地質(zhì)超前預(yù)報方案匯總

1、根據(jù)本標(biāo)段各隧道的地質(zhì)情況，結(jié)合國內(nèi)同類工程的施工經(jīng)驗， 本著“地表和洞內(nèi)相結(jié)合、長距離和近距離相結(jié)合、構(gòu)造探測和水 探測相結(jié)合”的“三結(jié)合”原則，在超前地質(zhì)預(yù)報組織機構(gòu)框圖內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)組地質(zhì)預(yù)報組監(jiān)控量測組隧道開挖中做到“先探后挖、有疑加強、不探不挖”，充分發(fā)揮多 種手段綜合預(yù)報的優(yōu)勢，解決本隧道的超前地質(zhì)預(yù)報和整治問題。1、超前地質(zhì)預(yù)報組織機構(gòu)為了對掌子面前方地質(zhì)情況進行超前預(yù)報并對初期支護和圍巖 變形狀況進行有效監(jiān)測，我們成立專門的施工監(jiān)測及地質(zhì)預(yù)報小 組，由項目經(jīng)理部的科技研發(fā)部負(fù)責(zé)組織實施。具體的組織機構(gòu)框 圖見上圖。2、超前地質(zhì)預(yù)報設(shè)備配備表超前地質(zhì)預(yù)報資源配備表序號資源名稱單位數(shù)量1

2、TGP203超前預(yù)報系統(tǒng)套12地質(zhì)羅盤儀套33SIR-10B型地質(zhì)雷達臺14數(shù)碼相機、光學(xué)相機部15地質(zhì)及物探工程師名13、超一前地質(zhì)預(yù)報計劃本標(biāo)段隧道地質(zhì)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，因此超前地質(zhì)預(yù)報應(yīng)貫穿整個 隧道的施工過程，結(jié)合各種預(yù)報方法的適用范圍，一般每隔 100200m用TGP初步探測不良地質(zhì)段，在此基礎(chǔ)上用中、短期儀器 進行補充預(yù)測，按照地質(zhì)預(yù)測控制流程圖執(zhí)行。在W級、V級圍巖、斷層破碎帶、物探異常地段以及其它不良 地質(zhì)地段，應(yīng)加強超前地質(zhì)預(yù)報，增加紅外探水進行預(yù)報，其預(yù)報 頻率為3080m次。根據(jù)地質(zhì)預(yù)報結(jié)果，經(jīng)專家顧問組進行分析研 究后，擬定相應(yīng)對策以指導(dǎo)施工。超前地質(zhì)預(yù)報計劃表詳見下表超前

3、地質(zhì)預(yù)報計劃表預(yù)測預(yù)報 手段儀器預(yù)報內(nèi)容預(yù)報頻率 及計劃TGP技術(shù)TGP203超前預(yù) 報儀重點探查規(guī)模較大的溶洞、暗河、破碎 帶、裂隙發(fā)育帶等。每隔100200m用TGP203探測一次超前鉆孔MKD-5S型全液 壓鉆機施工中將超前鉆孔作為主要的探測手 段，用以驗證超前地質(zhì)預(yù)報的精度，并直接 探明涌水壓力。水平超前鉆孔按碎屑巖地段 每250m鉆探一孔進行探測，孔徑108mm。每次鉆孔深度 30m80m，必要時 進行取芯分析。地質(zhì)雷達周邊探測SIR-10B 型地 質(zhì)雷達重點進行隧道周邊的地質(zhì)體探測，查找 隧道周邊隱伏的巖溶、暗河、地質(zhì)破碎帶及 其它不良地質(zhì)體，防止開挖通過后，隧道頂 板、底板及側(cè)壁

