隧道及地下工程超前地質預報技術介紹-鐵路建設培訓班2009.12.5

隧道及地下工程

超前地質預報技術介紹講解人中鐵工程設計咨詢集團公司齊傳生2021年12月南昌講解提綱1國內外歷史及現(xiàn)狀2超前地質預報工作的管理3超前地質預報的目的、任務及工作內容4超前地質預報的主要手段5地質復雜程度分級及超前地質預報方案6工藝流程及操作要點7臨近隧道內不良地質體的前兆標志8材料、機具設備及勞動組織9平安措施10預報實例11存在問題1國內外歷史及現(xiàn)狀1.1超前地質預報的重要性突泥、突水、煤層瓦斯突出及爆炸是隧道建設中的主要工程地質問題，甚至為制約隧道建設工期及能否平安運營的關鍵。如雅礱(long)江錦屏二級電站地質探洞施工曾三次遇到特大規(guī)模的高壓涌水，其中探洞3948m處突水射程達35~37m，流量0.61m3/s，沖毀施工設施，疏干地表巖溶大泉，致使使用該泉水發(fā)電的電站關閉；衡廣復線大瑤山隧道〔14.295km〕涌突水，沖毀施工設施，淹沒豎井，延誤建設工期，引發(fā)地表巖溶塌陷、水源枯竭、居民生產(chǎn)、生活用水困難等一系列的環(huán)境地質問題；衡廣復線南嶺隧道，施工時地表水通過巖溶裂隙下滲，屢次發(fā)生涌水突泥，導致地表塌陷、井水枯竭、河水斷流；2006年1月21日10時50分，宜萬鐵路馬鹿箐隧道出口平導PDK255+978.1，即距洞口3152m處的掌子面拱頂突發(fā)透水事故，15分鐘內涌水量達18×104m3，造成重大人員傷亡和經(jīng)濟損失；2005年12月22日14時許四川都江堰至汶川高速公路董家山隧道發(fā)生瓦斯爆炸事故，造成44人死亡，11人受傷；日本東海道干線舊丹拿隧道〔長7.84km〕1981年開工后曾6次遇到大1國內外歷史及現(xiàn)狀1.1超前地質預報的重要性規(guī)模高壓涌突水，最大一次達3.3m3/s，水頭高達1.4MPa，貫穿時總涌水量達1.63m3/s，致使該隧道建設工期達16年之久；日本的萬之瀨(lai)川引水隧道〔8.2km〕，在施工中出現(xiàn)嚴重涌突水，最大水量2.4m3/s，水頭壓力高達1.45MPa，致使5次改變施工方案，延誤工期近2年；1992年竣工的辛普倫雙孔單線隧道是穿越阿爾卑斯山的第四座特長隧道，施工期間發(fā)生的特大規(guī)模涌水，涌水量達13.4m3/s，水溫高達47~56℃；前蘇聯(lián)的貝阿鐵路北穆隧道〔長13.5km〕，最大涌水量達60×104m3/d。這些工程事例說明巖溶和涌突水以及煤層瓦斯等給工程本身和周圍環(huán)境造成極大的危害。準確預報施工前方地質條件是隧道建設的迫切需要，是確定工程對策、工程措施的關鍵，是工程施工平安的前提，是控制和合理運用工程投資的重要因素。1超前地質預報開展的歷史及現(xiàn)狀1.2超前地質預報開展的歷史及現(xiàn)狀隧道超前地質預報在二十世紀八十年代前，國內外還根本處于起步階段。我國在五、六十年代修建川黔鐵路涼風埡隧道、成昆鐵路時開始采用以地質法為主的地質超前預報工作。八十年代以來，國內外隧道施工超前地質預報技術得到了長足的開展，地質條件復雜及當時具有里程碑地位的衡廣復線大瑤山隧道、大秦鐵路軍都山隧道皆開展了局部超前地質預報工作；特別是進入二十一世紀以后，超前地質預報在我國成為一熱點技術，隧道及地下工程界對此非常重視，地質條件極為復雜、堪稱“五毒俱全〞的渝懷鐵路圓梁山隧道是我國第一座全面系統(tǒng)進行超前地質預報的隧道。2005年中隧集團編寫的?巖溶地區(qū)隧道超前地質預測預報工法?通過集團公司級評審，鑒定為集團公司級工法；2006年中隧集團主編的企業(yè)標準?客運專線鐵路隧道工程施工技術標準?在國內外第一次1超前地質預報開展的歷史及現(xiàn)狀1.2超前地質預報開展的歷史及現(xiàn)狀將超前地質預報技術作為專門章節(jié)列入標準；受鐵道部的委托，中隧集團主編的鐵道部行業(yè)標準?鐵路隧道超前地質預報技術指南?2021年8月發(fā)布實施，這是國內外第一部專門關于超前地質預報的標準，表達了國內外在超前地質預報方面的開展水平，填補了國內外在該領域無標準、無規(guī)程可依的空白。但由于地質條件的復雜多變，目前還沒有哪一種儀器和設備能解決所有的地質問題，預報理論與技術仍需完善，儀器和設備仍需不斷更新改進。很多人在問，目前經(jīng)常采用的預報手段到底有哪些、原理是什么、有哪些優(yōu)缺點、適用范圍如何、在工程中該如何選擇、準確度怎樣？在斷層、巖溶、煤層瓦斯等預報中采取什么樣的預報方案比較適宜？結合剛發(fā)布一年多的行業(yè)標準，今天與大家共同探討。2超前地質預報工作的管理2.1參建各方在隧道超前地質預報工作中職責與分工的劃分如下：

