隧道及地下工程超前地质预报技术介绍

隧道及地下工程超前地质预报技术介绍1国内外历史及现状1.1超前地质预报的重要性突泥、突水是隧道建设中的主要工程地质问题，甚至为制约隧道建设工期及能否安全运营的关键。如雅砻（long）江锦屏二级电站地质探洞施工曾三次遇到特大规模的高压涌水，其中探洞3948m处突水射程达35～37m，流量0.61m3/s，，冲毁施工设施，疏干地表岩溶大泉，致使使用该泉水发电的电站关闭；衡广复线大瑶山隧道（14.295km）涌突水，冲毁施工设施，淹没竖井，延误建设工期，引发地表岩溶塌陷、水源枯竭、居民生产、生活用水困难等一系列的环境地质问题；衡广复线南岭隧道，施工时地表水通过岩溶裂隙下渗，多次发生涌水突泥，导致地表塌陷、井水枯竭、河水断流；2006年1月2l日10时50分，宜万铁路马鹿箐隧道出口平导PDK255+978.1，即距洞口3152m处的掌子面拱顶突发透水事故，15分钟内涌水量达18×104m3，造成重大人员伤亡和经济损失；2005年12月22日14时许四川都江堰至汶川高速公路董家山隧道发生瓦斯爆炸事故，造成44人死亡，11人受伤；日本东海道干线旧丹拿隧道（长7.84Km）1981年开工后曾6次遇到大规模高压涌突水，最大一次达3.3m3/s，水头高达1.4Mpa，贯通时总涌水量达l.63m3/s，致使该隧道建设工期达16年之久；日本的万之濑（1ai）川引水隧道（8.2km），在施工中出现严重涌突水，最大水量2.4m3/s，水头压力高达1.45MPa，致使5次改变施工方案，延误工期近2年；1992年竣工的辛普伦双孔单线隧道是穿越阿尔卑斯山的第四座特长隧道，施工期间发生的特大规模涌水，涌水量达13.4m3/s，水温高达47～56℃；前苏联的贝阿铁路北穆隧道（长13.5km），最大涌水量达60×104m3/d。这些工程事例表明岩溶和涌突水给工程本身和周围环境造成极大的危害。准确预报施工前方地质条件是隧道建设的迫切需要，是确定工程对策、工程措施的关键，是工程施工安全的前提，是控制和合理运用工程投资的重要因素。1.2超前地质预报发展的历史及现状超前地质预报近年来在我国成为一热点技术，隧道及地下工程界对此非常重视。国外早在二十世纪四、五十年代就开展了隧道施工超前地质预报工作，日、法、英、前苏联、德、美等早己将其列为隧道工程建设必须开展的工作。我国自六、七十年代修建成昆铁路线时开始开展此项工作。八十年代以来，国内外隧道施工超前地质预报技术得到了长足的发展，尽管如此，还没有哪一种仪器和设备能解决所有的地质问题，预报理论与技术仍需完善，仪器和设器仍需不断更新改进。直列现在，我国还未有一部国家、地方、部门专门关于超前地质预报方面的规范，仍属于半科研半生产性质的技术，大家在工程实践中仍是探索着前进。2005年中铁隧道集团主编的行业规范《客运专线铁路工程隧道施工技术规范》第一次将超前地质预报技术作为专门章节列入，现正在送审之中，尚未发行，我院负责该章节的编写；2005年我院编写的《岩溶地区隧道超前地质预测预报工法》通过集团公司级评审，鉴定为集团公司级工法；受铁道部的委托，我院正在编写《铁路隧道超前地质预报技术指南》，尽管时间很紧，压力很大，我们作为一种荣誉任务要尽全力编写好，不仅要体现出我院的水平，还要体现出我国在超前地质预报方面的发展水平。很多人在问，目前经常采用的预报手段到底有哪些、原理是什么、有哪些优缺点、适用范围如何、在工程中该如何选择、准确度怎样?带着这些问题，今天与大家共同探讨。2超前地质预报的目的、任务及工作内容2.1超前地质预报的目的及任务1进一步查清因前期地质勘察工作的局限而难以探查的、隐伏的重大地质问题，进而指导工程施工的顺利进行；2降低地质灾害发生的机率；3为设计变更提供地质依据；4为编制竣工文件提供地质资料。2.2超前地质预报的主要工作内容1地层岩性，特别是对软弱夹层、破碎地层、煤层及特殊岩土的预测预报；2地质构造，特别是对断层、节理密集带、褶皱轴等影响岩体完整性的构造发育情况的预测预报；3不良地质，特别是溶洞、暗河、人为坑洞、放射性、有害气体、高地应力等发育情况的预测预报；4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预测预报。旗3鬼顷超前地质预报步的主要手段赌3啄.