应在实施洞内预报前完成，在后期开展预报工作中根据洞内地质的变化情况，应再适时补充地表地质调查。对需要进行地质预报的隧道详细补充地表地质调查，结合已有地勘、设计资料，必要时在地表采用高密度电阻率测量系统进行补

29、充探测，仔细分析隧址区工程地质、水文地质条件，总体掌握隧道不良地质、地质构造、地层岩性和地下水情况，初步确定隧道的不良地质（特别是岩溶、暗河、人为坑洞等）、地质构造（特别是断层破碎带、节理密集带、褶皱轴等影响岩体完整性的构造发育情况）、地层岩性（特别是对软弱夹层、破碎地层、煤层及特殊岩土等）、地下水（特别是对岩溶管道水、富水断层、富水褶皱轴及富水地层等）存在的大致位置，初步确定隧道施工地质预报的重点、难点段。3.6.2 洞内地质素描隧道及辅助洞内地质素描随隧道及辅助洞的开挖及时进行，贯穿地质预报工作的始终。对岩性变化点、构造发育部位、岩溶发育带附近等复杂、重点地段每开挖1个施工循环进行一次地质

30、素描，其它一般地段不超过10m进行一次素描。洞内地质调查主要包括以下几点： = 1 * GB3 洞内地层、岩性的划分和描述；核对包括地层岩性、断层构造等在内的主要地质界线在隧道洞身的实际位置；进一步确定各断带及其主、次断层(包括影响带)的位置、产状，断层带的物质组成、宽度、富水程度及工程性质。 = 2 * GB3 对洞壁岩体主要结构面(断层、层理及节理、裂隙等)进行定性及定量统计量测，查明主要结构面的产状、性质、延伸长度、张开宽度、粗糙程度、蚀变情况、密度、地下水及充填情况等，并分析优势结构面对围岩稳定性的影响。 = 3 * GB3 对岩体受构造影响程度、节理发育程度、岩体完整程度、富水程度及

31、围岩稳定状态等进行详细编录，据此对围岩级别及其他地质参数进行修正，并提出有针对性的支护、衬砌或超前加固措施意见。 = 4 * GB3 对重点地段，如断层破碎带、节理密集带、岩性接触带、地下水富集带、高地应力区、岩性变化频繁或软硬相间及掌子面地质情况与地面调绘出入较大等重点地段进行核对和详细的调查与分析评价。3.6.3 中长距离预报中长距离地质超前预报原则上平均每50m100m左右探测预报一次，采用的方法主要为TSP202/203地震法，预报范围贯穿整个隧道里程。对预报范围内地质条件复杂、隧道风险级别较高的地段。 预报长度在软弱破碎地层或岩溶发育区，不宜超过70m；在岩体完整的硬质岩地层每次预报

32、不宜超过100m。连续探测时重叠长度不小于10m3.6.4 短距离精确预报（当中长距离预报发生异常时）短距离预报采用地质雷达结合红外探水法、超前钻探，在重点地段一次探测预报长度在30m以内，当有特殊情况，视现场需要适当增加测试频率。地质素描、地质跟踪编录紧随掘进进行，对重点地段，每开挖循环进行一次素描，进行核对和详细的调查与分析评价。当中长、短期确定的重点不良地质地段可能有险情时，及时在现场确认地质情况，做出临兆预报或提出处理建议。当隧道施工开挖接近前期确定的预报重点地段或中长距离预报的可疑地段时，需对异常体及其周边进行精细探测。 对于岩溶、断层破碎带、软弱夹层等不均匀地质体的精确探测采用地质

33、雷达；对地下水（特别是对岩溶管道水、富水断层、富水褶皱轴及富水地层等）的有无及其方位探测采用红外探测方法。地质雷达和红外探水两种方法预报长度在30m以内，连续探测时重叠长度不小于5m4 地质超前预报方法实施及技术要求4.1 地质调查法4.1.1 地表补充地质调查1）时间计划地表地质调查在实施洞内地质预报前进行，计划在进场进行洞内预报前两周内实施并完成，完成初步成果图的总结。在后期开展预报工作中根据洞内地质的变化情况，应再适时补充地表地质调查。2）人员安排地表补充调查参加人员为技术负责人、专业地质工程师。3）完成内容（1）对已有地质勘察成果进行熟悉、核查和确认；（2）调查地层、岩性在隧道地表的出

34、露及接触关系，特别是对标志地层的熟悉和确认；（3）断层、褶皱、节理密集带等地质构造在地表的出露位置、规模、性质及其产状变化情况；（4）地表岩溶发育位置、规模及其分布规律；4）成果及结论完成地质调查预报报告，根据隧道地表补充地质调查结果，结合设计文件、资料和图纸，核实和修正地质超前预报重点区段。4.1.2 洞内地质素描1）时间计划隧道洞内地质素描随隧道的开挖及时进行，贯穿地质预报工作的始终。对岩性变化点、构造发育部位、岩溶发育带附近等复杂、重点地段每开挖1个施工循环进行一次地质素描，其它一般地段不超过10m进行一次素描。每次在工作素描时间一般为1020分钟。2）人员安排洞内地质素描现场参加人员为