1建設單位應負責隧道超前地質預報實施大綱的審批，并對地質預報工作的實施情況進行監(jiān)督和檢查。2勘察設計單位應研究提出隧道地質復雜程度分級，進行超前地質預報方案設計，編制工程概預算；施工中應分析和研究超前地質預報成果，發(fā)現(xiàn)地質情況與設計不符的，要按程序及時進行變更設計。3施工單位在開工前應編制超前地質預報實施大綱，并納入實施性施工組織設計，按程序審查和批準后負責組織實施；應及時將超前地質預報成果報監(jiān)理、勘察設計、建設單位，并對超前地質預報成果及數(shù)據(jù)的真實性負責。4監(jiān)理單位應對隧道超前地質預報實施過程進行監(jiān)理，負責監(jiān)督檢查施工單位現(xiàn)場專業(yè)技術人員〔地質、物探〕數(shù)量及能力、設備類型及數(shù)量、超前地質預報的實施和數(shù)據(jù)采集以及相關協(xié)調工作等。2超前地質預報工作的管理2.2超前地質預報隊伍的管理承擔地質條件復雜隧道的施工單位應具有實施超前地質預報的工作能力，或委托有經(jīng)驗的超前地質預報專業(yè)化隊伍實施，并納入現(xiàn)場施工組織管理；超前地質預報實施單位應根據(jù)預報方案和合同規(guī)定配備足夠的專業(yè)人員和儀器設備，儀器設備的性能、精度及效率應能滿足預報和工期的要求。2超前地質預報工作的管理2.3超前地質預報工作的技術管理

1鐵路隧道工程在各設計階段均應進行相應的超前地質預報設計，預報方法的選擇應與施工方法相適應。2鐵路隧道施工階段應實施超前地質預報。根據(jù)預報對象的特點和超前地質預報方案設計，編制預報實施大綱并納入施工組織設計。3隧道超前地質預報應進行地質復雜程度分級，確定重點預報地段，并遵循動態(tài)設計原那么，根據(jù)預報實施工作中掌握的地質情況，及時調整隧道區(qū)段的地質復雜程度分級、預報方法和技術要求等。2超前地質預報工作的管理2.3超前地質預報工作的技術管理4隧道超前地質預報可采用地質調查與勘探相結合、物探與鉆探相結合、長距離與短距離相結合、地面與地下相結合、超前導坑與主洞探測相結合的方法，并對各種方法預報結果綜合分析，相互驗證，提高預報準確性。5超前地質預報的結果應表達及時性，超前地質預報實施單位應及時將預報成果報送有關各方。6超前地質預報是勘察設計階段工程地質工作的延續(xù)，應進行實際地質狀況與設計的比照分析，總結經(jīng)驗教訓，不斷提高隧道工程地質勘察質量。

3超前地質預報的目的、任務及工作內容

3.1超前地質預報的目的及任務1進一步查清隧道開挖工作面前方的工程地質與水文地質條件，指導工程施工的順利進行；2降低地質災害發(fā)生的機率和危害程度；3為優(yōu)化工程設計提供地質依據(jù)；4為編制竣工文件提供地質資料。3超前地質預報的目的、任務及工作內容3.2超前地質預報的主要工作內容如下：1地層巖性預測預報，特別是對軟弱夾層、破碎地層、煤層及特殊巖土的預測預報；

2

地質構造預測預報，特別是對斷層、節(jié)理密集帶、褶皺軸等影響巖體完整性的構造發(fā)育情況的預測預報；3不良地質預測預報，特別是對巖溶、人為坑洞、瓦斯等發(fā)育情況的預測預報；4