追1押超前地质预报镰方法的分类摸超前地质预报庭的方法主要包赤括：奶1御地质分析法，缘包括地质素描医法、地层分界宋线及构造线地如下和地表相关炉性分析法、地继质作图法等。泊2饮超前导坑预报烧法，包括平行妙导坑法、正洞轮导坑法；只3揭超前钻探预报扫法，包括深孔版水平钻探稿、源5悉～谦8m肠加深炮孔探测炉及孔内摄影；精4君物探方法，包践括约TS场P停隧道地震波反喝射法煤、吃HS欣P穴声波反射法、次陆地声纳法、肤负视速度法、六地质雷告达、盏红外探测、单丙孔和跨盆孔洞C翅T挠等。首3.2芽各种主要预报聋手段月逗地质分析法群壁.1悦地质素描法1、原理撤利用地质理论巩和作支图忌法，将隧道所印揭露的地层岩伴性、地质构造岗、结构面产状丛、地下水出露祖点位置及惜出水状态、出码水量眼、煤层、溶洞堂等准确记录下颈来并绘制成图拖表，结合已有墙勘测资料，进脱行隧道开挖面虫前方地质条件秀的预测预报。2、优缺点已该方法设备简外单死（痛地质罗盘点）往、操作方便、日不占用隧道施机工时间，提交吸资料及时，且犹能为整座隧道碧提供无完整磁的地质资料，万费用低，但对帜与隧道交角较清大而又向前倾吗的结构面容易尝产生漏报，对披操作人员地质杀知识水平要求渡较高，一般要亦求地质专业人舞员来完成。帮推.2纤地层分界线及别构造线地下和相地表相关性分椅析法孟用已开挖隧道聋段地层分界线丧及构造线在地女表的反映预报朵尚未开挖段隧封道地质条件，闸预报距离长，雕施工有充分准隶备时间，不干脸扰施工，工作引可由专业地质圈人员完成。算（绝层序、层厚、把标志层再）头禽.3症地质投影作图彩法蛮利用地表观测稍到的断层、岩识脉等产状，投柔影作图给出该锻断层、岩脉在予洞轴上出现的页位置。文超前地质预报份的主要手段妨地层分界线及殃构造线地下和希地表相关性分轧析法、地质投崇影作图法畅棒超前导坑预报村法走收.1外平行导坑法铁平行导坑法是垮在隧道正洞左颂边或右边一定扔距离开挖一个酸平行的断面较写小的导坑，以铜导坑中的啦地质情况肌通过地质理论垃和作图法预报希正洞地质条件和的方法。平行珠导坑的作用很杜多滨（胸如排水、减压大放水、局改善通风世条件、增加工局作面及探明地莲质条件等爸）笑，地质预报只毫是其中用途昂之拢一颈，一般只是当动设计图纸中浸有平导巨设计的才采用辨该法，因其费认用极为距昂贵隶。伙正洞导坑法是丈在隧道正洞中像某个部位开挖简一个断面较小咸的导坑以探明辩地质情况的方梅法。该方屡法较平扑行导坑法更直菌接、更准确。凉正洞导坑可作首为隧道施工工趟法的一种，既大开挖了隧道，姐又探明了地质掉。临肾超前钻探预报品法勤缴.1识深孔水平钻探1、原理储超前地质钻孔叫是利用水平钻骂机在隧道掌子跳面进行水平地扫质钻探获取地处质信息的一西种超前预报骤方式。下图是司某隧道复杂地弟段水平铺孔布暗设力式图，钻法孔挣纳入了施怪工闲工序，菌每调30m宏一走个循环，代纯钻时间然5般～光9伍小时，辅助符时封间缩1~跃2奥小时汽，干扰施赖工时沟间通6~1停1向小时（坛约糟7界～昆1未3歇％煤）期。色（宁仰角、伏角、忧外刻插角）（海根据需要可有泊多种不槽同蓄的浮布置方式和雅钻孔个数构）2、优缺点优点：棍①丙可比较岁直观互地告诉我们钻撞孔所哲经过部位箱的地层岩性、唯岩体完整程度辆、裂隙度、溶压洞大小、捐有没辈有水以及可测俊水压请高列低等。锈②引煤系地层可进验行孔内煤与窗瓦斯环参数测定，采强取适宜防治措挽施，防治煤与阔瓦斯突出危险壮性。莲（怕《铁路瓦斯隧岔道技术规范》饭（惨TB膜10120译一剩200末2魂））貌③港与罚物探悬方法框相比，它结具有直观用性、客观性，泉不存在物探手铜段经常发生的姑多解性、不确基定性。缺点：昌费用贪高、占码用隧道施赠工时间长，且岔资料廊只是兼一孔之见。感（扬理论上讲，由陈于溶洞发育的郊复杂性、多变技性，付几个钻变孔也槐难扒10乓0羊％地把掌巧子以面前吵方转的管道岩溶提磁前揭露预报出稼来。财）笨耕.2轨加深炮孔探测靠该方法是利用饲风钻或妥掘煌岩台车在隧道店掌充子面钻水平小舅孔径的浅孔获唤取地质信息的踏一种方法，它左是王（税岩溶发育区指）些对深孔水平钻顺探的一种重要记补充，因其数蹦量较多，有时济效果是非常明倚显的。与深孔库水平钻探相比悔，它具有设备外简单、操作愉方便窜、赞用低、占相用隧道施工时利间短，可与爆戚破忧孔息同时施作，只止不过其深度较蛮爆破孔粗深滚2复～期6钉m虑而已。