地质预报方法

地质预报方法（精选9篇）

地质预报方法 篇1

引言

由于隧道及其他地下工程深埋地下, 工程岩体的水文地质与工程地质条件复杂多变, 因此, 在隧道掘进中, 要提前了解掌子面前方岩性结构的变化情况, 如预报掘进前方是否有断层、破碎带溶洞等不良地质构造, 这些构造的几何形态、规模大小等。根据所掌握的这些地质构造情况, 可及时合理地安排掘进进度, 修正施工方案, 安排防护措施, 避免险情发生。

目前, 在隧道施工中采用的超前地质预报方法从专业技术方面可以分为常规地质法和物探法两大类, 包括超前导坑、正洞地质素描、水平超前探孔、声波测试、红外探水、弹性波法、电磁波法等[1]。

1 常规地质法

1.1 超前导坑法

超前导坑法可分为超前平行导坑和超前正洞导坑。平行导坑的布置平行于正洞, 断面小而且与正洞之间有一定的距离, 在施工过程中对导坑中遇到的构造、结构面或地下水等情况绘制地质素描图, 通过地质素描图对正洞的地质条件进行预报。采用平行导坑预报的优点是:平行导坑超前的距离越长, 预报也越早, 施工中就有充分的时间准备, 可以增加工作面, 加快施工进度, 还可以起到排水减压、改善通风条件和探明地质构造条件的作用。采用超前平行导坑进行预报比较直观, 精度高、预报的距离长, 便于施工人员安排施工计划和调整施工方案。超前正洞导坑布置在正洞中, 其效果比平行导坑更好。但是, 采用超前导坑法进行预报也有缺陷:一是成本太高, 有时需要对全洞进行平导开挖;二是在构造复杂的地区准确度不高。

1.2 正洞地质素描

地质素描是对开挖面的地质情况如实而准确地反映。素描的主要内容包括地层岩性、构造发育情况、地下水的出水状态、围岩的稳定性及初期支护采用的方法等。正洞地质素描是利用所见到的正洞已开挖段的地质情况, 预报前方可能出现的不良地质条件。针对断层而言, 又分断层露头作图法和断层前兆特征法。断层露头作图法对结构面向开挖后方倾斜的断层的预报效果较好, 因为断层先在隧道底出露, 对岩体稳定性影响不大时就可以发现;对于向掌子面前方倾斜的结构面, 因为先在顶部出现, 预报的效果相对较差。正洞地质素描的优点是设备简单, 不干扰施工, 出预报结果快, 预报效果好, 而且可为整个隧道提供完整的地质资料;其缺点是对与隧道夹角较大且向前倾的结构面容易产生漏报。

1.3 水平超前探孔

水平超前探孔法是在隧道内安放水平钻机进行水平钻进, 根据隧道中线水平方向上的钻孔资料来推断隧道前方的地质情况。钻孔数量、角度及钻孔长度可人为设计和控制。一般可根据钻进速度的变化、钻孔取芯鉴定、钻孔冲洗液的颜色与气味、岩粉以及在钻探过程中遇到的其他情况来判断。这种方法可以直观地反映岩体的大致情况, 施工管理人员可根据现场的地质情况来安排下一步的施工。但该方法也存在着不足之处:一是对复杂地质条件的预报效果较差, 很难预测到正洞掌子面前方的小断层和贯穿性大节理, 特别是与隧道轴线平行的结构面, 其预报无反映;二是钻孔与钻孔之间的地质情况反映不出来。

2 物探方法

地球物理探测是间接、无损的测试手段, 在隧道超前地质预报中, 常用的方法有地震反射法、声波测试、红外探水、电磁波法等。

2.1 声波测试

声波对裂隙反应很敏感, 遇到裂隙即发生介面效应, 耗损波能, 波形变复杂, 波速减缓, 此外, 声波速度的大小还与岩体强度有关。声波测试方法主要有岩面测试和孔内测试两种, 其中孔内测试又分为单孔和双孔测试。

(1) 岩面测试是在已开挖地段进行的, 由于隧道开挖放炮形成许多张裂隙, 所测表面岩石波速比实际岩体的波速略偏低。

(2) 孔内测试分为单孔和双孔两种。单孔测试是将发射源和接收器放在同一孔内, 但只能测到钻孔周围1倍波长左右范围内的地质情况。双孔测试是将发射源和接收器放在不同的钻孔内, 测试两孔之间的岩体波速。

(3) 孔内测试按耦合方式又分为干孔和湿孔两种。

2.2 红外探测

所有物体都能发射出不可见的红外线能量, 能量的大小与物体的发射率成正比, 而发射率的大小取决于物体的物质组成和它的表面状况。当隧道掌子面前方及周边介质单一时, 所测得的红外场为正常场, 当其前方存在隐伏含水构造或有水时, 则所产生的场强要叠加到正常场上, 从而使正常场产生畸变。据此可判断掌子面前方一定范围内有无含水构造。

现场测试有两种方法:一是在掌子面上, 分上、中、下及左、中、右6条测线的交点测取9个数据, 根据这9个数据之间的最大差值来判断是否有水;二是由掌子面向掘进后方 (或洞口) 按左边墙、拱部、右边墙的顺序进行测试, 每5 m或3 m测取1组数据, 共测取50 m或30 m, 并绘制相应的红外辐射曲线, 根据曲线的趋势来判断前方是否有水。

2.3 弹性波法

弹性波超前预报技术按观测系统可分为地震反射法 (负视速度法) 和水平声波剖面法。当弹性波向地下传播时, 遇到波阻抗不同的地层界面时, 将遵循反射定律发生反射现象。介质的波阻抗差异越大, 则反射回来的信号就越强[2]。

(1) 地震负视速度法。

其原理是利用地震波在不均匀地层中产生的反射波特征, 来预报隧道掌子面前方及周围区域的地质情况。在隧道侧壁的一定范围内布置激震点进行激发, 产生的地震波信号在隧道周围岩体内传播, 当岩石强度发生变化时, 例如有断层或岩层变化, 地震波信号的一部分将返回, 这个信号称为反射波。反射界面与测线直立正交时, 所接收的反射波与直接由震源发出的信号 (称为直达波) 在记录图像呈负视速度, 其延长线与直达波延长线的交点即为反射界面的位置 (见图1) 。现场测试时, 采用的方式有多炮共道、多道共炮两种。

(2) 水平声波剖面法。

该方法是利用孔间地震剖面法 (ABSP) 的原理及相应软件开发的一种超前预报方法, 接收频率为声波频段的地震波。震源和检波器的布置由于脱离了开挖工作面, 因而对施工的干扰小, 还因反射波位于直达波、面波延续相位之外不受干扰, 因而记录清晰、信噪比高, 使反射波同相轴明显。观测时, 在隧道的两个侧壁分别布置震源和检波器, 按其相对位置设计成两种观测方式, 即固定激发点 (或接收点) 和激发与接收点相错斜交方式 (见图2) 。

(3) TSP 202超前地质预报系统。

该系统是利用地震波在不均匀地质体中产生的反射波特性, 来预报隧道掌子面前方及周围区域的地质情况[3]。其预报原理与负视速度法相同, 只是接收频率为10～8 000 Hz, 预报长度为100～200 m。TSP 202超前地质预报示意图见图3。总体来讲, 采用地震反射波法进行超前地质预报, 其预报距离相对较长, 对大的构造尤其是张性结构面反映明显, 对软硬岩的变化点也有较好的反映。