地下水預測預報，特別是對巖溶管道水及富水斷層、富水褶皺軸、富水地層中的裂隙水等發(fā)育情況的預測預報。4超前地質預報的主要手段4.1隧道超前地質預報的概念隧道超前地質預報：在分析既有地質資料的根底上，采用地質調查、物探、超前地質鉆探、超前導坑等手段，對隧道開挖工作面前方的工程地質與水文地質條件及不良地質體的工程性質、位置、產(chǎn)狀、規(guī)模等進行探測、分析判釋及預報，并提出技術措施建議。綜合超前地質預報：根據(jù)預報對象的地質特點，采取兩種或兩種以上有效的預報手段進行相互印證的超前地質預報方法。4超前地質預報的主要手段4.2超前地質預報方法的分類按預報手段原理的不同分為：1地質調查法：包括隧道地表補充地質調查、洞內開挖工作面地質素描和洞身地質素描、地層分界線及構造線的地下和地表相關性分析、地質作圖等。2超前鉆探法：包括超前地質鉆探、加深炮孔探測及孔內攝影。3物探法：包括彈性波反射法〔地震波反射法、水平聲波剖面法、負視速度法和陸地聲納法等〕、電磁波反射法〔地質雷達探測〕、紅外探測、高分辨直流電法等。4超前導坑預報法：包括平行超前導坑法、正洞超前導坑法等。4超前地質預報的主要手段按超前地質預報長度的不同分為：1長距離預報：預報長度100m以上。可采用地質調查法、地震波反射法及100m以上的超前鉆探等。2中長距離預報：預報長度30～100m?？刹捎玫刭|調查法、彈性波反射法及30～100m的超前鉆探等。3短距離預報：預報長度30m以內?？刹捎玫刭|調查法、彈性波反射法、電磁波反射法〔地質雷達探測〕、紅外探測及小于30m的超前鉆探等。4超前地質預報的主要手段4.3各種主要預報手段地質調查法地質素描法1原理利用地質理論和作圖法，將隧道所揭露的地層巖性、地質構造、結構面產(chǎn)狀、地下水出露點位置及出水狀態(tài)、出水量、煤層、溶洞等準確記錄下來并繪制成圖表，結合已有勘測資料，進行隧道開挖面前方地質條件的預測預報。2、優(yōu)缺點該方法設備簡單(地質羅盤〕、操作方便、不占用隧道施工時間，提交資料及時，且能為整座隧道提供完整的地質資料，費用低，但對與隧道交角較大而又向前傾的結構面容易產(chǎn)生漏報，對操作人員地質知識水平要求較高，一般要求地質專業(yè)人員來完成。4超前地質預報的主要手段

4.3各種主要預報手段地質調查法地質素描法4超前地質預報的主要手段4超前地質預報的主要手段4.3各種主要預報手段地質調查法地層分界線及構造線地下和地表相關性分析法用已開挖隧道段地層分界線及構造線在地表的反映預報尚未開挖段隧道地質條件，預報距離長，施工有充分準備時間，不干擾施工，工作可由專業(yè)地質人員完成。〔層序、層厚、標志層〕地質投影作圖法利用地表觀測到的斷層、巖脈等產(chǎn)狀，，投影作圖給出該斷層、巖脈在洞軸上出現(xiàn)的位置。4超前地質預報的主要手段

地層分界線及構造線地下和地表相關性分析法、地質投影作圖法4超前地質預報的主要手段4.3各種主要預報手段超前導坑預報法平行超前導坑法平行超前導坑法是在隧道正洞左邊或右邊一定距離開挖一個平行的斷面較小的導坑，以導坑中的地質情況通過地質理論和作圖法預報正洞地質條件的方法。平行導坑的作用很多〔如排水、減壓放水、改善通風條件、增加工作面及探明地質條件等〕，地質預報只是其中用途之一，一般只是當設計圖紙中有平導設計的才采用該法，因其費用極為昂貴。正洞超前導坑法正洞超前導坑法是在隧道正洞中某個部位開挖一個斷面較小的導坑以探明地質情況的方法。該方法較平行導坑法更直接、更準確。正洞導坑可作為隧道施工工法的一種，既開挖了隧道，又探明了地質。4超前地質預報的主要手段4.3各種主要預報手段超前導坑預報法關鍵點1超前導坑預報法對煤層、斷層、地層分界線等面狀結構面預報比較準確，對巖溶等有預報不準〔漏報〕的可能。在巖溶發(fā)育可能性較大的地段可利用物探、鉆探手段由導坑向正洞探測預報。2超前導坑中探測正洞地質條件的物探方法可采用地質雷達探測、陸地聲納法、水平聲波剖面法等，探測方法的有效探測長度應到達或超過隧道被探測的范圍。3隧道中出現(xiàn)的涌泥、突水、瓦斯爆炸等地質災害在超前導坑施工中同樣會發(fā)生，必須引起足夠重視。超前導坑開挖過程中應做好超前地質預報，可采用地質調查、物探、鉆探等方法，防止導坑地質災害的發(fā)生。4超前地質預報的主要手段4.3各種主要預報手段超前鉆探預報法超前地質鉆探1、原理超前地質鉆探是利用水平鉆機在隧道工作面進行地質鉆探獲取地質信息的一種地質超前預報方式。以下圖是某隧道復雜地段水平鉆孔布置方式圖，鉆孔納入了施工工序，每30m一個循環(huán)，純鉆時間5～9小時，輔助時間1～2小時，干擾施工時間6～11小時〔約7～13%〕?！惭鼋?、伏角、外插角〕(根據(jù)需要可有多種不同的布置方式和鉆孔個數(shù))圖超前水平鉆探鉆孔布置圖4超前地質預報的主要手段