这样，苍风钻探测深度墙总是超前每循贡环爆破进拌尺骨2封～雅6今m妻，保证施工安着全。啊缺点是孔浅，布且不能取岩芯欺。子卵.奖3抵孔柔内摄影乏目前用的比较阔少，中科院武卧汉岩震土寿研究所在这方腰面经验比较丰咳富一点。门纪物探方法稠（邪包指括捉TS骄P献隧道地震波反亮射法炉、乡HS帅P祸声波反射法、偷负视速度法、仗地质雷达、红欠外探测、单孔屈和跨随孔钢C丽T侧等晒）箭杯.1志TS顾P谅隧道地震波反磨射法校TSP202裤（撒TSP203妈）胜超前地质预报浆系统是专门为苦隧道与地下工躬程超前地质预俘报研制开发的龄设备，它为方便便快捷地预报园掌子面前黑方签100~鞠350m彩（洋围岩完整时可座粗略预报掌子棒面前方宴500m丰以上档）慨范围内的地质欺情况提供了一笑种强有力的方动法和筝工具蜻。禾l活、预报原理韵（捞可以放一录像底）柄TSP202倦（厦TSP203监）袭超前地质预报谢系统是利用地练震波在不均匀椅地质体中产生素的反射波特性阻来预报隧道掘吧进面前方及周森围合临近区域地质澡状况的。它是牌在掌子面后方脊边墙上一定范按围内布置一排兰爆破点．依此傻进行微弱爆破斥，舰产生的地震波籍信号在隧道躁周围道岩体内传播，怪当岩石强度发租生变化时，比产如有断层或岩套层变化，信号枕的一部分被返滋回。界面两尚侧外岩石的强度差承别越大，反射名回机来的信号也就坊越强。返回的伍信号被经过特唉殊设计的接收智器接收转化成辉电信号并进行滥放大。根据信窝号返同的时端间素和方向，通过旷专用数据处理厚软件处理就可高以得到岩体强福度变化合界面的位置及禾方位。遇2光、优缺点及适抖用范围熔①振适用学范围广氏无盒适热用于极软岩至惕极硬岩的财任何地质情况产。价②勇预报距离长肝勿能预报掌子絮面前旁方小100吸～泄350m帝范围内传的地质状况，晚围岩群越硬越完整预锅报长度就越大攻。胳③盗对隧道施慌工干痒扰小虫每它可连在傻隧道施那工蝇间隙进行，即仪使专门安排此横项单工突作，也依不斤过集3摔0杰分钟左右。浆④躺提交资料及时棍筒在现场采集勤数据答的第享二设天即可提交正侍式材成果尼报告。它设计肢了一套专宝用设处理戴软件协，将复杂多蔬解泉的波形分析转贡换为鸡直观抄的役单一解政的波形能警量演分析舱图蚕。提④宿将隧道顶束部突和底部的波形残能皇量分析图分析冈确定之后，睡就可得出断层猴破碎带、软弱梢夹层或其它不坛良辉地质师体相对于隧道某的江空间位置求，伤计算机敬就会自动绘出依弹性波速度愿有育差异的地质界津面相骤对于资隧道轴线的环地质久平面撇图献和纵断触面图行。插⑤还预报浅准确裁性袄注装其预报地质体乡距离枣掌子面的位置察是根寄据镰2屑4泡个爆破孔与接翁收器之延间比的弹性波烈速度摊的平均值和地许质体反射波到螺达接收器的时蜂间欢来码确定的，集由于慢弹性波速度的原差异昆而宜导致地质体预氏报位置狼与蚁实际情况扶有地所差异。问⑥烂预报精府度略菜脖它所能反映出扮的地质体的宽荣度是根据采样忠间扫隔和岩体弹性东波速度来确定狮的，如采暖样间瓶隔属取签80撤μ选s雷，弹性波速度默为买5000勤m/港s奥，则能预报出奶的地质体的宽同度为漠0.4患m饭。甚⑦筹预报断层、弱女硬岩接触点面孩等面状结构反喊射信号较为明刺显，而预报溶弊洞等点状地质挤体则不尽如人镇意响，铜因其预报原理必和计算模型是膝以平面为计算演依据，对小型介溶洞反映不明京显。陵替.2壁HS夺F店声波反射法好该方法是利用藏声波在地层中短传播、反射，择通过信号采集鹿系统接收反射夏信号，根据波妹的传播、反射探理论岩计算判释隧道旨掌子面前方反割射界面首（疑断层破碎带、疑软弱夹层等剩）娘距隧道掌子面张的距离来进行届预报。沫其枯原理朵与适TS释P沸相一致，现场皮采集信号时要取求没有其它震低动源。翼HS厦P骤可以预报掌子腥面前戚力魂5氧0棍～衔100话m诵，还可用于利伯用超前平导对奉正洞未开挖段吴地质情况的预裤报。竿磁.3奖红外探测宽l遣、基本原理：鹅红外探测属广刘义遥感技术，吵它建立在红外堵辐射场的基础宝上。地球上一旷切物质，每时浆每刻都在向外翠部埋辐射红外电磁健波，并形成红剪外辐射场。物弹质在向外部发承射红外辐射的葛同时，必然会柏把它内部的信聋息文传递甩出来，因而根未据场的变化，义即探测曲线上辽所出现的异常胃，提前发现隐事蔽的灾害实体膜，从而预防灾译害的蛋发拍生。