4、出現(xiàn)災(zāi)害性的突水突泥。每隔520m地質(zhì)素描羅盤儀、地質(zhì) 錘、放大鏡、 皮尺等簡單工 具主要對開挖面圍巖類別、巖性、圍巖風(fēng) 化變質(zhì)情況、節(jié)理裂隙、產(chǎn)狀、斷層分布和 形態(tài)、地下水等情況進行觀察和測定后，繪 制地質(zhì)素描圖，通過對洞內(nèi)圍巖地質(zhì)特征變 化分析，來推測開挖面前方的地質(zhì)情況。地質(zhì)素描在每次開 挖后進行4、超前地質(zhì)預(yù)報方法地質(zhì)素描A工作內(nèi)容地質(zhì)素描應(yīng)在開挖后立即進行、并在全隧不間斷實施，其進行的內(nèi)容主要為：a地質(zhì)年代、巖性、巖層產(chǎn)狀、軟弱夾層、巖脈穿插等情況；b斷層及破碎帶的形態(tài)、產(chǎn)狀、寬度及充填物特征；c主要節(jié)理裂隙的形態(tài)、產(chǎn)狀、規(guī)模及相互切割關(guān)系；d標(biāo)記地下水的出水點、出露情況（濕、滲、涌

5、、流），并注 明水量大??；e巖溶位置、形態(tài)、大??；f圍巖內(nèi)鼓變形部位、位置；g不穩(wěn)定塊體的位置、形態(tài)、范圍、坍塌掉塊部位和地段、范 圍；h圍巖的工程地質(zhì)分段（巖組劃分）、巖體結(jié)構(gòu)類型、巖體完 整性、圍巖物理力學(xué)和變形等；i觀測的內(nèi)容盡可能地標(biāo)記在地質(zhì)展示圖上，不能標(biāo)明者可在 說明表中說明。B工作要求a按照地質(zhì)素描的內(nèi)容和現(xiàn)場記錄格式，堅持每次（簡單地段 可以放寬）循環(huán)開挖后對掌子面和左右邊墻進行素描、數(shù)碼攝像。b素描圖、記錄必須在現(xiàn)場進行，不得回憶編制或室內(nèi)制作。c素描一律“寫實”，不做任何換算。d素描圖式、圖例、比例、用語應(yīng)統(tǒng)一。e按要求采取標(biāo)本（包括定向標(biāo)本）。C素描資料整理要求a資料整理

6、是綜合分析和預(yù)報的基礎(chǔ)，必須認(rèn)真進行。b素描原始記錄、圖、表須當(dāng)天整理（繪制），如發(fā)現(xiàn)錯誤，及時在現(xiàn)場核正。c施工一定距離后，隧道地質(zhì)素描圖，應(yīng)分段完善、總結(jié)，并 作出相應(yīng)的隧道縱斷面圖、表。d及時整理標(biāo)本。地質(zhì)雷達對隧底、邊墻、隧頂外圍巖的不良地質(zhì)探測時，利用斜井對主 洞探測時或掌子面可以利用，需進行短距離（520m）的精細(xì)巖性 結(jié)構(gòu)變化情況的預(yù)報時采用地質(zhì)雷達。采用地質(zhì)雷達進行超前地質(zhì)預(yù)測預(yù)報時，預(yù)測預(yù)報距離控制在 20m以內(nèi)，每兩次預(yù)報位置搭接長度不得小于5m。當(dāng)進行溶洞范圍 探測時，應(yīng)在剛性支護完成前實施，以消除鋼結(jié)構(gòu)對其產(chǎn)生影響。 如溶洞范圍及規(guī)模較大時，必須采取鉆孔驗證。A地質(zhì)雷達

7、儀器性能要求a信號增益控制應(yīng)具有指數(shù)增益功能。b A/D轉(zhuǎn)換位數(shù)：N16bit；c點測時有多次疊加功能，且疊加次數(shù)：N8次；d連續(xù)測量時掃描速率：N128線/s；e天線的選擇應(yīng)符合下列要求：I在地面探測時宜選擇頻率為8MHz300MHz的天線，當(dāng)多個頻率的天線均能符合探測深度的要求時，應(yīng)選擇頻率相對較高的天 線；W孔中探測應(yīng)根據(jù)探測任務(wù)要求選用自發(fā)自收的單孔天線或 一發(fā)一收的跨孔天線，天線頻率應(yīng)根據(jù)探測范圍、探測精度要求選 用；V移動較快的車載觀測方式檢測支護厚度及背后空洞時，宜 選用空氣耦合天線。B地質(zhì)雷達測網(wǎng)布置要求a當(dāng)進行一般性點測時，點距宜為0.2m1.0m，在異常區(qū)域 應(yīng)有三個以上的