4.3各種主要預報手段

超前鉆探預報法

超前地質鉆探

隧道內超前地質鉆探現(xiàn)場超前探孔布置橫斷面投影示意圖4超前地質預報的主要手段

4.3各種主要預報手段

超前鉆探預報法

超前地質鉆探

技術人員利用鉆孔測試水壓超前鉆探取的溶洞填充物4超前地質預報的主要手段

4.3各種主要預報手段

超前鉆探預報法

超前地質鉆探

超前地質鉆孔揭露巖溶水〔見以下圖〕4超前地質預報的主要手段4.3各種主要預報手段超前鉆探預報法超前地質鉆探2、優(yōu)缺點優(yōu)點：①可比較直觀地告訴我們鉆孔所經(jīng)過部位的地層巖性、巖體完整程度、裂隙度、溶洞大小、有沒有水以及可測水壓上下等。②煤系地層可進行孔內煤與瓦斯參數(shù)測定，采取適宜防治措施，防治煤與瓦斯突出危險性?！?鐵路瓦斯隧道技術標準?(TB10120—2002〕〕③與物探方法相比，它具有直觀性、客觀性，不存在物探手段經(jīng)常發(fā)生的多解性、不確定性。缺點：費用高、占用隧道施工時間長，且資料只是一孔之見。(理論上講，由于溶洞發(fā)育的復雜性、多變性，幾個鉆孔也難100%地把掌子面前方的管道巖溶提前揭露預報出來。)4超前地質預報的主要手段4.3各種主要預報手段超前鉆探預報法加深炮孔探測該方法是利用風鉆或掘巖臺車在隧道掌子面鉆水平小孔徑的淺孔獲取地質信息的一種方法，它是(巖溶發(fā)育區(qū))對超前地質鉆探的一種重要補充，因其數(shù)量較多，有時效果是非常明顯的。與超前地質鉆探相比，它具有設備簡單、操作方便、費用低、占用隧道施工時間短，可與爆破孔同時施作，只不過其深度較爆破孔深2～6m而已。這樣，風鉆探測深度總是超前每循環(huán)爆破進尺2～6m，保證施工平安。缺點是孔淺，且不能取巖芯?？變葦z影目前用的比較少，中科院武漢巖土研究所在這方面經(jīng)驗比較豐富一點。4超前地質預報的主要手段4.3各種主要預報手段物探方法(包括TSP隧道地震波反射法、HSP聲波反射法、陸地聲納預報法、負視速度法、地質雷達、紅外探測、單孔和跨孔CT、TGP12地震波反射法等)TSP隧道地震波反射法TSP203〔TSP200〕超前地質預報系統(tǒng)是專門為隧道與地下工程超前地質預報研制開發(fā)的設備，它為方便快捷地預報掌子面前方100～350m(圍巖完整時可粗略預報掌子面前方500m以上〕范圍內的地質情況提供了一種強有力的方法和工具。4超前地質預報的主要手段4.3各種主要預報手段物探方法TSP隧道地震波反射法1、預報原理(可以放一錄像)TSP203〔TSP200〕超前地質預報系統(tǒng)是利用地震波在不均勻地質體中產(chǎn)生的反射波特性來預報隧道掘進面前方及周圍臨近區(qū)域地質狀況的。它是在掌子面后方邊墻上一定范圍內布置一排爆破點，依此進行微弱爆破，產(chǎn)生的地震波信號在隧道周圍巖體內傳播，當巖石強度發(fā)生變化時，比方有斷層或巖層變化，信號的一部分被返回。界面兩側巖石的強度差異越大，反射回來的信號也就越強。返回的信號被經(jīng)過特殊設計的接收器接收轉化成電信號并進行放大。根據(jù)信號返回的時間和方向，通過專用數(shù)據(jù)處理軟件處理就可以得到巖體強度變化界面的位置及方位。TSP超前地質預報原理圖4超前地質預報的主要手段4.3各種主要預報手段

物探方法TSP隧道地震波反射法(實例中有一些圖)

2、優(yōu)缺點及適用范圍①適用范圍廣適用于極軟巖至極硬巖的任何地質情況。②預報距離長能預報掌子面前方100～350m范圍內的地質狀況，圍巖越硬越完整預報長度就越大。③對隧道施工干擾小它可在隧道施工間隙進行，即使專門安排此項工作，也不過30分鐘左右。④提交資料及時在現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)的第二天即可提交正式成果報告。它設計了一套專用處理軟件，將復雜多解的波形分析轉換為直觀的單一解的波形能量分析圖。