红外辐射像场理论应用于辽隧道地质预报拦中，就是，当敲隧道外围空间渴和掘进前方存牌在隐伏水体或平含水玻构滔造时，隐伏水供体或含水构造间产生的异常场此就要叠加到正绢常场上，使隧拍道内的正常场团产生畸变，根生据拱顶秃、谎隧底、边墙、华掌子面探测曲白线、测批量取数据牢的愧变化就能确定唤隐伏水体或含逼水构造所在空顿间屑方位。如右图围是旧某隧道某里程俯掌子面的探测躺结果贺图，据此图可蜻判定掌子面前影方存在含水构禾造。弱2震、优缺点及适葱用监范围优点：针仪器小巧轻便爷．操作简谎单，驳可他实现全空间队全方位探测，浙能预测隧道外家围赵空陶间苏及掘进面前从方积30m忍范围中内是否存在隐秤伏水体或含水榴构造．基本不蛮占酬用隧道施工时林间痰，资料分析简赵沽、快述、次直贸观。缺点：挽它革只秆能告诉探测点皱前方拨30缝m稼范围啦内模有没有酱水，代至于筹水己量疫大小、水体宽室度及具体刷位奶置等则难以说豆清，饼也就是说目前谁红外探测只限华于堵定倘性卖阶段东。适用范围：同适用吨于蹦任何地层中定集性宇判断个探测点前隐方帖“蒙有没有您水撞”屿及水体存在方族位。术姿.慧4密地质雷达1、预报原理颈地质雷达婆采在用的是时间域私脉冲雷达，其股理论基础为高子频电磁波理论霉。工作方式是堤以宽频带短脉料冲处的扒高频痛电狭磁波的反射来椒探测目的体。允雷达系统向被岗探测物发射电亭磁脉冲，电磁栽脉冲穿过介质庭表面，碰到目陕标物或不同介头质之间的界面众而被反射同来嘴，根据电磁波括的双程走时的管长短位差暑别，确定探测罢目标的形态及庆属性，结合工会程地质理论分绘析达到对埋藏联目标限（先地质体萌）息的探测与判断信。侧2纷、优缺点及适隶用范围娇①醉目前国内还没降有为隧道超前拨地质预报而专仍门设计制作的占地质雷达，仪习器密封性差．侧洞内不易防水位、防潮、防尘梁，易造成仪器膛损坏，特别是婚没有专门的天堆线，操作起来除费时费力，且胀效果不好。泥②芽探测距离太短纷，一次只能探谊测跳5葛～酒30m泻，与目前隧道帝每天开挖接砖近累1晓0阅～缝20m绝的速度极不匹困配。旦③械隧道内的环境泰条件与地质雷绿达的理论基础储一半无限空间际不吻合，加之起洞内钢拱架、膛钢筋网、锚杆充、钢轨等金属早构件的影响，孕探测结果一般掉不太理想。填④灯就目前的技术签水平而言，地堂质雷达采用高春频率的天线作础为隧道砼衬砌般质量无损检测领的手段仍是比载较合适的。厅⑤教地质雷达在地震表探采测尸5中～锦30m付范但围继内的地下地层夏或地质异常体煮（弃溶洞、土洞、拒断裂、空隙等呢）祥反射信号还是赏比较明显的，玉也是一种比较顾理想的手段鄙；汤灰岩地区隧道让铺底前采用中删～低频率的天车线作为探明隧舞底隐伏岩溶洞袍穴的手段仍是铜大家经常采用敬的。炎⑥谨岩溶重点发育绑地段，有时也化用地质雷达对降掌子面前方和潜边墙外侧岩溶挎洞穴进行探测江。端私.5思陆地声纳法l、预报原理鹅陆地声纳法查是议“惯极小偏移距高病频宽带弹性波拿反射连续剖面织法干”甲的简化俗称，配其基本原理也帅是地震反射突法涝。它是在隧道绢掌子面上用锤煌击琴方管式产生弹性波弄，并在激震点辽旁用检波器接扇收。弹性波向纳掌子面前方传治播，遇到断层贩、大节理、岩慎脉、溶洞及其泛它不良地质界胶面会产生反射薄，由检波器接腿收到这些反射脑波，就能反映导前方的不连续词面。2、优缺点柱①刊仪器为国产设金备，价格涨便宜，工作费饺用赔较低。抛②塘仪器设备轻欺便蛾，采用锤击透方押式欠（而不是印爆炸方式贫）示激发震波，操翼作简单。孕③累现场总施测时摊问笼3阔0脸～口5喷0圣分钟。食④啊实践认为每次缠预最报洲80鹰～奋100m柿是脏比较合理的。叠妙.6槐跨孔声波装C柄T岂成像法含跨骆孔声波皮CT务是通过探测成矩像确定钻孔针间变岩体结构等情育况，借助医学舰界佳x及射线断层扫描泽的基本原理，秃结合绕岩土的物理力备学性质的偷相浇关分析，采用普射线走时和振蕉幅来重构岩土陶内部声速值及蜓衰减系数的场蛙分布，通过像镜素、色谱、立田体网络的综合草展示，达到直玩观反映岩石席（视体搜）悟内部结构图像扩（轻如岩溶洞穴肝的位置区、规模及充填挖特性等余）秩之目的。项专阔用处理软件：瓦声波谋CT枯探测的物理前墓提是：具不同搂物性差异的介傻质，声波在其跨内部的韵传播佩速度不同。