2.4 电磁波法

电磁波法是利用电磁波在不同介质中产生透射、反射的特性来进行地质预报, 目前常用的方法有地质雷达。

利用地质雷达进行超前预报时, 在前方岩石完整的情况下, 可以预报25 m的距离;当岩石不完整或存在构造的条件下, 预报距离也能达到10 m左右。雷达探测的效果主要取决于不同介质的电性差异, 即介电常数, 若介质之间的介电常数差异大, 则探测效果就好。在洞内测试时, 由于受到的干扰因素较多, 往往造成假的异常而导致误判。因此, 要加强数据采集与处理工作, 尽量排除干扰, 提高探测精度。

3 结语

在隧道施工中进行超前地质预报, 是减少施工地质灾害、保证施工顺利进行的关键, 但由于对不良地质体的认识和判别存在着主观偏差, 加之勘测、测试手段的局限性和人为解译的差异性, 致使超前地质预报的准确性有待提高。进行超前预报的方法较多, 可以结合工程实际, 选择适宜的预报方法。在具体工程中, 往往综合采用几种预报方法, 以提高预报的准确性。

参考文献

[1]李立功.复杂地质条件下的超前地质预报方法[J].铁道建筑, 2004, (9) :25-26.

[2]欧阳刚杰.隧道超前地质预报综述[J].企业技术开发, 2009, 28 (1) :28-30.

[3]李润豪, 卢瑾.超前地质预报在高速公路隧道施工中的应用[J].工程地质计算机应用, 2009, (1) :40-42.

地质预报方法 篇2

利用1991-肇庆市发生的21例地质灾害的当日和前期降水资料,研究前期累积降水、当日降水与不同地质环境的.地质灾害的耦合关系,得出相对固定的全市地质灾害易发程度分区图,并根据逐日的降水预报按二维综合判别表得出地质灾害预警等级,对-进行预报效果检验,准确率分别为83%、87.5%、91.7%.

作 者：彭端 王文波 温坚培 Peng Duan Wang Wenbo Wen Jianpei 作者单位：彭端,温坚培,Peng Duan,Wen Jianpei(肇庆市气象局,广东,肇庆,526040)

王文波,Wang Wenbo(德庆县气象局,广东,德庆,526600)

隧道超前地质预报方法浅析 篇3

白云山隧道是宜万铁路项目中控制工期的13座长大隧道之一。隧道所处地区属构造剥蚀、侵蚀、溶蚀深切割中低山区,主要发育北西西向和北西向的褶皱和断层。基本地形为台原山地和深切峡谷,地形条件对区内岩溶发育起明显的控制作用。受地形、地质及构造等各种条件的影响,区内岩溶发育强烈,总体呈深切峡谷型特征,溶洞、暗河、落水洞、漏斗及岩溶洼地等岩溶现象多见。影响隧道施工的地下河发育规模大、水量大,正常涌水量为167 354 t/d,最大涌水量为427 315 t/d,对隧道会造成极大的危害,极易产生突水、突泥等地质灾害。为此,为了避免地质灾害的发生,在铁路施工中历史性地将综合地质超前预测预报纳入施工循环中。施工地质超前预报,就是利用一定的技术和手段收集隧道所在岩体的有关资料,并运用相应的理论和规律对这些资料进行分析、研究,从而对隧道掌子面前方岩体情况或成灾可能性作出预报。资料收集和处理是隧道施工地质超前预报的关键,它直接关系到预报结果的准确性。本隧道采用的有红外探水、TSP、隐伏岩溶地质雷达、超前水平地质钻孔等。以下就对这几种超前地质预报方法的原理等方面进行阐述。

2超前地质预报所需资料

为了预报隧道前方的施工地质情况,需收集以下资料:

1)工程范围内的地质构造情况、地质构造变化的规律;2)岩体软弱带及岩溶暗河的分布情况;3)掌子面内部岩性变化情况;4)岩体内的节理、裂隙、断层、岩脉等;5)岩体类别、断层位置、规模、断层破碎带位置、宽度等。

3超前地质预报准备及实施方法

3.1 已有资料的收集整理

收集已有的资料包括设计方提供的区域地质资料、研究分析资料、隧道工程地质勘察资料等,对这些资料再次进行分析研究,可以对工程范围内的地质构造规律有基本的认识。实践证明,对构造规律的掌握程度直接影响超前预报分析的准确程度。

超前地质预报工作首先要熟悉设计阶段的地质资料,在熟悉已有资料的基础上,还应加强地表实地踏勘,并对已有资料进行核对,了解隧道穿过地区的地形地貌特征,加深感性认识,从宏观上了解隧道所在地区的地质构造单元及其特征和可能遇到的不良地质地段里程,在此基础上大致确定地质超前预报的重点内容和重点部位。

收集和熟悉已有的地质资料是做好施工地质超前预报工作的第一步,必须加以高度重视。

3.2 现场资料采集

3.2.1 施工地质素描

1)施工掌子面地质素描主要内容包括:

a.岩性;b.断层;c.贯通性节理;d.岩脉。

2)地质素描要求:

a.素描必须现场进行,不得根据回忆绘制和编写,宜采用坐标纸进行记录,以便能比较准确地显示出结构面的位置。b.素描一律采用写实方法,记录方式、比例、图例应统一。c.素描不占用开挖时间,最好在出渣工作完成后台车就位前进行,因为此时浮渣都已被清理掉,信息比较真实。

3.2.2 超前探孔

超前探孔是利用掌子面上的炮孔结合地质钻机的超前水平探孔,了解前方地质情况的一种手段。超前探孔也是最真实、最有效的探测方法之一。地质钻机一次成孔可达50 m左右,对溶腔、破碎带可以准确地确定其所在里程位置。钻孔作业时要求技术员全过程旁站记录钻机进尺速度的变化情况;观察泥浆从孔中流出状态的变化;听取司钻手操作钻机时钻机的细微变化,结合TSP203预测成果进行分析,进一步准确核实地质的变化情况。

记录钻速的目的是用来确定掌子面前方断层或破碎带位置。对其工作原理和注意事项分述如下:

1)原理:地质钻机在岩石中的钻进速度和岩石特性有关,当推进力为定值时,岩石越坚硬,每钻进一定长度,所需时间越长。钻速测试就是据此来判断前方岩体情况的。

2)注意事项:a.钻孔应尽量在可利用为掏槽炮孔位置垂直于工作面布置,不必单独布孔,爆破时作为增加的邻空面对提高掏槽效果极有好处。b.遇到需进一步探明范围的溶腔、裂隙、软弱夹层应至少选择3个炮孔,呈三角形布置。c.记录3个炮孔间的距离和距底板的高度。

3.2.3 TSP203

TSP203进行量测时,需要隧道停止开挖,整个量测过程需大约2 h。在隧道中完成爆破之后,地震数据可以立即在电脑上处理。特殊设计的TSP软件可引导用户自动完成处理过程。随后,评估程序会给出测量长度内的地震事件。其结果将提供二维或三维预测范围内的事件描述视图,通过表格的形式把计算的岩石力学参数用来表征岩石强度的变化。因此,地震预报的结果与地质剖面可直接比较。其工作原理和注意事项如下:

1)原理:在隧道左边或右边选择发射侧面,沿着侧面声信号一步一步用较小的频率产生,以球面波的形式向前通过岩体。地震波在岩石中以球面波形式传播,当地震波遇到岩石物性界面(即波阻抗差异界面,例如断层、岩石破碎带和岩性变化等)时,一部分地震信号反射回来,一部分地震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接收。分析声波的传播速度和发射信号的传播时间,反射信号的传播时间和反射界面的距离成正比,得出距离,故该方法能提供一种直接的测量。

2)注意事项:a.利用炮孔进行声波测试前应将孔内岩粉、存渣清理干净。b.声波测试应在装药时进行,将待测孔留出,先给其他炮孔装药,然后给测试炮孔装药。c.测孔爆破时要采用注水放水炮,以增加爆破声波传递效果。d.用于地震信号采集的接收器放在一个特殊的钢套管中,套管通过水泥浆或两种化合物树脂药筒与岩层结合,要求确保与岩面紧贴。

3.2.4地质雷达勘探

地质雷达勘探法主要通过测试受激雷达波在岩体中的传播情况来判定隧底岩体的情况。在进行地质雷达勘探时,为了保证测试精度和少占用主要工序的时间,应遵循几项原则:1)地质雷达勘探宜在隧道铺底前这段时间内进行;2)为保证测试精度,应至少探测3条线相互复核。地质雷达是在地表沿洞轴线进行,因此不占用施工时间。

3.2.5超前平行导洞法

超前平行导洞法是利用与主体工程平行的导洞进行资料收集。导洞先行施工,对导洞揭露出的地质情况进行收集整理,并据此对主体工程的施工地质条件进行预报。超前平行导洞法收集的资料比较真实可靠,预报距离也比较长。

超前导洞法是将隧道断面划分成几个部分,其一部分先行施工,用来进行资料收集。其预报效果比超前平行导洞法更好。

4结论与展望

在白云山隧道的施工中,运用了以上几种方法,进行综合超前地质预测预报,使其预报结论相互验证、相互补充,很好地解决了以前超前地质预报不准的难题。目前有关超前地质预报方法的研究还有许多工作要做,如新的探测仪器的研制使用,如何提高探测效率,先进仪器数据的准确性分析,怎样得出准确的分析结论,如何少占或不占用主要施工工序时间等,都需要进一步深入地研究总结。

摘要：对白云山隧道施工中所使用的几种超前地质预报方法进行了分析,论述了这几种方法的工作原理及使用时的注意事项,提出了综合超前地质预报的观点,使其预报结论相互验证、相互补充,很好地解决了以前超前地质预报不准的难题。

关键词：隧道,超前地质预报,原理,地质资料

参考文献

[1]刘朝祯.太平驿水电站引水隧洞施工地质超前预测预报技术[A].隧道施工技术文集[C].1997.164-170.

[2]李大心.探地雷达原理与应用[M].北京:地质出版社,1994.

隧道施工超前地质预报探析 篇4

本文介绍了隧道施工超前地质预报的目的、内容及方法,探析了各种地质超前预报方法的机理及特点,分析了隧道施工超前地质预报的`发展方向,以其为工程研究与应用提供借鉴.

作 者：张春玲 张晶 王亮  作者单位：张春玲,张晶(辽宁省工程技术学校,辽宁,沈阳,110034)

王亮(辽宁省交通高等专科学校,辽宁,沈阳,110122)

刊 名：中国新技术新产品 英文刊名：CHINA NEW TECHNOLOGIES AND PRODUCTS 年，卷(期)：2009 “”(14) 分类号：U4 关键词：隧道   超前地质预报   目的   内容   方法  

地质预报方法 篇5

1 工程概况

南充经大竹至梁平 (川渝界) 高速公路项目位于川东南充和达州市境内, 是四川东向通江达海和陆路出川通道的重要组成部分, 也是完善四川综合交通运输体系和成渝经济区区域高速公路网布局的需要。铜锣山隧道和铜锣山隧道均为A3设计合同段的两座特长隧道;均按双向四车道80km/h高速公路标准设计, 采用分离式双洞布置。

铜锣山隧道穿越铜锣山山脉, 隧道长5023.5m (平均) , 铜锣山隧道位于四川自流盆地东部, 为典型的梳状褶皱山地形。背斜成山, 紧密狭窄;向斜成谷, 宽广平缓, 构造地貌明显。铜锣山隧道地下水主要为碎屑岩类裂隙孔隙水、碳酸盐岩类裂隙溶洞水;洞身位于水平循环带内, 岩溶及岩溶水极其发育;铜锣山隧道正常涌水量为20 万方/d, 最大涌水量59 万方/d;洞身岩溶分布规模不均, 施工中遇煤层、高水压、涌水 (突泥) 的风险性极高。

2 预报方法的选择

目前, 国内外隧道施工地质超前预报技术方法主要可归为两大类:地质法和地球物理方法。

地质法中的超前钻孔法是隧道施工期地质超前预报方法中最直接的方法。这种方法是通过钻孔钻进速度测试和所采取岩芯的观察及相关试验获取隧道掌子面前方岩石 (体) 的强度指标、可钻性指标、地层岩性资料、岩体完整程度指标及地下水状况等诸多方面的直接资料。但因掌子面超前钻孔数量和钻孔深度有限, 有时不能全面地了解前面的地质情况, 且钻孔费用昂贵。

地球物理方法中的TRT方法 (隧道地震波反射层析成像技术) 是一项比较新的技术, 通过分析地震波在不同介质中的波速差异来分析隧道工作面前方地质体的性质 (软弱带、破碎带、断层、含水等) , 位置及规模。另外一种方法是GPR方法 (地质雷达技术) , 这种方法是用无线电波来确定地下介质分布的一种方法, 是指利用宽带的电磁波以脉冲形式来探测地表之下或确定不可视的物体或结构。因发射频率的不同, 长距离预报的TRT法的探测深度范围达100-150 米, 短距离的GPR法的探测深度范围为0-30 米。

3 多种超前预报技术在铜锣山隧道工程中的综合应用

于2011 年9 月, 探测铜锣山隧道进口左线ZK132+899~ZK133+015 段围岩工程地质及水文地质情况, 并提出相应的建议措施。段范围内隧道穿越背斜西翼雷口坡组T2l地层, 岩性主要为薄~中厚层状的泥质灰岩、泥灰岩、灰岩和钙质泥岩等, 局部夹杂岩溶角砾岩。地表发育岩溶蚀槽谷、洼地、落水洞、溶洞等, 隧道内可能出现大小不一的溶洞、溶缝。受断层影响层间挤压较严重, 岩层褶曲发育, 岩体较破碎~破碎。地下水发育, 隧道内多出现股状涌水, 在岩溶与非岩溶接触部位有突水可能。