4超前地質預報的主要手段4.3各種主要預報手段物探方法TSP隧道地震波反射法(實例中有一些圖)〔加錄像〕2、優(yōu)缺點及適用范圍④將隧道頂部和底部的波形能量分析圖分析確定之后，就可得出斷層破碎帶、軟弱夾層或其它不良地質體相對于隧道的空間位置，計算機就會自動繪出彈性波速度有差異的地質界面相對于隧道軸線的地質平面圖和縱斷面圖。⑤預報準確性其預報地質體距離掌子面的位置是根據(jù)24個爆破孔與接收器之間的彈性波速度的平均值和地質體反射波到達接收器的時間來確定的，由于彈性波速度的差異而導致地質體預報位置與實際情況有所差異。⑥預報精度它所能反映出的地質體的寬度是根據(jù)采樣間隔和巖體彈性波速度來確定的，如采樣間隔取80μs，彈性波速度為5000m/s，那么能預報出的地質體的寬度為0.4m。⑦預報斷層、弱硬巖接觸面等面狀結構反射信號較為明顯，而預報溶洞等點狀地質體那么不盡如人意，因其預報原理和計算模型是以平面為計算依據(jù)，對小型溶洞反映不明顯。TSP202(203、200)隧道內操作現(xiàn)場4超前地質預報的主要手段4.3各種主要預報手段物探方法HSP聲波反射法該方法是利用聲波在地層中傳播、反射，通過信號采集系統(tǒng)接收反射信號，根據(jù)波的傳播、反射理論計算判釋隧道掌子面前方反射界面〔斷層破碎帶、軟弱夾層等〕距隧道掌子面的距離來進行預報。其原理與TSP相一致，現(xiàn)場采集信號時要求沒有其它震動源。HSP可以預報掌子面前方50～100m，還可用于利用超前平導對正洞未開挖段地質情況的預報。以下圖為ZGS1610型智能工程探測聲波儀(1996～2003年)4超前地質預報的主要手段4.3各種主要預報手段物探方法紅外探測1、根本原理紅外探測屬廣義遙感技術，它建立在紅外輻射場的根底上。地球上一切物質，每時每刻都在向外部輻射紅外電磁波，并形成紅外輻射場。物質在向外部發(fā)射紅外輻射的同時，必然會把它內部的信息傳遞出來，因而根據(jù)場的變化，即探測曲線上所出現(xiàn)的異常，提前發(fā)現(xiàn)隱蔽的災害實體，從而預防災害的發(fā)生。紅外輻射場理論應用于隧道地質預報中，就是，當隧道外圍空間和掘進前方存在隱伏水體或含水構造時，隱伏水體或含水構造產(chǎn)生的異常場就要疊加到正常場上，使隧道內的正常場產(chǎn)生畸變，根據(jù)拱頂、隧底、邊墻、掌子面探測曲線、測量數(shù)據(jù)的變化就能確定隱伏水體或含水構造所在空間方位。如右圖是某隧道某里程掌子面的探測結果圖，據(jù)此圖可判定掌子面前方存在含水構造。4超前地質預報的主要手段4.3各種主要預報手段物探方法紅外探測2、優(yōu)缺點及適用范圍優(yōu)點：儀器小巧輕便，操作簡單，可實現(xiàn)全空間全方位探測，能預測隧道外圍空間及掘進面前方30m范圍內是否存在隱伏水體或含水構造，根本不占用隧道施工時間，資料分析簡潔、快速、直觀。缺點：它只能告訴探測點前方30m范圍內有沒有水，至于水量大小、水體寬度及具體位置等那么難以說清，也就是說目前紅外探測只限于定性階段。適用范圍：適用于任何地層中定性判斷探測點前方“有沒有水〞及水體存在方位。右圖為紅外探水儀照片4超前地質預報的主要手段4.3各種主要預報手段物探方法地質雷達1、預報原理地質雷達采用的是時間域脈沖雷達，其理論根底為高頻電磁波理論。工作方式是以寬頻帶短脈沖的高頻電磁波的反射來探測目的體。雷達系統(tǒng)向被探測物發(fā)射電磁脈沖，電磁脈沖穿過介質外表，碰到目標物或不同介質之間的界面而被反射回來，根據(jù)電磁波的雙程走時的長短差異，確定探測目標的形態(tài)及屬性，結合工程地質理論分析到達對埋藏目標〔地質體〕的探測與判斷。4超前地質預報的主要手段4.3各種主要預報手段

物探方法

地質雷達

2、優(yōu)缺點及適用范圍

①目前國內還沒有為隧道超前地質預報而專門設計制作的地質雷達，儀器密封性差，洞內不易防水、防潮、防塵，易造成儀器損壞，特別是沒有專門的天線，操作起來費時費力，且效果不好。②探測距離太短，一次只能探測5～30m，與目前隧道每天開挖接近10～20m的速度極不匹配。

4超前地質預報的主要手段4.3各種主要預報手段物探方法地質雷達2、優(yōu)缺點及適用范圍③隧道內的環(huán)境條件與地質雷達的理論根底—半無限空間不吻合，加之洞內鋼拱架、鋼筋網(wǎng)、錨桿、鋼軌等金屬構件的影響，探測結果一般不太理想。④就目前的技術水平而言，地質雷達采用高頻率的天線作為隧道砼襯砌質量無損檢測的手段仍是比較適宜的。⑤地質雷達在地表探測5～30m范圍內的地下地層或地質異常體(溶洞、土洞、斷裂、空隙等)反射信號還是比較明顯的，也是一種比較理想的手段；灰?guī)r地區(qū)隧道鋪底前采用中～低頻率的天線作為探明隧底隱伏巖溶洞穴的手段仍是大家經(jīng)常采用的。⑥巖溶重點發(fā)育地段，有時也用地質雷達對掌子面前方和邊墻外側巖溶洞穴進行探測。4超前地質預報的主要手段4.3各種主要預報手段物探方法陸地聲納法1、預報原理陸地聲納法是“極小偏移距高頻寬帶彈性波反射連續(xù)剖面法〞的簡化俗稱，其根本原理也是地震反射法。它是在隧道掌子面上用錘擊方式產(chǎn)生彈性波，并在激震點旁用檢波器接收。彈性波向掌子面前方傳播，遇到斷層、大節(jié)理、巖脈、溶洞及其它不良地質界面會產(chǎn)生反射，由檢波器接收到這些反射波，就能反映前方的不連續(xù)面。