该趴方法蔽通过朱密集对穿的测涨试方式，计算虏并模拟测试剖浇面内部的物性音差异情况，结查合现场地质分咽析，从而达到滚对逝测试哲剖面范围内的幅地质体进行直剑观的三维图像烛描述。爸扎.7侍数码成像技术l、原理欲这是一项具有义高科技含最和画发展前景的技坚术一信息技术渐在地下工程中犹的具体应用。寒它可利用掌怎子面影超前钻孔或隧联洞已开挖段坑害壁的焦画吓象情报，用猛计算拘机数值处理等尾方法，进行相李关处理，就能醒进行洁施工阶段怜围岩级别的判额定、掌子面前齿方地质情况预腔测。2、优缺点费该方法设备简买单，仅仅需要博一台或几台较宿高分辨率的数访码相机及相应晋的附属配件。忆该项技术在命我国据尚处于引进研投究阶段。涌疯其它幼险.1讨声监测法现岩石受力过程砍中出现的微破栽坏会在岩体中纷引起自然声振设动，随着岩体厅破坏程度的发订展，到将要罪破坏禾的短时间内，辈这种声响会增锋大，单位时间掏内的声响次数真也会增加。据盆研究，顶板冒余落前还发出一趋系陶列人忽耳听不见的声赔音一超声波，咽如果这种声响登频率越来越大贵，接着急剧变塔小，顶板就有挽马上冒落的危千险愉。根据芳岩石产生微破绣坏会在岩体中引引起声振动及朱冒顶前声响频胳度产生异常变削化的原理，采且用仪器去监收楚或监脸听这类声振动拍，据以预报岩队体发生破坏的带可能性和时间得，以便及时采演取安全措施的缓方法叫做声丝监测法。毕这种方法利用坐压电效应灵敏翠的材料做成接箭收换能器捏（让声响探头涂）遭，将其放在钻屿孔中或直接粘脸贴在顶悼板上，拿它能将岩体中鹅微弱的声振动仇转换成电信号棚，经电子放大颂器放大而为观骑测人员直接听暮到或进行熟自谨记，嚷以监测芳岩体中声响的尺异常变化。声悼监测法对声发粉射活动比较显年著的坚硬脆性称岩石效果较好需，而对软弱岩教石不释太理想。床说.2聪声探测法沉通过人政工馆发出声波或超缎声波，脆测量宋它在岩体或岩静石试件中传播绢速度、相位、证振幅、频率等叛的辣变化，用溪以确定岩石力价学性质、岩体忌应千力等的票方瓶法称为声探测戏法。目前用声射探测法可确定交岩石的弹性模未量寒，确定诸岩体的裂隙性店（冷破坏程度投）为和破裂带穷范围葡，当应力与声若速有固定关系夸的情况物下肠，还可根据声朗速测鬼定岩制体应力。目前题声探测法比较廊成功的是用置于篮测动弹性模蓬量壤和破裂带范围犯。触4掘工艺铅流程孤及操作要点印4.1泻研究既有饮资料测，制定榆预报方案飘首先漂，研究苍既有区域淡地质、中工摧程地质资料，棒必要时到地表村补充测绘，以巧达到对痰整麻个地区地质血情况有椅一个比较全面驳和深刻的认识精，地形地貌、捎地层岩性、地唐质构造、不良费地质及特殊地壳质、地诸下驶水发育情况、套隧道的主要工斑程贫地质主问题等，通过见对这些资料的乘分析和把握，奏制定预报预案佳，针对不同地侵段的地质情况如进行地质预报固重要性分级，秀不丘同绣级别的地段采旺取不同的预报描手段，以达到豪既预报准确又何节省有限预报笔资源的网目调的。励根据地质灾害赚对隧道施付工田安全的危害程星度，分为以下绩四级：乒A昆级：存在重大工地质灾害隐雪患流的地段，如大夹型暗河系统，珍可溶岩与非可劲溶岩接触带拿，白软弱、破碎、忍富水、导水性牧良好的地层和诞大型断层破碎讯带，特殊地质宏地段，重大物累探异常地段，备可能产生大型卸、特大型突水两突泥地段，诱律发重大环境地料质灾害的地段腾以及高地应力驶、瓦斯、天然蛮气问题严重的辛地段以及人为岗坑洞等。敏B歪级：中、小型毕突水突泥地段宅，陵较大物探异常站地段，断裂带就等。耀C绞级：水文地质邮条件较好的碳裕酸盐岩及碎屑痒岩地段、小型踩断层破碎带，历发生突水突泥推的茎可能性较小。式D药级：非可溶岩幸地段，发生突疮水突泥的可能穷性极小。党根据不同的地鸟质灾害分级，钢针对不椅同类型栋的地质问题，乳选择不同的方荣法和手段开展株超前地质预报庭。北不同地质灾害猾地段的预报方恶式为：烫A厌级预报：采用挪地质分析法兄、求TS劳P捧隧道地震波反授射法锅、均HS尺P纱声波反射法、手地质雷达、滚红外探测、超预前水平钻探等妄手段进行综合岩预报。首先以尘地质分析法进歇行长距离预测办预报，然后采棚用中长距固离肯TS枕P商或散H逝S男P吼和一种或几种层短距离物探方艳法相结合进行楼预报，同时进惩行多孔超前钻康探探查。因B育级预报：采用两地质分析法蝴、称TS盘P陵或扎HS半P旷，辅以红外探森测、地质雷达矿，进行必要的锡超前水平钻孔归。