8、測點表現(xiàn)異常；b進行短距離探測時應(yīng)以掌子面為中心，在掌子面上布置多條 剖面，點測時點距應(yīng)小于0.5m；c測線時宜采用十字形式布線。C地質(zhì)雷達現(xiàn)場工作要求a現(xiàn)場觀測時應(yīng)清除或避開測線附近的金屬物；b支撐天線的器材應(yīng)選用絕緣材料，天線操作人員不應(yīng)佩帶含 有金屬成分的物件，并應(yīng)與工作天線保持相對固定的位置；c觀測過程中，應(yīng)保持工作天線的平面與探測面基本平行，距 離相對一致；d點測時，點距應(yīng)小于尼奎斯特采樣間隔，當(dāng)探測目的體形態(tài)、 產(chǎn)狀變化不大時，點距可適當(dāng)放寬，并應(yīng)在天線相對靜止時采集數(shù) 據(jù)；e連續(xù)測量時，應(yīng)先進行點測與連續(xù)測量對比試驗，并選定連 續(xù)測量效果與點測效果相近的天線移動速率。天線的移動速

9、率應(yīng)均 勻，并與儀器的掃描率相匹配；f使用分體天線進行點測時，應(yīng)通過調(diào)整天線距使來自目的體 的反射信號最強?？蛇x取二倍臨界角為接收天線與發(fā)射天線相對探 測目的體的張角，也可選取探測對象最大深度的1/5作為天線間 距；g使用偶極天線時，天線的取向宜使電場的極化方向與探測目 的體的長軸或走向平行；當(dāng)探測目的體的長軸方向不明確時，宜使 用兩組正交方向的天線分別進行觀測；h記錄標(biāo)注應(yīng)與測線樁號一致，采用自動標(biāo)注時，應(yīng)避免標(biāo)注 信號線的干擾；采用測量輪標(biāo)注時，應(yīng)每10m校對一次。D資料檢查和評價要求a現(xiàn)場操作人員應(yīng)對全部原始記錄進行自檢。b專業(yè)技術(shù)負(fù)責(zé)人應(yīng)組織人員對原始記錄進行檢查和評價，抽 查率應(yīng)大于

10、30%。c原始資料應(yīng)評定為合格與不合格兩類，存在下列情況之一者 為不合格。1）記錄不全；2）原始記錄有涂改、擦去、撕頁現(xiàn)象；3）計算機采集數(shù)據(jù)文件名與內(nèi)容不符或內(nèi)容不全；4）未按要求做重復(fù)觀測、檢查觀測；5）檢查觀測精度不符合要求；6）使用的儀器不合格；7）采用不符合要求的觀測系統(tǒng)和裝置；8）需要進行漏電檢查的儀器沒有進行漏電檢查或檢查不合格；9）無儀器檢查記錄，未作定期檢查或檢查不合格的儀器所得 的全部記錄。d提供檢查和評價的雷達資料應(yīng)經(jīng)過初步編輯，編輯內(nèi)容可包 括測線號、里程樁號、剖面深度等。e檢查觀測的圖像與原始觀測圖像的異常形態(tài)與位置基本一 致時資料為合格。E數(shù)據(jù)處理要求a應(yīng)依據(jù)斷層破

