隧道施工期主要地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)測

1、第 隧道施工期主要地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)測論文導(dǎo)讀：隧道施工期常見的地質(zhì)災(zāi)害。塌方。突水。瓦斯。巖爆。塌方，隧道施工期主要地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)測。關(guān)鍵詞：地質(zhì)災(zāi)害，塌方，突水，瓦斯，巖爆 1前言 國內(nèi)外隧道工程的實踐表明，制約隧道建設(shè)的主要因素是地質(zhì)災(zāi)害及伴生的地質(zhì)環(huán)境問題。盡管施工前進行了大量的地質(zhì)勘察工作，但由于當前勘察技術(shù)手段和方法技術(shù)的限制，加上地質(zhì)體的復(fù)雜多變，期望在施工前完全查明工程巖體的狀態(tài)、特性，準確地預(yù)測隧洞施工中可能發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的位置、性質(zhì)和規(guī)模是十分困難的。因此，世界各國隧洞工程界都十分重視施工期間的超前預(yù)報工作。 施工階段的地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測是在施工前地質(zhì)預(yù)測所提供資料的基礎(chǔ)上進行的。它直接為

2、施工、支護和處理服務(wù)，也可稱為臨陣預(yù)測。施工過程中，開挖面（掌子面）前方的地質(zhì)預(yù)測是實時的、動態(tài)的。科技論文，塌方。施工階段的地質(zhì)預(yù)測不但包括業(yè)已存在的地質(zhì)現(xiàn)象（靜態(tài)的），還包括了因開挖引起地質(zhì)狀況的演化（動態(tài)的）。因而更為復(fù)雜和困難。1 2隧道施工期常見的地質(zhì)災(zāi)害 （1）塌方 塌方是隧道隧洞施工中最經(jīng)常出現(xiàn)的重大地質(zhì)災(zāi)害，約占各類重大地質(zhì)災(zāi)害出現(xiàn)機率80以上，因此，塌方是隧道隧洞施工地質(zhì)災(zāi)害防范的重點。引起隧道塌方的直接原因主要有工程地質(zhì)條件、地下（表）水、支護措施、爆破擾動等。3 （2）突水 突水是隧道施工中僅次于塌方的最常見的地質(zhì)災(zāi)害之一,特別在我國降雨量較大地區(qū)施工的隧道更為常見。造成

3、突水最為常見的不良地質(zhì)是斷層(斷層裂隙水)、大型溶洞和暗河(巖溶水)，煤系地層中的采空區(qū)(老窖積水)和金屬、非金屬礦山老積水?？萍颊撐?，塌方。隧道工程中突水必須具備的兩個基本條件是：有充足的水源；水源和隧道之間有順暢的、足夠大的通道。 （3）瓦斯 一般瓦斯指的是甲烷(CH4)，又稱沼氣。它是一種無色、無味、無臭、無毒的氣體，比重0.554，比空氣輕，因此常常聚集在隧洞的頂部?？萍颊撐模?。瓦斯本身并不助燃，但當與空氣混合到一定程度，并遇火源的時，就能燃燒或爆炸。隧道工程遇到的瓦斯多出現(xiàn)在煤系地層。它在空氣中達到一定的濃度，遇見明火就會發(fā)生猛烈的爆炸。施工中處理不當極易發(fā)生瓦斯爆炸事故。瓦斯的

4、涌出可分為普通涌出和特殊涌出兩種形式。 （4）巖爆 巖爆也是影響隧道施工的一種地質(zhì)災(zāi)害。它本質(zhì)上是巖體中積累的高彈性應(yīng)變能，因地下工程的開挖，破壞了原有地應(yīng)力的平衡，并在隧道隧洞兩壁或拱頂某些部位產(chǎn)生局部應(yīng)力集中，當其超過了巖石的抗剪強度時，高彈性應(yīng)變能突然釋放，巖體急劇破壞而產(chǎn)生的一種施工地質(zhì)現(xiàn)象。 3隧道超前地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報方法 隧道超前地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報方法可根據(jù)預(yù)報距離或探測原理分類。按照預(yù)報距離可分為長距離和短距離超前地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報兩類。長距離超前地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報采用的預(yù)報方法主要有工程地質(zhì)調(diào)查法、斷層參數(shù)預(yù)測法和TSP等儀器探測法。短距離超前地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報又稱為跟蹤預(yù)報，是長距離超前地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報的深