首先使用长距离预报TRT法对ZK132+991~ZK133+062 段进行探测, 得出的结论基本维持掌子面岩体现状, 主要为砂岩, 岩体较破碎~较完整, 以中粒结构为主, 钙质胶结, 力学强度高, 属于较硬岩。层间结合一般, 稳定性一般~较差, 易掉块、坍塌。节理裂隙发育, 结构面结合一般, 中上部岩体易沿不利结构面滑塌冒落。可能出现地下水发育, 出现线状、股状涌水。

当施工掘进至ZK133+037 处, 利用短距离预报GPR对掌子面进行探测, 探测范围ZK133+037~ZK133+062, 解释数据得出结论掌子面岩性主要为灰岩、泥灰岩, 灰岩呈薄~中厚层状, 弱风化, 微晶质, 岩质较坚硬, 岩体受结构面切割, 易在拱部形成掉块或小规模坍塌。泥灰岩呈片理状, 岩体完整性较差, 较破碎~破碎, 岩性较软, 遇水易坍塌。灰岩与泥灰岩呈互层状产出。掌子面岩层产状主要为310~315∠88~90°, 仅核心土底部褶曲较大, 产状为305∠30°。掌子面附近地下水发育, 掌子面右侧有涌水, 初支拱顶及掌子面边缘渗水如下雨。围岩整体属软硬岩互层, 层间结合较差, 在地下水作用下易引发坍塌。

同时, 在ZK133+037 处进行超前地质钻探过程中阻力较大, 当钻进到15 米左右时, 发生严重顶钻现象, 钻探无法继续。由于水压力过大, 钻杆直接被冲出, 导致钻机损坏。在将钻杆拉出钻孔时, 钻孔中涌出大量混水, 疑似钻孔坍塌 (仍有5 m钻杆卡在钻孔中) , 随后发现掌子面核心土右侧出现喷射状涌水 (喷射距离约3 m) , 分析认为当掌子面继续开挖时, 存在高压涌水风险。通过超前钻探得出结论本次超前地质钻探共完成取芯钻探15m, 基本获得隧道掌子面 (ZK133+037) 前方15m的围岩情况和富水情况等相关地质资料。

最终综合三种预报解释得出结论:该段岩体较破碎, 节理裂隙发育, 结构面结合较差, 稳定性差, 开挖后易风化, 遇水软化、破碎, 造成岩体失稳, 易沿不利结构面滑塌, 掌子面顶部易坍塌冒落。地下水发育, 隧道内多出现股状涌水, 在岩溶与非岩溶接触部位有突水可能。

因此建议施工单位应加强超前支护措施及初期支护措施;地下水发育, 应做好防排水工作, 施工至该段时应施作超前钻孔, 探查地下水状况, 避免出现涌水 (突泥) , 并根据具体情况决定施工作业。

4 结语

综上所述, 通过TRT长距离预报, 超前地质雷达预报, 超前钻孔再次验证这三个阶段的综合超前预报, 增加了隧道超前预报的可靠性和精确度, 给隧道的安全施工奠定了基础。可以相信, 随着超前预报技术的日新月异, 各种预报方法的综合应用手段将更大范围地运用到今后的隧道施工作业中, 给隧道施工提供更好的安全保障。

参考文献

[1]赵永贵, 刘浩, 孙宇, 肖宽怀.隧道超前预报研究进展[J].地球物理学进展, 2003, 18 (4) :460-464.

[2]何成, 江登洪, 陈欣梅.特殊不良地质隧道的超前钻探法预报技术探讨[J].西南公路, 2010, (4) :126-130.

地质预报方法 篇6

岩溶隧址区常常有着断层发育、高水压、富水等特点, 相对于其他类型的隧道而言, 发生风险的几率比较高。在进行施工的时候可能会有一些隐患出现, 比方说出现坍塌、突水等状况, 导致施工过程受到影响, 甚至造成人员伤亡, 在建设隧道的过程中, 预报地质灾害是岩溶隧道施工过程中的主要内容, 得到了隧道工程以及地质工程界的注意, 然而目前并没有有效的方法进行解决, 地质分析往往是在预报工作过程中进行的应用, 将技术作为基础, 并科学合理地展开分析。而地球物理方法则是具体化进行相关预报工作, 是进行精细探查所必须的方法。不同的物理方法有着不同的应用, 在地质、溶洞以及断层等方面有着非常广泛的运用, 对于探测酣睡构造的有效度比较高。在实践过程中能够发现, 由于如今的预报并没有办法准确定位距离较大的地下水以及溶洞, 可能会导致突泥或突水灾害的发生, 导致抵制不良或水害等问题的出现。所以应当研究有效的手段, 预报研究其中的不良地质, 并确保工程顺利进行, 这是未来一段时间非常重要的一项工作内容。

1 超前地质预报概述

超前地质预报依照现场所具有的实际状况, 进行各种手段的合理应用, 并分析各种手段的优劣, 通过一定的补充和印证方法, 多参数和角度地预报相应的地质状况, 在实施过程中具体的方法是进行宏观超前预报的建立, >50m<200 m的超前地质预报, 在这个过程中可以使用TSP探测以及工程地质等方法, 或者使用红外探水、经验法、地质雷达、超前钻探、瞬变电磁以及超前溶洞等方法进行<50 m的短期超前地质预报, 以及结合临近施工地质灾害预报的相关机制, 实现多步预警预报的方法, 从而构成相应的岩溶隧道施工的预报体系内容, 从而超前预报一定的不良地质体。在进行这种超前预报的过程中, 应当结合洞内洞外、结合长短、结合物探和地址内容, 选择合适的评估方案和预报体系, 在选择的过程中, 应当贯穿全洞、合理搭配, 并且因地制宜, 进行科学地管理, 并针对不同的地址特点, 选择相应的预报流程以及预报方案, 对于所有的超前方法而言, 都应当有一定的优点缺点和相应的适应条件, 应当针对重点预报的相关地质条件, 选择较为合适的搭配方案, 从而保证能够获得较好的预报效果。

2 施工超前地质预报风险评估内容和手段

2.1 突水突泥

对掌子面前方有没有突水和用水情况进行预测, 并预测是否有隐患的出现, 探明突水和用水量的大小、位置以及规模等内容, 并对于相关影响进行评价。通过地质分析的方法对于全洞段有可能出现的突泥、突水、涌水规模和位置进行预测, 并利用TSP方法进行预报, 利用红外探水、瞬变电磁以及地质雷达等方式进行短期预报, 利用经验方法以及超前钻探等方法, 对于突泥、突水、涌水的规模以及位置进行预测。

2.2 断层破碎带

对断层的性质、产状、位置以及宽度进行预报, 判断断层之中是否有充水的情况以及对于稳定性进行判断, 利用地址分析方法对于断层的位置和规模进行预测, 并且正确预测破碎带的相关位置, 利用TSP方法进行长期的预报, 并利用地质雷达短期辅助预报相应的破碎带位置以及断层位置, 利用超前钻探的方法对破碎带的规模和位置进行预测, 或者对于断层的规模和位置进行预测。

2.3 岩溶

对掌子面前方是否存在岩溶发育段进行预测, 利用TSP方法进行长期的预报, 并利用地质分析法辅助预报全洞段岩溶位置和相关规模, 利用地质雷达方法进行短期预报, 并对岩溶规模和岩溶位置进行准确预测。