35、地质工程师、专业技术人员。3）完成内容洞内地质调查包括开挖面地质素描和洞身地质素描，主要开展以下工作：（1）对洞壁岩体主要结构面(断层、层理及节理、裂隙等)进行定性及定量统计量测，查明主要结构面的产状、性质、延伸长度、张开宽度、粗糙程度、蚀变情况、密度、地下水及充填情况等，并分析优势结构面对围岩稳定性的影响。（2）对岩体受构造影响程度、节理发育程度、岩体完整程度、富水程度及围岩稳定状态等进行详细编录，据此对围岩级别及其他地质参数进行修正，并提出有针对性的支护、衬砌或超前加固措施意见。4）成果及结论主要完成开挖面地质素描图、洞身地质展示图绘制、地层分界线及构造线隧道内和地表相关性预报图、地质复杂

36、地段纵断面图和其它一些相关资料。4.2 中长距离预报中长距离预报主要采用TSP地震法，该方法为隧道地质预报的主要探测手段，跟踪预报整个隧道里程范围。1）时间计划 根据预报计划，提前做好测试准备，并提前24小时书面通知现场做好TSP预报的钻孔配合工作。现场共需在边墙施做24个炮点，由施工单位提前施做，钻孔工作一般需34个小时，在仪器到场前施做完成。现场预报测试过程包括仪器设备安装连接、现场参数测量记录、仪器调试及24炮点逐个引爆和数据采集，共需时间约2小时。2）人员安排现场由地质工程师、物探工程师进行测试，由现场施工人员配合施作钻孔。测试时现场监理旁站。3）TSP探测的方法及仪器（1）TSP原理

37、及方法TSP方法属于多波多分量高分辨率地震反射法。地震波在设计的震源点（24个炮点，通常布置在隧道轴向与构造走向相交为锐角的隧道边墙，）用小量炸药激发产生。当地震波遇到岩石波阻抗差异界面（如断层、破碎带和岩性变化等)时，一部分地震信号反射回来（图4-1），一部分信号透射进入前方介质。反射的地震信号将被高灵敏度的地震检波器（加速度型）接收。数据通过TSPwin软件处理，便可了解隧道掌子面前方地质体的性质（软弱岩带、破碎带、断层、含水岩层等）和位置及规模。图4-1 TSP探测原理地层地层或断层入射波前反射波前震源检波器检波器隧道（2）仪器采用瑞士进口的TSP200型地质超前预报系统。系统主要组成：

38、记录单元：12道，24位A/D转换，采样间隔62.5s和125s，最大记录长度为1808.5ms，记录带宽8000Hz和4000Hz，动态范围120dB。接收器（检波器）：三分量加速度型地震检波器，灵敏度为1000mV/g5%，频率范围为0.55000Hz，共振频率9000Hz，横向灵敏度1%，操作温度065。TSPwin软件：数据采集和处理集于一体，高度智能化。4）现场数据采集（1）观测系统设计设计为24炮，2个接收器（检波器）在隧道左右边墙同时接收。观测系统设计如下表： 表4-2 地震波反射法观测系统设计接 收(检波) 器 孔炮 孔数量2个，位于隧道左右边墙24个, 位于隧道左或右边墙直径

39、45mm3845mm深度21.5m定向垂直隧道轴向，上倾510垂直隧道轴向，下倾1020高度离隧底高1m离隧底高1m位置距第1个炮孔1520m炮间距1.5m接收器R1掌子面56米接收器接收器R1掌子面56米接收器R220米炮孔S1 S2 S3 S23 S24隧道轴TA（2）仪器采集参数数据采集时，采用X-Y-Z三分量同时接收，设置适合的采样间隔、记录长度。采样前检测噪音，当噪音振幅值小于-78dB时方接收数据。激发地震波时，采用无爆炸延迟时的瞬发电雷管，硝氨炸药，药量通过试验确定。数据记录时准确填写隧道内记录，在放炮过程中采用炮点号递增或递减的方式进行，确保炮点号正确。5）数据处理采集的数据采