5、化和印證?？萍颊撐?，塌方。其主要的預(yù)報方法有掌子面編錄預(yù)測法、地質(zhì)雷達法等。 按照探測原理可分為直接法、間接法及其它方法。直接法有地質(zhì)法和鉆孔探測法。間接法亦稱物探法，主要有隧道地震超前預(yù)報系統(tǒng)(TSP)、水平聲波剖面(HSP)法、陸地聲納法、地質(zhì)雷達(GPR)法和紅外探水法等。其它方法有超前導(dǎo)坑法、斷層參數(shù)預(yù)測技術(shù)和掌子面地質(zhì)編錄預(yù)測法等。 4隧道施工期地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)測 隧道施工地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測預(yù)報工作既是修正和完善前期地質(zhì)勘察工作成果的一種手段，又是地下工程信息化施工和新奧法施工中的一個重要環(huán)節(jié)2。超前預(yù)報主要是加強施工期間的地質(zhì)工作，是在開挖之前，除根據(jù)開挖時揭露出來的實際地質(zhì)情況，校正補充地

6、勘時未能查到的資料外，還要根據(jù)這些成果資料，分析推斷掌子面前方的地質(zhì)情況，是否存在前期勘察時沒有查到的不良地質(zhì)體，以便預(yù)先采取措施。 4.1隧道塌方的預(yù)測 引起塌方的主要不良地質(zhì)有斷層破碎帶、巖溶陷落柱。斷層破碎帶塌方的判斷和警報，主要包括斷層破碎帶塌方影響因素的正確分析、斷層破碎帶圍巖級別的準確鑒定和塌方即將發(fā)生前兆的及早發(fā)現(xiàn)。 1、影響斷層破碎帶塌方的地質(zhì)因素主要有：斷層上下盤巖性和巖石力學性質(zhì)、斷層的力學性質(zhì)、斷層復(fù)合與復(fù)合特征、斷層破碎帶厚度、斷層破碎帶物質(zhì)組成和固結(jié)程度、斷層破碎帶的圍巖結(jié)構(gòu)，斷層破碎帶的產(chǎn)狀及其與隧道的空間關(guān)系、地下水、地應(yīng)力影響共8個方面。 2、斷層破碎帶圍巖級別

7、的評定 斷層塌方的監(jiān)測與警報，必須在斷層識別和影響斷層塌方地質(zhì)因素分析的基礎(chǔ)上，落實到斷層塌方判斷的終極目標即對斷層破碎帶圍巖級別的準確評定上。 3、塌方即將發(fā)生前兆的及早發(fā)現(xiàn) 大規(guī)模塌方的臨近前兆主要有： (1)頂板巖石開裂，裂縫旁有巖粉噴出或洞內(nèi)無故塵土飛揚； (2)支撐拱架變形或發(fā)生聲響； (3)拱頂巖石掉塊或裂縫逐漸擴大； (4)干燥圍巖突然涌水等。 發(fā)現(xiàn)上述征兆，立即采取緊急處理措施?？萍颊撐?，塌方。 4.2隧道突水的預(yù)測 隧道隧洞突水的監(jiān)測主要是查明地下水源體(溶洞、暗河、老窖、老崆和大型斷層破碎帶)的位置和地下水源體的性質(zhì)，判斷突水的可能性并及早發(fā)出警報。 發(fā)生突水可能性的判斷與

8、警報，主要依據(jù)臨近各種水源體前兆和具體的涌水量測量來實現(xiàn)。 臨近各種水源體前兆如下： (1)臨近斷層水源體前兆 各種臨近斷層的前兆 下盤泥巖、頁巖等隔水巖層明顯濕化、軟化或出現(xiàn)淋水現(xiàn)象。 其他水流痕跡的出現(xiàn)。 (2)臨近大型溶洞水體前兆 臨近各種水源體前兆出現(xiàn)較多的鐵銹染或夾泥的裂隙。 小溶洞出現(xiàn)的頻率增加。 (3)臨近暗河前兆 出現(xiàn)大量鐵銹染裂隙或小溶洞。 大量出現(xiàn)的小溶洞含有河沙。 鉆孔中的涌水量劇增，且夾有泥砂或小礫石。 (4)臨近老窯積水的前兆(老崆積水與其相似) 煤壁或頂板滲出水珠，或出現(xiàn)煤層發(fā)潮松軟。 頂板淋水或底板涌水。 煤層中出現(xiàn)暗紅色水銹或滲水中掛紅。 掌子面空氣變冷或發(fā)生霧