4超前地質預報的主要手段4.3各種主要預報手段物探方法陸地聲納法2、優(yōu)缺點①儀器為國產(chǎn)設備，價格廉價，工作費用較低。②儀器設備輕便，采用錘擊方式〔而不是爆炸方式〕激發(fā)震波，操作簡單。③現(xiàn)場總施測時間30～50分鐘。④實踐認為每次預報80～100m是比較合理的。4超前地質預報的主要手段4.3各種主要預報手段物探方法高分辨直流電法1原理高分辨直流電法是以巖石的電性差異〔即電阻率差異〕為根底，在全空間條件下建立電場，電流通過布置在隧道內的供電電極在圍巖中建立起全空間穩(wěn)定電場，通過研究電場或電磁場的分布規(guī)律預報開挖工作面前方儲水、導水構造分布和發(fā)育情況的一種直流電法探測技術。2適用范圍高分辨直流電法適用于探測任何地層中存在的地下水體位置及相對含水量大小，如斷層破碎帶、溶洞、溶隙、暗河等地質體中的地下水。3關鍵點現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)時必須布設三個以上的發(fā)射電極，進行空間交匯，區(qū)分各種影響，并壓制不需要的信號，突出隧道前方地質異常體的信號，該方法也稱為“三極空間交匯探測法〞。4超前地質預報的主要手段4.3各種主要預報手段

物探方法

高分辨直流電法圖YD32(A)高分辯電法儀標準圖譜

圖

某隧道進口YDK427+062探測圖

4超前地質預報的主要手段4.3各種主要預報手段物探方法跨孔聲波CT成像法〔定發(fā)、定收、同步接發(fā)〕〔聲波、電磁波、地震波〕跨孔聲波CT是通過探測成像確定鉆孔間巖體結構等情況，借助醫(yī)學界X射線斷層掃描的根本原理，結合巖土的物理力學性質的相關分析，采用射線走時和振幅來重構巖土內部聲速值及衰減系數(shù)的場分布，通過像素、色譜、立體網(wǎng)絡的綜合展示，到達直觀反映巖石〔體〕內部結構圖像〔如巖溶洞穴的位置、規(guī)模及充填特性等〕之目的。4超前地質預報的主要手段4.3各種主要預報手段物探方法跨孔聲波CT成像法〔專用處理軟件〕聲波CT探測的物理前提是：具不同物性差異的介質，聲波在其內部的傳播速度不同。該方法通過密集對穿的測試方式，計算并模擬測試剖面內部的物性差異情況，結合現(xiàn)場地質分析，從而到達對測試剖面范圍內的地質體進行直觀的三維圖像描述。4超前地質預報的主要手段4.3各種主要預報手段物探方法數(shù)碼成像技術1、原理這是一項具有高科技含量和開展前景的技術—信息技術在地下工程中的具體應用。它可利用掌子面超前鉆孔或隧洞已開挖段坑壁的畫象情報，用計算機數(shù)值處理等方法，進行相關處理，就能進行施工階段圍巖級別的判定、掌子面前方地質情況預測。2、優(yōu)缺點該方法設備簡單，僅僅需要一臺或幾臺較高分辨率的數(shù)碼相機及相應的附屬配件。該項技術在我國尚處于研究階段。4超前地質預報的主要手段4.3各種主要預報手段其它聲監(jiān)測法巖石受力過程中出現(xiàn)的微破壞會在巖體中引起自然聲振動，隨著巖體破壞程度的開展，到將要破壞的短時間內，這種聲響會增大，單位時間內的聲響次數(shù)也會增加。據(jù)研究，頂板冒落前還發(fā)出一系列人耳聽不見的聲音—超聲波，如果這種聲響頻率越來越大，接著急劇變小，頂板就有馬上冒落的危險。根據(jù)巖石產(chǎn)生微破壞會在巖體中引起聲振動及冒頂前聲響頻度產(chǎn)生異常變化的原理，采用儀器去監(jiān)收或監(jiān)聽這類聲振動，據(jù)以預報巖體發(fā)生破壞的可能性和時間，以便及時采取平安措施的方法叫做聲監(jiān)測法。這種方法利用壓電效應靈敏的材料做成接收換能器〔聲響探頭〕，將其放在鉆孔中或直接粘貼在頂板上，它能將巖體中微弱的聲振動轉換成電信號，經(jīng)電子放大器放大而為觀測人員直接聽到或進行自記，以監(jiān)測巖體中聲響的異常變化。聲監(jiān)測法對聲發(fā)射活動比較顯著的堅硬脆性巖石效果較好，而對軟弱巖石不太理想。4超前地質預報的主要手段4.3各種主要預報手段其它聲探測法通過人工發(fā)出聲波或超聲波，測量它在巖體或巖石試件中傳播速度、相位、振幅、頻率等的變化，用以確定巖石力學性質、巖體應力等的方法稱為聲探測法。目前用聲探測法可確定巖石的彈性模量，確定巖體的裂隙性〔破壞程度〕和破裂帶范圍，當應力與聲速有固定關系的情況下，還可根據(jù)聲速測定巖體應力。目前聲探測法比較成功的是用于測動彈性模量和破裂帶范圍。5地質復雜程度分級及