2.4 围岩类别及稳定性

对掌子面前方围岩类型进行预报, 判断其是否稳定, 并进行支护类型的调整, 提供相应的变更内容, 并确定相应的时间, 利用相关方法对全洞段的桩号和种类进行预测, 并利用TSP方法进行长期预报。

3 超前地质预报方法

在隧道预报的过程中, 基础工作就是地质, 应当对相关地质条件进行探明, 从而依照相应的资料, 对选址区的地层构造、成分和相关条件进行了解, 其地质工作包含了超前开挖、靶段分级以及构建相关三维地质模型等内容。

3.1 隧道风险靶段分级

依照风化程度、地层岩性以及地质构造等内容对隧道的风险等级进行划分, 其目的是对隐患的分布进行区分, 从而采取有效手段进行预报, 建立一定的防范手段以及预警机制, 为了保证施工的安全, 应当依照分级原则, 依照相关危害将隧道风险进行等级划分。

3.2 超前开挖隧道的地质编录

在开挖隧道的时候, 某一隧道的开挖速度比较快, 这是对地址条件进行判定的最有效方法, 而且相对于其他手段而言更为有效, 通过相关编录能够对水体规模和产状进行探索从而进行平面地质图的绘制。

1) 分类以及检测超前开挖洞的岩性和地层等内容, 并对主要地质界限和工程的宽度位置等分布关系进行核对。

2) 定性以及测量洞壁岩体所具有的主要结构, 包括节理、断层以及层理等内容, 并对结构面的充填、地下水、性质以及粗糙程度进行查明, 了解围岩稳定性产生的影响状况。

3) 详细记录构造对岩体的影响和节理发育等情况, 并调整相应的围岩级别以及其他参数内容。

4) 调查并了解一些重点地段, 比方说节理密集带、断层带以及岩性接触带的软硬变化和相关地址情况, 并进一步展开相应的评价以及分析。

5) 通过了解边墙的地质以及掌子面的地质情况, 预防不良地质体的危害出现, 并进一步进行不良地质体的定性判断和探查。

3.3 TSP探测方法

3.3.1 TSP探测方法组件

数据采集系统包含了起爆装置、接收仪以及记录仪等装置内容。探测过程中, 所需要的材料包括:炸药、雷管、导线、接收器套管。记录仪:对震波进行收集记录的仪器。它实际上是由一个用来进行震波信号数模转换的电子部分和一个用来操作记录单位、打印记录和储存数据的HUSKY数据记录仪组成。系统通常配备4个输入通道 (配置B) , 如有其他应用 (折射和反射震波, 桩测试和振动监测) 也可以扩展至12个通道。震波预报 (TSP) 的有效性主要依靠记录数据的质量, 尤其是解决方案以及探测范围。数据记录器 (Husk 16/80) 是记录系统的一个附带部分, 它具有防水、防尘作用, 即便在隧道掘进的极恶劣情况下仍可以工作。接收仪:用来获取震波信号的接收系统, 由一个特殊的机壳和接收单位组成。机壳通过水泥胶合物牢固地和岩层相连接, 接收单位在开始探测前插入接收机壳。可以采用单接收型和双接收型, 如果采用单接收型, 则将接收器钻孔与爆破孔布置在同一侧, 此方法能减少套管材料, 但需要解译人员有丰富的解译经验和较全面的地质知识;如果采用双接收型, 则将接收器钻孔与爆破孔布置隧道两侧, 此方法对构造复杂和溶洞、暗河地段的探测或解译人员经验不足时, 采用较为理想。启爆装置:启爆装置由一个带有插入发射环路的外部触发盒组成。一旦记录单位准备记录一次震波, 就可以执行点火, 触发箱上指示灯变为绿灯时, 就可以启爆。然后, 爆破手可以根据自己的决定进行点火, 通过电子爆破雷管触发炸药。炸药:建议使用爆速不低于6 000 m/s的高爆炸药。若有困难, 也可以采用一级岩石乳化炸药或二级岩石乳化炸药。一般情况下, 前10个孔的装药量为20~30 g, 后10个孔的装药量为30~40 g。雷管和导线:建议使用电爆破雷管, 延期时间越短越好。接收器套管:由瑞士安伯格公司提供, 标准的接收器机壳本身由正方形截面为22 mm×22 mm, 长为2 400 mm的薄壁钢管组成, 它和接收器有着良好的连接, 所以它能把接收到的震动信号不失真地传递给接收器。为了避免震动过程中钢管本身所产生的回音, 在其表面按一定方式排列着小的加劲肋。探测过程每次使用l或2支。由于接收器套管价格比较贵, 每次使用1或2支会增加很多费用, 如何进行套管的重复利用是人们一直关心的问题。

3.3.2 TSP探测方法数据处理

TSPwin属于在TSP处理系统之中的核心内容, 能够处理相应的采集数据。在处理的过程中, 主要包含的步骤包括对于反射波的收集。在TSP所记录的各种波之中, 从隧道旁边的反射以及掌子面前方的反射所携带了岩石性质的则属于有效的反射波。通过滤波器可以分离相应的反射波, 并且进行S波以及P波的分离, 在不同方向上进行的记录能够转换为品波、尸波以及P波等内容。尸波是一种纵波也是压缩波, 而S波则属于横波也可以说是剪切波。其中S波所表示的就是质点运动在垂直面之中的横波, 而品波则是在水平面之中进行运动的一种横波。进行反射面的提取并进行一定的图像分割和处理, 进一步进行S波以及P波反射面的提取。在这个过程中可以利用如下方法对反射面的岩石性质展开判断:有较大反射系数以及振幅的出现, 弹性阻抗并不大, 表明反射面岩石有着较高的波速和密度内容。而如果说波纹的中心有正反射振幅的出现, 表现反射面的岩石较为坚硬。如果说反射振幅是负的话, 则表明岩石较为软弱。如果有着较强的S波而没有较强的P波的话, 表示反射减免有着丰富的水分。Vp或者Vs出现突然增大或者微弱增大的情况, 往往是因为存在流体而导致的问题。如果说K降低的话, 表明孔隙度以及裂隙比较大。结果表明, 在处理完地震数据之后, 能够在2D窗口或者在3D窗口处进行反射面的查看。2D窗口属于水平分开的状态, 有两个面板的显示, 分别是顶视图、侧视图或者岩石属性。而3D窗口通过已经确定好的剖面显示了相关反射面位置以及隧道位置, 并且能够使发射孔以及接收器的位置得到显示。

4 总结

目前, 隧道超前地质预报技术发展速度和水平都是前所未有的, 主要依托地质分析、钻探分析以及物探预报而进行, 另外还包含了钻孔摄像以及红外探水法。在相关预报方法之中, 仅是物理探测设备就有上百种, 如TSP、陆地声纳、瞬变电磁等, TST、TRT在工程中得到了应用。目前相关工作人员对隧道超前地质预报方法的研究正在火热进行中, 在此方面取得了不小的进展, 科学指导隧道工程的进行, 虽然隧道工程超前地质预报技术广泛应用于工程中, 但是仍然不能避免由于水平技术的有限以及错报漏报的状况、出现塌方冒顶或者突水突泥等状况, 会造成经济损失以及人员伤亡的出现。所以对于隧道地质灾害风险评估以及超前地质预报方法方面还有很长的路要走, 但是坚信在科学技术的带领下, 会取得与世瞩目的成果。

摘要：随着我国交通路网的不断完善, 各项道路工程也随之在全国各地展开。其中隧道工程是公路的关键节点, 所以隧道工程的顺利建设以及后期的灾害预报、养护等方面成为了研究的重点。本文介绍隧道地质灾害风险评估的内容, 并对超前地质预拌方法进行研究。

关键词：隧道,地质灾害,风险评估,超前地质预报

参考文献

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[3]李术才, 薛翊国, 张庆松.高风险岩溶地区隧道施工地质灾害综合预报预警关键技术研究[J].岩石力学与工程学报, 2008, 7 (27) 1297-1307.