当发现局部坐地段工程地质警条件较复杂时终，盛按姓A训级要求实施。唯C名级预报：以地留质分析法为主绢。对重要的地堂质抢（腿层涉）宪界面、断层或态物探异常地段捕可采捞用种TS奋P锁进行探测，必独要时采用红外桶探测和超前水色平钻孔。监D蔑级预报：采用刮地质分析法。检4.2王长距离预报垮长距离预报主代要采用地质分壤析法，根据地拥面测绘和其它签基础资料对隧具道通过区的地再质界线、地层喉岩性、地质构染造、狮围盛岩级别、储水信构造、富水规生模、岩溶发育韵规律及特征、酷其它不良地质泽及特殊地质发哗育情况进行长鞠距离、宏观预仓测预报，预报编距离一般在掌状子面前债方蝶200夕m植以上，并根据对揭示的情况进筑行不断的修正首。盈地质分析法，铜包括严地质素描法、警地层分擦界干线及构造线地竹下和地表相关眉性分析法、地贱质雷作男图法等。赌地质分析法，佛应编制猫资料秤：坑l杨、掌子面素描谢图射2序、隧道与导坑笨地质展示近图骨3四、导坑预报正抄洞平面雾图已4栏、地层分界线杜及构造线隧道柳内和地表底相关韵性分析预报图匹5冲、特殊地段纵碌、横断曲图沸6招、驼各种耕监测懒和测试资料裂7幕、溜有关摄影和影端像资料拨8浓、锁隧道竣工工程滤地质纵断面光图立4浙.3狱中长距离预报滩中长距离预报尸是经在眉长距离预报的辰基础焰上采用繁TS慨P曾或济HS财P乱、深孔水平数钻房探等对掌子面栗前疮方惊3糟0饭～防20愿0m想范围内的地质葱情况作进一步较的预报，如溶跟洞、暗麦河缘的位置、规模杜、充填情况等盆作较为详细的忌预报。在岗复杂丢地段应增唤加浑T楚S图P轰或阿HS悄P燕预报次数灾，缴TS沫P女每次预报有效适长度弟100易m恶左右，需连续撤预报时前后两甘次应明重域叠宇10丙m目以上琴，所HS棒P搬每次预报有效粮长度应喘在冷50番m更左右，连续预娃报时前后两次渔重叠长度应大宣于帐10嚷m济，哥以便礼前后谈两砍次重复地段对肚比分析，另随蠢着预报距离的航增大，地质异伏常带的位置和佩宽度误差也在馆增大。梅TS令P刊隧道地震波反穿射法预报应编来制探测报告，煌内容包括探测注工作概况、地回质解译结果、凑分析处符理波绞形图、频谱图忆、深度偏移剖始面图、二维成中果显示图及岩点体物理力学参冠数表。习HS呆P冤声波反射法预是报应编制探测袋报告，内容包滚括探测工作概斩况、地质解译站结果、原始记指录波形董图、羡经过处理用于娃解释的波形曲谊线。替4任.拦4薯短距离预报株短距离崇预报是在中长存距离预报的基吉础上采用掌子慎面素描、查红外辰探测、地质雷贿达和超前钻孔魔等方法进栽行预报，比如灰掌子面前廉方欺30没m识范围内有无水昌、在哪个方位隙有水、掌子面淘处地层岩性、培地质构造及暖岩溶踪发育情况等，检对以上判断可绘能有突泥、突坚水和其它有害猛地质情况的地货段进行钻孔验稿证。是韵地质素描些随开挖及时进新行，地层岩并性录变化点、构造袄发育部位、岩侵溶发育带附近慈应每开挖循环绩进行一次素群描，愚其他地段也应墓每记10南~20败m基进行一次素描档，进行掌子面昨编录，结合地商面地质体投射只，预报前方的产地质情况银。显地质素描包括俊正洞、平导和前辅助导坑洞怒壁披及掌子丽素描单，其主要内容矮包括：辽（骗1写）工特程地质啦1舒）候地层岩性，包绸括地层泰时代嘴、岩性、岩体券产状等书；配2倡）上断层，包括断戚层性质、茄位置廊、产状、破碎毕带宽度及构造柿岩划分，并进排行断层带岩体炸的稳定性叹评价。逮3抄）目节理，包括节蕉理产状、密度妄、宽度、延伸随情况、节理面敬特征、力学性道质，分析组合寺特征、判于断闸岩体完整程度忧；寻4番）汤岩溶缩，她包括岩溶规模腊、锈形蚁态、晕位置箩、所属地层和粘构造部位，充英填物成分、状厨态，以及岩溶待展稍布深的空作间斩关系。睬5途）愚塌方，应记录挂塌上方厨部位、尖方辛式与规模及其劝随铜时间骄的变化特征，迹并骤分析产生塌方皆的地质原因链。锹（京2防）茅水文揉地质渡1脏）译出水点位置、那出水状态、水蜻量著、水压、水温请、颜色、泥砂错含量测定，必娱要时进行长期誓观测粪；道2款）情水质分析饭，谜判定水对建筑鸣利料的腐蚀性载；神3阅）护出水点和地层惭岩性、构造、中岩溶、暗河等辅的关系分析；淘4碗）月必要时进行地歉表相关气象、塌水文观测，判猪断洞内涌水与钩地表径流、降痕雨的关系；晴5新）败必要时应建立漠涌突水点地质暑档案。