超前地質預報方案5.1地質復雜程度分級隧道超前地質預報設計前，應根據(jù)隧道的工程地質與水文地質條件、地質因素對隧道施工影響程度及誘發(fā)環(huán)境問題的程度等，對隧道分段進行地質復雜程度分級，為隧道地質超前預報設計提供依據(jù)，不同級別的地段應采取不同的預報方法。隧道地質復雜程度分為復雜、較復雜、中等復雜和簡單四級〔分級方法詳見下表〕。隧道地質復雜程度分級是動態(tài)變化的過程，可根據(jù)開挖過程中的地質超前預報成果和實際地質條件進行調整。地質復雜程度分級及超前地質預報方案

地質復雜程度分級表復雜程度分級影響因素復雜較復雜中等復雜簡單地質復雜程度(含物探異常)巖溶發(fā)育程度強烈發(fā)育，以大型暗河、廊道、較大規(guī)模溶洞、豎井和落水洞為主，地下洞穴系統(tǒng)基本形成中等發(fā)育，沿斷層、層面、不整合面等有顯著溶蝕，中小型串珠狀洞穴發(fā)育，地下洞穴系統(tǒng)未形成，有小型暗河或集中徑流弱發(fā)育，沿裂隙、層面溶蝕擴大為巖溶化裂隙或小型洞穴，裂隙連通性差，少見集中徑流，常有裂隙水流微弱發(fā)育，以裂隙狀巖溶或溶孔為主，裂隙不連通，裂隙透水性差涌水涌泥程度特大型涌突水（涌水量＞100000m3/d）、大型涌突水（涌水量10000～100000m3/d）、突泥，高水壓較大型涌突水（涌水量1000～10000m3/d）、突泥中型涌水（涌水量100～1000m3/d）、涌泥小型涌水（涌水量＜100m3/d），涌突水可能性極小斷層穩(wěn)定程度大型斷層破碎帶、自穩(wěn)能力差、富水，可能引起大型失穩(wěn)坍塌中型斷層帶，軟弱，中～弱富水，可能引起中型坍塌中小型斷層，弱富水，可能引起小型坍塌中小型斷層，無水，掉塊地應力影響程度極高應力（Rc/σmax＜4），開挖過程中硬質巖時有巖爆發(fā)生，有巖塊彈出；軟質巖巖芯常有餅化現(xiàn)象，巖體有剝離，位移極為顯著高應力（Rc/σmax=4～7），開挖過程中硬質巖可能出現(xiàn)巖爆，巖體有剝離和掉塊現(xiàn)象；軟質巖巖芯時有餅化現(xiàn)象，巖體位移顯著————瓦斯影響程度瓦斯突出：瓦斯壓力P≥0.74Mpa，瓦斯放散初速度△P≥10，煤的堅固性系數(shù)f≤0.5，煤的破壞類型為Ⅲ類及以上高瓦斯：全工區(qū)的瓦斯涌出量≥0.5m3/min低瓦斯：全工區(qū)的瓦斯涌出量＜0.5m3/min無地質因素對隧道施工影響程度危及施工安全，可能造成重大安全事故存在安全隱患可能存在安全問題局部可能存在安全問題誘發(fā)環(huán)境問題的程度可能造成重大環(huán)境災害施工、防治不當，可能誘發(fā)一般環(huán)境問題特殊情況下可能出現(xiàn)一般環(huán)境問題無5地質復雜程度分級及

超前地質預報方案5.2超前地質預報方案隧道超前地質預報應根據(jù)不同的地質復雜程度分級，針對不同類型的地質問題，選擇不同的方法和手段進行，并貫穿于施工全過程：1地質條件復雜隧道(區(qū)段)的超前地質預報應以地質調查法為根底，以超前鉆探法為主，結合多種物探手段進行綜合地質超前預報。2地質條件較復雜隧道(區(qū)段)的超前地質預報應以地質調查法為根底，以彈性波反射法為主，輔以紅外探測、高分辨直流電法、地質雷達等方法，必要時采用超前鉆探驗證。當發(fā)現(xiàn)局部地段工程地質條件復雜時，應按地質條件復雜隧道〔區(qū)段〕的地質超前預報方案實施。3地質條件中等復雜隧道(區(qū)段)的超前地質預報應以地質調查法為主，對重要的地質界面、斷層或地面物探異常地段可采用彈性波反射法進行探測，必要時采用紅外探測、高分辨直流電法和超前鉆探等。4地質條件簡單隧道(區(qū)段)的超前地質預報可只采用地質調查法進行。6工藝流程及操作要點綜合超前地質預報工藝流程見以下圖6工藝流程及操作要點6.1研究既有資料，制定預報方案首先，研究既有區(qū)域地質、工程地質資料，必要時到地表補充測繪，以到達對整個地區(qū)地質情況有一個比較全面和深刻的認識，地形地貌、地層巖性、地質構造、不良地質及特殊地質、地下水發(fā)育情況、隧道的主要工程地質問題等，通過對這些資料的分析和把握，制定預報預案，針對不同地段的地質情況進行地質預報重要性分級，不同級別的地段采取不同的預報手段，以到達既預報準確又節(jié)省有限預報資源的目的。