地质预报方法 篇7

齐岳山特长隧道位于湖北省利川市的茅草乡、谋道镇境内, 全长10528 m。出口段里程为DK364+900至DK371+783, 全长6883 m。DK371+248.55～DK371+783长534.45 m位于半径为800 m的曲线上, 其余为直线。本段隧道纵坡为连续下坡, 坡度分别为-13‰ (长345 m) 、-15.3‰ (长9300 m) 和-6‰ (长883 m) 。DK363+900～DK371+079段 (长6179 m) 设计为单线, DK371+079～DK371+783段 (长704 m) 设计为车站双线 (如图1所示) 。

在线路左侧30 m处设计施工中地质超前预报、通风、排水、增加工作面及运营期间排水、消防、救援、人员疏散通道等多功能的贯通平行导坑一座。平行导坑长10581 m, 按有轨运输单车道断面设计, 并间隔设置横通道、错车道。平行导坑平面要素、纵断面坡度与正洞相同。

线路位于新华夏系第三隆起带和第三沉降带之接合部位, 齐岳山特长隧道中可溶围岩长约4.7km, 占全隧长度的45%。区内水系不甚发育, 地下水以岩溶水为主, 碎屑岩中的基岩裂隙水较贫乏。测区内松散岩类孔隙水、碎屑岩裂隙水的补、径、排较为单一, 且对隧道影响小, 对隧道影响最大的为碳酸盐岩岩溶水。根据岩溶水补给、径流、排泄特征, 隧道区岩溶水系统可划分为得胜场地下河系统与大鱼泉、小鱼泉地下河系统。得胜场地下河系统沿得胜场槽谷延伸, 全长约25 km, 是齐岳山隧道岩溶区最大地下河系统。根据隧道区段各地下河系统分布、地下水补、径、排特点及各含水岩组富水性、岩溶发育特征, 对隧道区进行分区段涌水量预测, 隧道预测正常涌水量值为67225m3/d, 最大涌水量95078m3/d, 单位长度最大涌水量260.5m3/d.m, 属强富水段。注意断层F9、F10破碎带突水, 尤其是F10破碎带的持续渐强大型突水。嘉陵江组四段含石膏岩地层具有硫酸根离子的侵蚀性, 而吴家坪组、须家河组、珍珠冲组等含煤地层具有硫酸根离子的弱侵蚀性。

2 地质超前预测预报

开展施工地质超前预测预报工作, 有利于降低施工过程的地质风险, 确保施工安全、顺利、优质、经济进行, 并保障隧道投入运营后的使用可靠性。

2.1 地质分析法

地质分析法是根据隧道已开挖地段的岩性、断层、节理等情况, 按一定比例绘出开挖面附近一定长度的隧道展开图, 然后采用平推法, 将开挖面或附近边墙素描图上的岩性、断层、节理等情况按其产状及隧道展开图的比例向开挖面前方推测, 从而对隧道开挖面前方延伸的地质特征进行分析判断。

齐岳山特长隧道采用的地质分析法主要是地质素描法, 素描的主要内容包括地层情况、构造发育情况 (含断层、贯穿性节理、夹层或岩脉) 、地下水的出水状态、围岩的稳定性以及初期支护采用的方法等。利用所见到的已开挖段的地质情况预报前方可能出现的不良地质条件。

地质素描的优点是:不占用开挖面的施工时间;设备简单;不干扰施工;出结果快;预报效果好, 而且为整个隧道提供了完整的地质资料。缺点是:对与隧道夹角较大而又向前倾的结构面容易产生漏报。

2.2 物探法

齐岳山特长隧道采用的物探法主要是TSP法、地质雷达法和红外线探水仪法。

2.2.1 TSP法

TSP法是勘察设计阶段以后工程地质工作的延续, 主要为探测或预测开挖工作面前方围岩工程地质和水文地质情况, 获取详实可靠的地质信息, 如围岩类别、断层带和破裂带位置、性质、规模、富水等, 进行信息反馈。并对探测到的地质情况进行综合分析, 作出判断, 提出地质预报成果, 作为指导施工和优化支护参数、围岩类别变更等动态设计的依据。

TSP系统利用地震波的反射原理进行预报。通过爆破产生的地震波在岩体内传播时, 如遇到界面 (如断层、破碎带, 溶洞、大的节理面等) 时, 一部分反射回来被传感器接收, 由TSP主机采集数据。然后经专门的物探分析软件进行分析处理, 得到反射波图像。通过分析反射波特征, 如发射与反射之间的时间差、相位差、反射信号强弱、纵波和横波的比率等, 并结合区域地质资料、跟踪观测地质资料就可以确定前发及周围区域地质构造的位置和特性。

TSP法的优点是:一次预报距离长。在软岩条件下探测距离为100～150m, 在硬岩条件下探测距离为150～200m;一次占用掌子面时间约30min, 对施工干扰少;对断层破碎带构造预报准确度较高。缺点是:对岩溶预报的准确性不高;对地下水无法预报;费用较高。

2.2.2 地质雷达法

地质雷达法是利用主频为数十兆赫至千兆赫的电磁波, 以宽频带短脉波的形式, 通过无线发射器送出, 经地层界面反射后返回, 由无线接收器接收。通过地所接收的雷达信号进行处理和图像解译, 以达到探测前方地质体构造的目的。

地质雷达法的优点是:对断层破碎带有较高的预报准确性, 对岩溶预报有一定的准确性;基本不占用掌子面, 对施工干扰少。缺点是:对地下水无法预报;一次性预报距离较短, 一般为10～40m;费用较高。

2.2.3 红外线探水仪法

地下水的活动会引起岩体红外辐射场或地温场的变化, 采用红外探水仪接收岩体红外辐射场强或温度。红外探水仪法根据围岩红外辐射场强或温度的变化, 来确定隧道掌子面前方或隧道周边潜伏含水体的情况。当隧道前方或周边介质单一时, 所测得的红外场为正常场, 当前面存在隐伏含水构造或有水时, 所测得的场强要叠加到正常场上, 从而使正常场发生畸变。据此可以判断掌子面前方一定范围内有无含水构造。红外探测的特点是可以实现对隧道全空间、全方位的探测, 仪器设备简单, 能预测到隧道外围空间及掌子面前方是否隐伏有水和含水构造, 而且可以利用施工间歇时间, 基本不占用掌子面作业时间, 但它只能探测到是否有水, 对水量的大小、水体的宽度和水体位置不能给予明确的判断。