11、碎帶、充水或充泥溶洞以及地下水富集區(qū)等不 良地質(zhì)體在物性上常表現(xiàn)為低波速、低電阻率等特征，及不良地質(zhì) 體與圍巖的物性有明顯差異進行分析和解釋；b地震負(fù)視速度法預(yù)報應(yīng)依據(jù)入射波的時距曲線具有正速度、 反射波的時距曲線就具有負(fù)視速度的特征，將正、負(fù)視速度的時距 曲線順勢外延，其交點位置為預(yù)報的界面位置；c彈性波垂直反射法資料解釋應(yīng)依據(jù)時間剖面上反射波形的特 征來推斷和預(yù)報是否存在不良地質(zhì)體，并根據(jù)反射時間和掌子面圍 巖的速度參數(shù)來確定不良地質(zhì)體的位置；d探地雷達應(yīng)依據(jù)觀測雷達圖像的異常形態(tài)、波形特征及電磁 波衰減等特征確定不良地質(zhì)體的性質(zhì)和位置，并進行判斷預(yù)報；e當(dāng)隧道內(nèi)地質(zhì)情況復(fù)雜時，不僅應(yīng)仔細(xì)

12、分析物探觀測成果資 料，而且還應(yīng)詳細(xì)了解地面地質(zhì)情況，并結(jié)合當(dāng)前和以往開挖的地 質(zhì)情況及物性參數(shù)等；f資料的解釋與推斷應(yīng)充分結(jié)合物探工作范圍內(nèi)的地質(zhì)、設(shè)計 和施工資料，在反復(fù)對比分析中，總結(jié)和分析各種異?，F(xiàn)象，得出 較為準(zhǔn)確的結(jié)論；g應(yīng)遵循內(nèi)外業(yè)同步進行、內(nèi)業(yè)指導(dǎo)外業(yè)的原則，現(xiàn)場應(yīng)及時 對資料進行初步整理和解釋。如果發(fā)現(xiàn)原始資料有可疑之處或論述 解釋結(jié)論不夠充分時，應(yīng)作必要的外業(yè)補充工作；h解釋時應(yīng)通過綜合資料，充分考慮地質(zhì)情況和探測結(jié)果的內(nèi) 在聯(lián)系與可能存在的干擾因素；i解釋成果應(yīng)使用相關(guān)專業(yè)語言來表達?？筛鶕?jù)需要選取刪除無用道、水平比例歸一化、增益調(diào)整、 地形校正、頻率濾波、f-k傾角濾波

13、、反褶積、偏移歸位、空間濾 波、點平均等處理方法。k選擇處理方法和處理步驟應(yīng)根據(jù)外業(yè)記錄數(shù)據(jù)質(zhì)量及解釋要 求進行。當(dāng)反射信號弱、數(shù)據(jù)信噪比低時不宜進行反褶積、偏移歸 位處理，在進行f-k傾角濾波和偏移歸位處理前應(yīng)刪除無用道，并 進行水平比例歸一化和地形校正。l在數(shù)據(jù)處理各階段均可選擇頻率濾波，消除某一頻段的干擾 波。m可用f-k傾角濾波消除傾斜層的干擾波，但應(yīng)事先確保無 同樣傾角的有效層狀的反射波。n可用反褶積來壓制多次反射波，用于反褶積的反射子波應(yīng)是 最小相位子波。o可采用時間偏移或深度偏移方法將傾斜層反射波界面歸位， 將繞射波收斂，在進行深度偏移處理時應(yīng)選擇可靠的介質(zhì)波速。p可選用空間濾波

14、的有效道疊加和道間差兩種方法，使異常具 有更好的連續(xù)性或獨立性，提高數(shù)據(jù)圖像的可解釋性，改變反射信 號的振幅特征應(yīng)在其它方法處理完成后進行。q可用平滑數(shù)據(jù)的點平均法消除信號中的高頻干擾，參與計算 的點數(shù)宜為奇數(shù)，最大值宜小于采樣率與低通頻率之比。F資料解釋要求資料解釋除應(yīng)符合數(shù)據(jù)處理要求第aj條的要求外，還應(yīng)符 合下列要求：a應(yīng)通過班報和現(xiàn)場復(fù)核、篩選干擾異常。b應(yīng)先在原始圖像上通過反射波波形及能量強度等特征判斷、 識別和篩選異常。c通過數(shù)據(jù)處理對強反射波和強吸收波同相軸進行追蹤，或利 用異常的寬度及反射旅行時等參數(shù)，計算異常體的平面延伸范圍和 埋深。d透射法可根據(jù)透射圖像有無能量陰影、有無二