9、氣。 有嘶嘶的水聲。 4.3隧道瓦斯的預(yù)報 瓦斯預(yù)報主要包括兩個方面:瓦斯?jié)舛鹊谋O(jiān)測和可能的瓦斯溢出部位探測.對于瓦斯溢出部位的預(yù)報，應(yīng)從瓦斯產(chǎn)生、儲存及運移環(huán)境等進行分析,以地質(zhì)法為基礎(chǔ)、以物探為主要手段,結(jié)合超前鉆探和瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測相結(jié)合的綜合方法進行瓦斯地質(zhì)預(yù)報。 (1)地質(zhì)法是最基本、最簡單、最直接的預(yù)報方法，主要包括地表及洞內(nèi)地質(zhì)調(diào)查、瓦斯整體地質(zhì)分析預(yù)測法、隧道開挖掌子面地質(zhì)素描和鉆孔、鉆孔探測法等。 (2)物探方法很多，如地震法、TSP系統(tǒng)、HSP聲波反射法、電磁波反射法、電法等，它們各有其適用條件和優(yōu)、缺點。根據(jù)隧道的地質(zhì)條件，文獻3確定以地質(zhì)法為基礎(chǔ)、以HSP聲波反射法為主要手

10、段，結(jié)合超前鉆探和瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測相結(jié)合的綜合方法實施該隧道瓦斯地質(zhì)預(yù)報，其措施：采用地質(zhì)素描和超前鉆孔實施掌子面瓦斯觀測；采用HSP聲波反射實施掌子面前方的斷層、破碎帶預(yù)報；選用專用的瓦斯檢測儀監(jiān)測瓦斯?jié)舛取?4.4隧道巖爆的預(yù)測預(yù)報 在工程實踐中，巖爆的預(yù)測，一般在工程勘測階段進行，但巖爆的預(yù)報，則是在預(yù)測的基礎(chǔ)上要求進一步提供巖爆發(fā)生的地點、量級和時間的準確信息，以保證工程的安全和經(jīng)濟。巖爆的預(yù)測帶有定性分析，而巖爆的預(yù)報則是定量分析，這兩者是各自獨立而又相互關(guān)聯(lián)的不同的工作階段。在巖爆預(yù)測階段，最重要的是建立巖爆的判別準則，目前有以下幾種方法： (1)地質(zhì)力學宏觀分析法 利用地質(zhì)力學原理、

11、分析區(qū)域構(gòu)造發(fā)展史，推斷巖體中近代構(gòu)造應(yīng)力場，再結(jié)合少量巖體應(yīng)力量測結(jié)果，綜合判斷初始應(yīng)力場最大主應(yīng)力方向和量級，以此預(yù)報巖爆的可能性。 (2)巖石強度與應(yīng)力對比法 巖爆是圍巖應(yīng)力超過巖體強度而發(fā)生的一種脆性破壞現(xiàn)象，因此，可以用強度應(yīng)力比來估計發(fā)生巖爆的可能性。 針對不同的巖爆現(xiàn)象，不同學者分別提出了不同的理論和預(yù)測方法，如強度理論、剛度理論、能量理論、失穩(wěn)理論、斷裂損傷理論、擴容理論、突變理論、分叉理論、表面失穩(wěn)理論等，以及數(shù)值分析方法、模糊數(shù)學綜合評判方法、分形幾何方法、聲發(fā)射法、地震法、位移測試法等。盡管理論很多，提出了各種各樣的巖爆判據(jù)，但由于巖體本身的復(fù)雜性和各種環(huán)境因素的影響，使得巖爆的預(yù)測難以滿足設(shè)計需要，探討一種新的有效的預(yù)測方法是很有必要的。3 5小結(jié) 隧道超前地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報是隧道施工中十分重要的一個環(huán)節(jié)。有效的隧道超前地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報將保證施工安全。盡管隧道施工超前預(yù)報已引起國內(nèi)外隧洞工程界的重視，也做了許多卓有成效的工作，但到目前為止還沒有一套系統(tǒng)的普遍適用的方法，國內(nèi)外隧道工程的重大地質(zhì)災(zāi)害仍時有發(fā)生。因此，準確預(yù)報開挖前方的地質(zhì)條件是隧道建設(shè)者們的迫切要求，二十世紀八十年代以來世界各國都把這類問題列為重點研究課題。科技論文，塌方。但是隧洞施工超前預(yù)