现场测试有两种方法:一是在隧道掌子面上, 分上、中、下及左、中、右六条测线的交点测取九个数据, 根据这九个数据之间的最大差值来判断是否有水;二是由掌子面向掘进后方 (或洞口) 按左边墙、拱腰、拱顶、右边墙的顺序进行测试, 每5m或3m取一组数据, 共测取60m或30m, 并绘制红外辐射曲线图, 根据曲线图的走势来判断前方是否有水。齐岳山特长隧道所采用的是第二种方法。DK366+580红外探水曲线图如图2所示, 根据图中曲线走势可以判断DK366+580～DK366+550段没有地下水突出。

2.3 超前水平钻探法

超前水平钻探法是在隧道掌子面布置超前钻孔, 利用地质钻机或风钻进行超前探测, 根据钻进速度、给进压力、岩芯、岩粉、冲洗液颜色及成份、探水孔水量大小、探水孔水压力大小等情况, 综合判断掌子面前方的地层岩性、构造、地下水、岩溶洞穴充填等地质特征。

2.3.1 超前深孔钻探法

超前深孔钻探法一次钻探距离为30～100m, 钻探距离长, 对掌子面前方围岩情况预报准确度高。原则上应一次穿越不良地质构造段, 形成综合预报结果。深孔长距离钻探平导探孔数量不得少于1个, 宜布设于开挖断面中间部位, 水平布置。正洞探孔数量不得少于3个, 宜分别布设在拱顶、中部和拱底, 中部水平布置, 拱顶和拱底位置探孔终孔位置应位于开挖轮廓线外1.5m处。必要时, 探孔数量应增加。孔位布置如图3所示。

2.3.2 超前浅孔钻探法

超前浅孔钻探法是对超前深孔钻探探测到的不良地质段进行的补充钻探。它主要是在钻爆炮眼时, 采取加深5m的钻孔方法对前方地质进行探测, 在掌子面每循环施作一次, 每次探孔数量为6～15个, 主要布设在拱顶、拱腰、边墙、底部和中间部位。齐岳山特长隧道每循环采用15个浅孔钻探。

3 结论

由于齐岳山特长隧道工程地质及水文地质条件极其复杂, 可溶岩约占隧道全长的70%。齐岳山隧道岩层以泥岩、泥灰岩、灰岩为主, 水平分布, 节理裂隙发育。断层破碎带极其发育, 并且有暗河、溶腔、溶洞等不良地质因素。因此, 结合隧道的地质情况, 采用有效的地质超前预报预测方法, 对保证齐岳山隧道的施工安全是非常必要的。

齐岳山特长隧道采用“地质素描-红外探水-超前深孔钻探-超前5m探孔”相结合的地质超前预测预报方法, 对隧道掌子面前方的围岩状况和地下水情况进行了很好的判别, 更好的保障了隧道施工。对于齐岳山隧道极其复杂的地质情况, 应用此种方法有效的判定了掌子面前方的情况, 及时调整施工方案, 采取有效施工方法, 提高了施工生产, 减少了不必要地质问题的发生, 这种方法在齐岳山隧道中得到了很好的发展。

摘要：介绍了齐岳山隧道地质超前预测预报的各种方法, 并结合齐岳山隧道复杂的地质情况, 具体介绍了各种方法的优缺点, 对今后的隧道施工具有借鉴意义。

关键词：特长隧道,地质,超前预测预报

参考文献

[1]铁道第四勘察设计院.新建铁路宜昌至万州段长大复杂隧道施工地质汇报材料[R].武汉:2004.9.

[2]宜万铁路建设总指挥部.宜万线复杂隧道施工地质实施细则 (试行) [S].恩施:2004.10.22.

[3]铁道第四勘察设计院.宜万线复杂长大岩溶隧道地质概况及超前预测预报工作汇报材料.隧道地质超前预报技术交流研讨会论文集[C].铁道部工程管理中心.2004.1:1-7.

[4]刘高飞.地质超前预报技术在隧道施工中的应用.中国土木工程学会第十一界、隧道及地下工程分会第十三届年会论文集[C].现代隧道技术2004年增刊:544-547.

地质预报方法 篇8

1 公路隧道施工地质预报方法

1.1 物探法

物探法是现在在隧道施工中进行地质预报的一种常用的方法。物探法又可以细分为地面预测和洞内预测, 两者还可以进行进一步细分, 洞内预测方法有负视速度法、TSP法、地质雷达法、陆地声纳法等;地面预测则包括前层地震法、测井法和电阻率法。这些方法适用于不同的地质状况的施工中, 具体选择哪一种则要根据实际情况加以选择。比如浅层地震法, 它是以地质介质的弹性为基础, 利用地震仪器观测地震波信号, 通过对各种记录信息进行处理、分析、整合, 从而做出推断的一种预测方法。另外如电阻率法, 这是一种以观察和研究人工电厂的地下分布规律和特点来解决各种地质问题的电勘察方法。这些方法各有其优劣点, 具体应用中应该有选择地加以选用。

1.2 地质分析法

地质分析法主要是在根据洞内开挖和隧道地表的地质的调查结果来进行地质分析的一种地质预报方法。其主要工作方法有构造相关性分析法, 作图法、趋势外推法等。通过这些方法对施工地质做一个比较全面的分析, 得出施工地点的地质状况, 其预报程序一般是先进行洞内地质调查、地表地质调查、掌子面素描的工作, 然后根据这些调查结果进行地质作图, 之后再根据所做地质图进行趋势分析和构造相关性分析, 最后得到地质预报。地质分析法大多采用的是对地质状况的直接调查, 可以比较及时地掌握第一手资料, 通过对这些数据的分析, 得到预测结果。

1.3 超前钻探法

超前地质钻探主要采用冲击钻和回转取芯钻, 两者可以配合使用。这种方法可以有效监测到施工地点地质、水文情况, 同时对岩石的强度也可以进行一个分析预测。这种方法的优点就是直观、客观, 另外其缺陷在于成本费用较高、对隧道施工可以产生很大的干扰, 并且施工时间也会比较长。如果遇到有的施工地点地质分布不均匀的情况就不能保证检测结果的准确性。所以这种方法也应该根据实际情况选择使用。

2 预报方法选取

上面介绍的预测方法, 各自有不同的运用情况, 应该选取合适的方法加以应用。首先在预报方法选取上要遵循一定的原则, 比如要保证施工时所用时间不能过长, 对施工产生的影响应该尽量小, 预报误差应该小于5%, 可以完整掌握地质结构、含水状况、破碎程度、完整性等。遵循这些原则, 选择合适的预报方法。

另外预报方法的选取还应当充分考虑地质风险等级, 地质风险等级与预报方法的选取直接相关, 要在判断国风险等级之后再来选取预报方法。根据公路隧道地质风险等级划分标准, 把地质风险等级划分成了四个等级, 分别是A级、B级、C级、D级, 四个等级代表的分别是特大型地质风险、大型地质风险、中~小型地质风险、局部小型地质风险, 除了这四个基本等级之外还可以根据工程地质状况在各个等级下面划分出亚级, 像B+级、B-级, 通过这种方式来反映那些介于其中两个等级之间的地质风险。当确定了地质风险等级之后, 可以参照《不同地质风险等级的预报方法选取标准》来确定预报方法, 下面是《不同地质风险等级的预报方法选取标准》。在选取预报方法时就应当严格依此表进行 (见表1) 。