辈（睡3摇）尼摄像和影像业隧道玻内重要的和具醋代表性的地质饶现象如溶洞、擦暗河等应进行雷摄像或录像。肯母红外探测敌原则沸上诉可以轿定性预报掌子再面前方歼30m锦范围内有无地园下水普，赞因其体积小、浮操作方便、数影据直观、不占斧用施工狐时间厘，可以散20m代预报一次，前绿后两次重叠长听度但10m甘，以增加对比稿分析。红外探争测预报应编制同探测报告，内朴容包括探测工谷作概况、地质铁解译结果、掌多子面探测数据忠图、左右边墙侮及拱顶三条测律线个的圾探测曲线图。筐追超前地质钻探移超前水平钻孔友，需要时施做澡，一般每循辽环乖30~畅40m舍；断层、节理热密集带或其它伐破碎富水地层谷每循环可只钻围一孔驳；岩溶发育区夫每循希环蚕3前～销5瓦个孔，当钻到牵溶洞时可适当额增加，并可采址用地质雷达及帽其它物探手段隆进行精细探测赖，以满足溶洞丰处理所需资料套为原则寇；极也可进行深孔袖钻探，比如每罩循环找钻乎10跪0押～飞150m肯，养但随着钻孔深伤度的增加，钻竹具下垂加大，绝孔位易偏离设榴计值皮；再岩溶地段钻孔卸应终孔于隧道服开挖轮廓线以艰外抽5壶～湾10m授；孔口按计算部应安设一定长活度的孔筹口喇管，并安设闸准阀，揭露大量麻地径下须水时及时关闭删闸阀，使地下阁水始终处于可酸控状态，以便社有萝时间快制定和采取有屠效处理措施；桨连续预报时前粘后两循环钻孔枣应重谦叠闸5~扶8m挥；煤层超前探盏测钻孔按《铁到路瓦斯隧道技款术规范》瑞（洽TBl012死0~2002刮）证执行；为减少发粉尘污染，保谊护操作人员身炸心健康，应采昆用水循环钻；企若钻孔主要是慰探测有无地下脱水时，为提高笑钻进速度宴，减少工想序时间，可采惨用冲击钻康，缺特殊地段应采得用截回堵转取芯钻，以膝便对岩心进行袜鉴定。超前水途平钻探预报应随编制探测报告斜，内容包括工贯作概况、钻孔吨探测结果、钻罗孔综合柱状图升。裳抹加深炮孔探测失由于隧道开挖猜炮眼数量较多稠，碧且扭风钻或店掘塌岩台车打眼比仗较方便，在每停循环掌予面对趣其中的几个炮缎眼加深蚕至诊5惯～棕8m嚷作为预报探测国孔，实践考证明句会收到较好的撞效果，可探明溪掌子面前方地抬质情况，使掌馆子面前方总有美3~注5象m馋以蚊上的岩盘，避飞免或减少琴隧道突泥、突拍水事故的发辈生。通月地质满雷达浓目前地质雷达得用于地质滚预报主要评在岩溶发育赴地区膛探测溶洞，在胖非岩溶地区很仇少用于地银质预报。荷在岩溶发育区灌原则上应连续枪重叠麻式预报，但因梦每次预报距离蛾较短扫为炭5滔～网30衡m匠，预报准确度诞不怕太腥高沿约芒3袜0工％，且占用施纲工循时间缸较长，环一注般在隶很可能有溶洞源的地段探测溶工洞的发育部位旱、规模大小、土走向等，站称之为精细预信报。地质雷达律法组预报应惭编制探测报告膀，内容包括探仅测货工凳作概况、果地质乡解译德结果园、测线擦布置图（弹表邮）作、探测剖面图绍、采集及桑解释曾参数。叶4闹.5悲地质综凡合攻判析墙地质综台判析责是综合超前地丙质预报方法的萌中枢，它对以级上所采用的各扬种预报手段获台得的资料疯进行归纳兽、分析、对比斩，提出最终预逆报结论和社工取程措施建议，奖指导施工。综先合分析探测报潜告，内容包括傅工作概况黄、女采用浴的各种预报手承段及预报复结果挡、相互印证情慨况、综合分析慨预报结论、施济工娱方法和施工技辱术洽建议。文超前地质预报伴的结果应体现笼出及时性，有傻异常情况时应示及时通知决策粥部门和施工单和位，及时歌采取措施丈，使溶洞、暗蓄河、断层破碎尝带等不良地质队体始终处于可法控状态；在预崖报前方地质情轨况正常的情况诊下，愁亦粘应尾将预报结果及暗时通知决策部分门和施工单位近，使其安排正坏常施工工序，即组织正常施工唉生产。5材料粉超前地质预报栏主要是通过仪板器、设备、观疾察分析判断掌胁子面前方的地蠢质情况，所用挤新型材料较惹少。鼓TSP20乎2揭或承TSP20锅3果采用爆速大艇于校6000亚m/趁s吸的烈性炸药苹效果退较好，比如黑显索金、己TNT丧炸药。6机具设备7劳动组织间超前地质预报阔的产品为文字盈、图表报告，土属技术服务行学列，所需人员跨主要为地质、第物探专业政技术人没员、钻探技术蹦工人，地质、言物探人员可以因同时兼顾地质获分析、红外探方测台、歼TSP20循2桐或例TSP20吸3娃仪器讲的探测痛、钻孔岩芯、墓岩粉的鉴定及略孔内情况的监拒测，但这需要鞋复合桥型做专业人才，一粥般情况下若几竖样预报堂手段搅同时进行，还妇需要各负其责役。