40、用配套的TSPwin专用软件进行处理。处理时，首先正确输入隧道及炮点和接收点的几何参数。剔除不合格的地震道。质量合格的地震道才用于数据处理和解释。根据预报长度选取合适的用于处理的时间长度。处理流程主要包括11个主要步骤，即：数据设置带通滤波初至拾取拾取处理炮能量均衡Q估计反射波提取P、S波分离速度分析深度偏移提取反射层。处理的最终成果包括频谱、P波、SH波、SV波的时间剖面、深度偏移剖面、提取的反射层、岩石物理力学参数、各反射层能量大小等，以及反射层在探测范围内的2D和3D空间分布。6）处理结果解释与评估对处理成果的解释与评估，主要根据以下几点进行：（1）反射振幅越强，反射系数和波阻抗的差别越

41、大。（2）正反射振幅（红色）表明正的反射系数，表明刚性岩层；负反射振幅（蓝色）指向软弱岩层。（3）若S波反射比P波强，则表明岩层饱含水。（4）Vp/Vs较大的增加或泊松比突然增大，常常因流体的存在而引起。（5）若Vp下降，则表明裂隙密度或孔隙度增加。解释及评估结果结合隧道地质勘察资料、设计资料、施工地质资料、反射波分析成果显示图及岩体物理力学参数等进行。综合上述成果资料，推断隧道开挖工作掌子面前方围岩的工程地质和水文地质条件，如软弱夹层、断层破碎带、节理密集带等地质体的性质、规模和位置等。结合岩体物理力学参数、围岩软硬、含水情况、构造影响程度、节理裂隙发育程度等资料，对围岩稳定性做出评价，并可

42、参照有关规范对围岩级别初步评估。4.3 短距离精确预报 采用地质雷达、红外探水法、超前地质钻探实施短距离精确预报。4.3.1 地质雷达1）时间计划地质雷达一般在TSP地震法预测的异常段、重点难点段做短距离精确探测，重点用于岩溶探测，也用于断层破碎带、软弱夹层的探测。在隧道开挖接近前期探测的异常体或重点段时进场开展探测工作。地质雷达测试过程包括仪器设备安装连接、现场参数测量及记录、仪器调试需约15分钟，数据采集约需20分钟，现场测试共需时间约35分钟。2）人员安排 由地质工程师、物探工程师进行测试，测试时现场监理旁站。3）地质雷达探测方法及仪器系统（1）地质雷达探测方法地质雷达探测是利用电磁波在

43、隧道开挖工作面前方岩体中的传播及反射，根据传播速度和反射脉冲波走时进行地质超前预报的一种物探方法。电磁波的传播取决于物体的电性，物体的电性中有电导率和介电常数，前者主要影响电磁波的穿透(探测)深度，后者决定电磁波在该物体中的传播速度，因此，所谓电性介面也就是电磁波传播的速度介面。不同的地质体(物体)具有不同的电性，因此，在不同电性的地质体的分界面上，都会形成电性介面，雷达信号传播到电性介面时产生反射信号返回工作面，通过接收反射信号到达工作面的时间就可以推测地下介质的变化情况。图6为雷达工作原理及其基本组成。图4-4 雷达工作原理及其基本组成（2）仪器本项目采用雷达设备为拉托维亚进口的Zond-

44、12e GPR地质雷达，采集与分析软件为同一软件包，与本探测仪器系统配套。地质雷达探测系统的主要特征参数如下：主机：量程：50-2000纳秒；发射脉冲重复：115KHz；扫描速度：56次/秒；采样： 128，256，512 /s。增益控制范围：0-80dB；动态范围：128dB。滤波：用户可选；检测模式：连续；A/D转换: 16位；数据传输：以太网接口。输入电源：12V充电电池，10.513V；电池容量：6.5Ah；消耗电流：0.7A。尺寸：35305.5 cm；重量：3.0Kg。选用38-75-150MHz变频天线。4）现场数据采集（1）现场测试时选择合适的天线频率，确定介电常数。（2）测线

45、按“井”字形布设，测网密度、天线间距和天线移动速度应能反映出探测对象的异常。（3）选择合适的时间窗口和时间间隔，采用连续测量方式进行测试。（4）现场测试时排除、避开电磁干扰物，不能排除或避开时做好标记。（5）测试时对观测到得不良地质体和地下水做好现场记录。 5）数据处理及成果 采集的数据通过与本探测仪器系统配套的分析软件包进行数据分析处理。 处理时，选择清晰的雷达剖面进行分析解释，通过编辑、滤波、增益，复杂时进行道分析、FK滤波、正常时差校正、褶积、速度分析、清除背景干扰等处理。结合地质情况、电性特征、探测体的性质和几何特征综合分析，必要时做雷达探测的正演和反演模型。最后形成雷达探测报告。4.3.2 红外探水1）时间计划红外探水一般在TSP地震法预测的地下水异常段、重点难点段对含水体做短距离精确探测，重点对地下水（特别是对岩溶管道水、富水断层、富水褶皱轴及富水地层等）的有无及其方位进行探测。根据经建设单位审批的地质预报大纲及当月预报计划实施。在隧道开挖接近前期探测的异