3 预警机制的建立

在对公路隧道施工地质有一个地质预报后还应该建立一个完整的预警机制, 对于预警机制, 国家对公路隧道施工地质预报预警也有一个级别的划分。预警等级划分一共分成了四个等级, 分别是Ⅰ级预警、Ⅱ级预警、Ⅲ级预警、Ⅳ级, 这四个等级对对在隧道施工地质预报的各种情况都进行了比较详细的说明, 为预警机制的建立提供了很好的依据。

公路隧道地质预报预警机制的具体运行是首先对隧道施工地质预报结果做一个比较全面的分析, 然后查看不良地质体的影响程度分类, 如果查看结果是没有异常就可以继续施工, 如果有异常, 启动四级预警, 看属于哪一级, 预警等级确定之后要及时向指挥部、监理、施工方等部门告知, 上报完之后, 根据具体指示启动应急预防措施。整个流程可以很好完成预警工作, 确保预警机制的良好运行。

在公路隧道施工中, 首先必须选取科学的地质预报方法, 再相应地采用一定的预警机制, 预警机制是对施工地质状况的一个安全提醒, 可以让人们对可能遇到的风险有一个充足的心理准备, 对施工安全是一个很好的保障。在预警机制的建立上, 准确判断好预警等级, 然后根据预警等级做好充分的安全准备, 保证施工过程中公路隧道工程和施工人员的安全。另外在管理上也要做到同步、及时, 当接收到预警等级后, 一些必要的措施就要及时做好。一些必须做好的防护措施、防护设备都必须准备好, 有时很多事故的发生并不是预警工作没做好, 而是在街道预警后后期工作没做好, 从而导致有些安全事故的发生。对于这一点要落实好安全责任制, 相关负责人要担负起全局的责任, 具体的工作也要安排好, 如果在后期出现安全问题, 或者发生某些事故, 必须对相关人员进行问责, 追究相关人员的失职、失察责任。只有这些前期后期工作都准备好, 才能使预警机制更加完善, 才能更好发挥预警机制的作用。

4 结束语

公路隧道施工地质预报方法选取和预警机制建立, 两者是相互联系的, 为保证公路隧道施工的安全首先要有一个科学的地质预报, 在地质预报方法的选用上一定要根据实际情况选取科学合理, 具有可操作性的方法来进行, 保证能对预期可能出现的地质状况有一个比较准确的分析。地质预报工作做完之后就要相应地建立一定的预警机制, 预警机制是直接对可能遇到的风险的危险系数的一个有效提醒, 可以使人们防患于未然, 可以做出充足的准备, 对可能出现的地质状况有一个及时的应对措施。

参考文献

[1]吕乔森, 左昌群, 梁禹.公路隧道施工地质预报方法选取与预警机制建立[J].中外公路, 2012, 32 (5) :200-204.

[2]解博.虹梯关隧道超前地质预报方法与预警机制研究[D].长安大学, 2012.

梅关隧道超前地质预报 篇9

梅关隧道工程位于江西省与广东省两省交界处,梅关隧道出口位于大余县洋坑村,进口位于广东省南雄市红梅村,为上下行分离式三车道高速公路长隧道,我处承建的隧道左线起讫桩号为GK55+405～GK57+780,隧道全长2 375 m。

本隧道区处于由震旦系砂质板岩构成的构造剥蚀中低山区,隧道区最高峰标高为560.77 m,最低标高为239.67 m,相对高差约321.1 m。隧道进出口自然坡度较缓,区内植被发育,通视条件差。

隧道工程地层结构较简单。表层均为第四系全新统残坡积碎石土,下部由震旦系含碳板岩和砂质板岩组成。隧道区内发育有以下四条规模较大的断裂构造:

1)裂隙密集带F1在ZK55+785附近穿过,宽约10 m～15 m,走向为140°左右,倾向东北,倾角60°左右。2)裂隙密集带F2在ZK56+220附近穿过,宽约20 m～25 m,走向为130°左右,倾向南西,倾角70°左右。3)裂隙密集带F3在ZK56+955附近穿过,宽约20 m～25 m,走向为40°左右,倾向东南,倾角70°左右。4)主裂隙密集带F4在ZK57+535附近穿过,宽约10 m～15 m,走向为35°左右,倾向南东,倾角70°左右。

2006年11月21日隧道工程开工,工期2年。

为了查明掌子面前方围岩的地质情况、不良地质体的位置、工程性状、水文、地质状况等信息,预报隧道围岩级别,从而为施工阶段修正设计、施工支护材料的提早准备、防止可能的工程险情、确保得力合理的施工措施,进而加快工程进度,降低工程风险,促使施工技术更趋科学合理,为隧道施工服务,有必要进行隧道超前地质预报。

2 TSP203工作原理

与其他反射地震波方法一样,TSP203采用了回声测量原理。地震波在指定的震源点(通常在隧道的左边墙或右边墙,大约24个炮点布成一条直线)用小药量激发产生。地震波在岩石中以球面波形式传播。当地震波遇到岩石物性界面(即波阻抗差异界面,例如断层、岩石破碎带和岩性变化等)时,一部分地震信号反射回来,一部分信号折射进入前方介质。反射的地震信号将被高灵敏度的地震检波器接收。反射信号的旅行时间和反射界面的距离成正比,故而能提供一种直接的测量。TSP203超前地质预报系统的现场布置及测试过程由一系列炮点、两个三维接收传感器(X,Y,Z方向)、接收机及数据处理系统组成。

3 TSP超前预报方案设计

按照隧道2 375 m,扣除进洞和出口长度各55 m,需要进行长距离预报的有2 265 m,按照TSP超前预报的测试范围为120 m,预计需要进行18次测试。

4 梅关隧道进口GK55+631～GK55+790区段超前地质预报的实施

1)测试时间。

现场探测准备时间为2007年6月25日～6月26日,6月27日正式测试,2007年6月27日～6月28日进行资料处理与报告编制。

2)测试点数。

梅关隧道现场掌子面平整度一般,掌子面宽12.4 m,高8 m。本次TSP203检测掌子面的里程桩号为:GK55+631。24个炮点中,距掌子面最近的23 m,检波器距离最近炮点7 m。

3)仪器及现场工作方式。

探测采用瑞士安伯格测量技术有限公司TSP203超前地质预报系统。仪器参数设置如下:

记录单元:a.12道。b.24位A/D转换。c.采样间隔:62.5 μs。d.带宽:8 000 Hz。e.记录长度:7 218采样点。f.动态范围:120 dB。g.道数:1～12。

接收单元:a.三分量加速度地震检波器。b.灵敏度:1 000 mV/g±5%。c.频率范围:0.5 Hz～5 000 Hz。

4)数据处理与资料获取。

梅关隧道提取的反射层见图1。

梅关隧道2D结果显示见图2。

围岩纵波速度为2 200 m/s～3 948 m/s,泊松比为0.20～0.26,密度为2.30～2.51。

5 结语