15、次波疊加等特 征判斷異常，也可采用陰影交匯、二次波形態(tài)及發(fā)射和接收的相對 位置進行定量解釋。G成果圖表繪制要求a圖件應(yīng)包括：工作布置圖、成果圖、成果解釋圖等。b成果圖應(yīng)包括單一物探方法或綜合物探方法所得到的剖面或平面圖件，圖件可以是曲線圖、等值線圖或圖像等。c成果解釋圖應(yīng)是對實測物探資料進行的定性和定量解釋的成 果體現(xiàn)，應(yīng)與物性資料相對應(yīng)。d物探成果圖與成果解釋圖宜繪制在一張圖上，上部繪制物探 成果圖，下部繪制成果解釋圖。e圖件應(yīng)包括雷達剖面圖像、雷達地質(zhì)成果解釋剖面圖f布置在隧洞、陡壁、邊墻等處的剖面，應(yīng)繪制測線分布的斷 面圖g雷達剖面圖像可只選擇摘錄有異常的部分，連續(xù)測量時可繪 制灰度或色

16、譜圖像，點測時可繪制波形圖像，雷達圖像應(yīng)標(biāo)注測線 號、樁號、深度時間標(biāo)注h地質(zhì)成果解釋剖面圖應(yīng)繪制分層界線、異常中心、范圍、延 伸方向等i可采用表格匯總說明異常情況。超前鉆孔A主要工作及工作步驟a熟悉圖紙，確定重點預(yù)報段；b施鉆及鉆進記錄（包括鉆孔位置、鉆進速度隨鉆進深度變化 記錄等）；c鉆孔巖芯觀察、編錄和必要的測試試驗（巖石、體聲速測試 和巖石強度試驗等）；d洞內(nèi)地質(zhì)調(diào)查：包括掌子面和邊墻地質(zhì)素描、節(jié)理裂隙統(tǒng)計 和分析e根據(jù)鉆孔巖芯編錄、鉆進速度記錄和巖石、體聲速測試和巖 石強度試驗結(jié)果，結(jié)合隧道洞內(nèi)地質(zhì)調(diào)查結(jié)果，確定隧道掌子面前 方圍巖級別及其變化，隧道掌子面前方斷層破碎帶等構(gòu)造、軟層、

17、 煤層、巖溶發(fā)育分布等；f提出預(yù)報簡報或報告；g施工驗證；h長距離超前水平鉆探施工程序圖（詳見下頁）B使用要求深孔長距離鉆探是在大規(guī)模的斷層構(gòu)造段實施，孔深3080m, 孔徑大于70mm，數(shù)量3孔，終孔位置應(yīng)在開挖輪廓外1.5m處，原 則上應(yīng)一次穿越不良地質(zhì)段，并形成單獨報告。a長大復(fù)雜隧道每個掌子面要求配備鉆進功效4m/h的水平鉆 機至少一臺，最好是兩臺。b兩次循環(huán)的超前水平鉆探搭接長度不小于5米。c鉆進過程中，對斷層、溶洞充填物應(yīng)干鉆取樣，對不同巖層代表性取樣，余采用孔內(nèi)攝像記錄，以提高功效。測量定位機械就位及安裝I I I -j4*水文地質(zhì)試驗巖芯整理巖芯鑒定涌水預(yù)測巖芯存儲資料整理及文