8安全措旋肆1痰、核TSP20厅2束或予TSP20扰3墓现场采集数据煮使用灵敏度很汁高的高爆速炸粒药，危险性较悟大，应由专业末爆佩破工协操作。隶2缠、钻机使用高蠢压风、高忌压野水，管路应连跌接安设牢固，布并应经常检查零，防系止柔管接头脱落、蚁管路降爆裂航高压风水伤人候；高拒压炮电路接线应由抗专业哀电工操作，一忆般人员不得操子作。呼3墓、进洞应带好碍安全帽、穿防退高压匙电的摩雨靴，注意操片作叹空间乖上方、周围有导无安全欧隐患夸，特别是叶钻探箩掌子面附近是驱否还有危石存搅在。太4辣、若岩体中含昌有煤层瓦斯、学石棚油誉天然气等易燃童易爆物，应采问用水循环钻，交且勿干钻，电疲机、惊照明设备、开狠关及其他机械本设备也应采用即防爆型，且析不得携带烟火钟进洞。糊5抢、为便于控制挂超前钻孔揭坝露土岩溶水象时摇的水流及急采肤取措施，孔恼口吼应安设孔口管也和闸阀，但孔羊口叼管必须帮安设牢固，权防止水压将孔唱口管冲出旧伤削人验。满6婆、钻孔时，钻谈机前无方安设挡板，摧防止惰泥沙冲出伤人雪。9预报实例波9挺.1纯地质概况袄圆梁山深埋神特长隧道是新贱建铁路拜重庆至铃怀化线关键控亚制性碌工腹程臭，全进长丧11.鹊068k隐m丙，最大埋深糠约持78沿0掘m松，运设贯通平行导时坑浮，预忠留蝶二哈线线压位粉。熟因夺其地质条件极贡为复杂拐，二款十世纪六十年阴代曾被地质、振隧道懂专家忌称为舱隧道修建的禁县区撇。该隧道穿越心乌淹江与沅江水系呜分水岭毛坝一薄圆喜梁俊山地区，为中培、低山深切河带谷促地貌；仪地质构造异常衡复杂，隧道穿炕越的主要地质僻构造为毛坝向按斜和桐麻岭背侨斜及其伴生或冒次生断裂等构急造。毛坝向斜缎为两翼高凸、记中痒间迹低洼的槽状地米貌，造四此周被志留系泥逐页岩及粉砂岩雕所围限顶托裤的穿二叠系及三进叠赶系碳酸盐岩构叶成的紧密向斜宗；向斜筐核部的空浙间棉形态呈长舟形桃状，南北长符65Km全，东西麦宽正2坝～递3尊.5捡Km状；平面智形态呈词“钳S剪”葛状恢；采桐麻岭背斜为仁中忆间高绘耸，两翼倾斜窗的条带状山脉披。主要地质问糊题为，该隧道夹存在毛坝向衡斜振段岩溶及大规溜模高压涌包（拨突被）钉水、冷水河浅坏埋段存在较大伯规模的河水渗方漏、背斜段断圣层带岩溶及较呜大规模涌匀（杆突屿）确水、硬质岩岩旧爆与软质岩大艺变形、局部石滴油天然气与煤训层瓦斯等灾害馅性重大工程地暴质问题。旁9堆.冰2辟地质预报概况供圆粱山隧道超绣前地质预报做茧了大量工作，逗它是我国建设笔史上第一座进庆行系统超前地巧质预报的隧道泉，包括正洞、弱平导、迂回导形坑、泄水洞在监内共完成如下平工作量：地质运素量描林24857尤.毙57顾m洪，每TSP20溉2令预烦报村6层1浮次肢，油红外探茅测键57附0跌次，地质雷达晴22773m流，超前钻垮探抛74476槐.党8m抗/介232流4切孔、其中深松孔记13522筛.盼7m鹰/养24庭0犯孔围，较HS奶P孤实验性探刺测稀4煤次，跨玩孔汗C滋T护法探停测活1川次，通过地质抹作图法平导预沸报正祝洞欢、泄水担洞搏9共6窗次。现择其两忙例说明如下。民9斑.3凯实例一忧青圆梁山隧道深留埋充填性一号探溶洞郊圆粱山隧道深阳埋充填性一号吴溶洞处于岩溶歪高压富水区，晋超前地质钻探危纳入了每循环丧必须进行的预夹报手段之列。瓶（毁1渴）土一号溶洞平导颂段的地质预报饼、探测情况馒①喜平导掌子敲面舌PDK354讽+244发.蔽5盯处红外探测数脸据及曲线见下敞图。由图可知倒，掌子面核上辫9朗个测点的数据谅最大值陈为艰67深5子，最小值滩为睛66烫1扭，其差值彻为杜1陈4贡，超过允许的航安全帆差斜值薄10植，圈因升而判定掌子面进前方有储水构枣造；从拱顶、温左边墙、右边运墙红外探测曲匆线变化趋势也好可偶判定前方存在垫含水构造。纸②准在平杯导吵PDK354肺+244句.单5凭掌子面采裤用敲MK-册5课型钻机进行超率前钻探作业，臣共钻四孔，孔风位布置如左图答所示扇。贩l煤#秀孔钻进撇到秃18~抓28m赴、捎3脖#胡孔钻进枝到占17~民28m市、铜4静#耀孔钻进交到伙17~耳21m乌及袄24~陶28m炮时，表现为葵钻机稍施压力肯便有较大进尺并，堡同时可观察到逝黄褐色淤泥顺糟钻杆流出，内容含岩屑，换钻栽具取岩心鉴定援