18、獻預(yù)測預(yù)報及認(rèn)證長距離超前水平鉆探施工程序圖d超前水平鉆探資料應(yīng)現(xiàn)場記錄描述。e注意采用少量5米炮眼鉆進預(yù)測掌子面前方地層和地下水。f超前鉆探布孔示意圖（詳見下頁）C鉆孔要求在鉆進工程中，應(yīng)盡可能避免因鉆頭偏移而導(dǎo)致探測結(jié)果發(fā)生 誤差。應(yīng)根據(jù)巖石的堅硬程度，調(diào)整鉆機的轉(zhuǎn)速和鉆壓，堅硬的巖 石應(yīng)采用較低的鉆壓。D鉆孔與地質(zhì)的關(guān)系a單位時間（10cm）鉆進時間大于3S，且變化小位，圍巖完整；b單位時間（10cm）鉆進時間大于2S，且變化較小時，松散巖 石或斷層帶；c單位鉆進時間有明顯變化時，巖層中夾軟弱層、張裂隙，或 者有小斷層等不均勻巖體。橫斷面超前鉆探布孔示意圖d硬巖破碎，裂隙間不夾泥層，或者

19、泥層厚度不大，則鉆速放1號探測孔152、3號探測孔映不明顯;e在孔口 2040cm范圍內(nèi)的高速區(qū)，可能是由于上一茬炮形 成的松動區(qū)。f遇斷層泥時，鉆進速度快，鉆孔沖洗液渾濁；g巖體破碎時，常遇卡鉆；h遇跳鉆時，可能存在空洞或溶洞或含水體。紅外探水因地下水的活動會引起巖體紅外輻射場強的變化，可利用紅外 探水儀通過接受巖體的紅外輻射強度，根據(jù)圍巖紅外輻射場強的變 化值來確定掌子面前方或洞壁四周是否有隱伏的含水體。A紅外探水在隧道施工過程中根據(jù)TGP203超前預(yù)報儀探測 結(jié)果，趨近不良地質(zhì)和地質(zhì)異常體時實施，預(yù)測預(yù)報距離應(yīng)控制在 30m80m，每兩次預(yù)報位置搭接長度不得小于5m。B紅外探測技術(shù)在預(yù)防

20、地下工程突水突泥，特別是判斷可溶 巖與非可溶巖接觸面，預(yù)防可溶巖的突泥突水等方面有著重要的作 用。C紅外探測技術(shù)雖然能判斷掌子面前方是否存在含水構(gòu)造， 但不能判斷水量大小與確切距離。適合本地區(qū)的掌子面安全值雖能 成為判斷含水構(gòu)造是否存在的一個重要因素，但卻不能成為是否發(fā) 生涌突水的限值。D紅外探測手段雖然不能判斷水量大小與確切距離，但在溶 洞、暗河等巖溶現(xiàn)象發(fā)育的地區(qū)加強紅外探水，可判明前方是否存 在含水構(gòu)造，對防止隧道涌突水可起到指導(dǎo)作用。E紅外探測儀在探測過程中要受到外界的影響，目前發(fā)現(xiàn)對 其有較大影響的有：a高能熱源場（如電動空壓機等）的存在；b掌子面圍巖與后方圍巖的溫度差異；c掌子面附

21、近的施工用水；d支護中的混凝土，放炮后的距離溫差等。e通過大量的探水應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，在紅外探測儀的運用過程中探 測距離必須要大于50m，只有這樣才能得到數(shù)據(jù)曲線的整體表現(xiàn) 形式，以便運用曲線的整體變化趨勢來作為判斷突涌水的發(fā)生可 能，這樣可減少局部突變因素對判斷的影響，正確判斷前方地質(zhì)體 是否存在異常。F紅外探測技術(shù)在大的含水構(gòu)造影響范圍內(nèi)的探測將不能判 斷前方地質(zhì)體的異常情況，在巖溶極發(fā)育區(qū)段應(yīng)用紅外探水存在一 定的局限性。TGP203超前預(yù)報儀超前預(yù)報地質(zhì)體隧道地震波法（TGP ）預(yù)報原理對于地質(zhì)復(fù)雜的長大隧道應(yīng)采用TGP法作為長期預(yù)報手段的綜 合地質(zhì)預(yù)報技術(shù)，為劃分地層界線、查找地質(zhì)構(gòu)造、探測不良地質(zhì) 體的厚度和范圍提供宏觀支持。TGP法每兩次預(yù)報位置搭接長度不 得小于10m。當(dāng)前方存在異常時，預(yù)報距離