6工藝流程及操作要點6.2長距離預報預報長度100m以上?？刹捎玫刭|調查法、地震波反射法及100m以上的超前鉆探等。地質調查法，根據(jù)地面測繪和其它根底資料對隧道通過區(qū)的地質界線、地層巖性、地質構造、圍巖級別、儲水構造、富水規(guī)模、巖溶發(fā)育規(guī)律及特征、其它不良地質及特殊地質發(fā)育情況進行長距離、宏觀預測預報，預報距離一般在掌子面前方100m以上，并根據(jù)揭示的情況進行不斷的修正。地質調查法，包括地質素描法、地層分界線及構造線地下和地表相關性分析法、地質作圖法等。地質調查法，應編制資料：1、掌子面素描圖2、隧道與導坑地質展視圖3、導坑預報正洞平面圖4、地層分界線及構造線隧道內和地表相關性分析預報圖5、特殊地段縱、橫斷面圖6、各種監(jiān)測和測試資料7、有關攝影和影像資料8、隧道竣工工程地質縱斷面圖6工藝流程及操作要點6.3中長距離預報預報長度30～100m。可采用地質調查法、彈性波反射法及30～100m的超前鉆探等。中長距離預報是在長距離預報的根底上采用地質調查法、彈性波反射法及30～100m的超前鉆探等對掌子面前方30～100m范圍內的地質情況作進一步的預報，如溶洞、暗河的位置、規(guī)模、充填情況等作較為詳細的預報。在復雜地段應增加彈性波反射法預報次數(shù)，TSP每次預報有效長度100m左右，需連續(xù)預報時前后兩次應重疊10m以上，HSP每次預報有效長度應在50m左右，連續(xù)預報時前后兩次重疊長度應大于10m，以便前后兩次重復地段比照分析，另隨著預報距離的增大，地質異常帶的位置和寬度誤差也在增大。TSP隧道地震波反射法預報應編制探測報告，內容包括探測工作概況、地質解譯結果、分析處理波形圖、頻譜圖、深度偏移剖面圖、二維成果顯示圖及巖體物理力學參數(shù)表。HSP聲波反射法預報應編制探測報告，內容包括探測工作概況、地質解譯結果、原始記錄波形圖、經(jīng)過處理用于解釋的波形曲線。

6工藝流程及操作要點6.4短距離預報預報長度30m以內?？刹捎玫刭|調查法、彈性波反射法、電磁波反射法〔地質雷達探測〕、紅外探測及小于30m的超前鉆探等。短距離預報是在中長距離預報的根底上采用地質調查法、彈性波反射法、電磁波反射法〔地質雷達探測〕、紅外探測及小于30m的超前鉆探等方法進行預報，比方掌子面前方30m范圍內有無水、在哪個方位有水、掌子面處地層巖性、地質構造及巖溶發(fā)育情況等，對以上判斷可能有突泥、突水和其它有害地質情況的地段進行鉆孔驗證。地質素描隨開挖及時進行，地層巖性變化點、構造發(fā)育部位、巖溶發(fā)育帶附近應每開挖循環(huán)進行一次素描，其他地段也應每10～20m進行一次素描，進行掌子面編錄，結合地面地質體投影，預報前方的地質情況。

6工藝流程及操作要點6.4短距離預報6.4.1地質素描地質素描包括正洞、平導和輔助導坑洞壁及掌子面素描，其主要內容包括：〔1〕工程地質1〕地層巖性：描述地層時代、巖性、層間結合程度、風化程度等。2〕地質構造：描述褶皺、斷層、節(jié)理裂隙特征、巖層產(chǎn)狀等。斷層的位置、產(chǎn)狀、性質、破碎帶的寬度、物質成分、含水情況以及與隧道的關系。節(jié)理裂隙的組數(shù)、產(chǎn)狀、間距、充填物、延伸長度、張開度及節(jié)理面特征、力學性質，分析組合特征、判斷巖體完整程度。3〕巖溶：描述巖溶規(guī)模、形態(tài)、位置、所屬地層和構造部位，充填物成分、狀態(tài)，以及巖溶展布的空間關系。4〕特殊地層：煤層、瀝青層、含膏鹽層、膨脹巖和含黃鐵礦層等應單獨描述。5〕人為坑洞：影響范圍內的各種坑道和洞穴的分布位置及其與隧道的空間關系。6〕地應力：包括高地應力顯示性標志及其發(fā)生部位，如巖爆、軟弱夾層擠出、探孔餅狀巖芯等現(xiàn)象。7〕塌方：應記錄塌方部位、方式與規(guī)模及其隨時間的變化特征，并分析產(chǎn)生塌方的地質原因及其對繼續(xù)掘進的影響。8〕有害氣體及放射性危害源存在情況。6工藝流程及操作要點6.4短距離預報地質素描〔2〕水文地質 1〕地下水的分布、出露形態(tài)及圍巖的透水性、水量、水壓、水溫、顏色、泥砂含量測定，以及地下水活動對圍巖穩(wěn)定的影響，必要時進行長期觀測。地下水的出露形態(tài)分為：滲水、滴水、滴水成線、股水〔涌水〕、暗河。2〕水質分析，判定地下水對結構材料的腐蝕性。3〕出水點和地層巖性、地質構造、巖溶、暗河等的關系分析。4〕必要時進行地表相關氣象、水文觀測，判斷洞內涌水與地表徑流、降雨的關系。5〕必要時應建立涌突水點地質檔案?！?〕圍巖穩(wěn)定性特征及支護情況記錄不同工程地質、水文地質條件下隧道圍巖穩(wěn)定性、支護方式以及初期支護后的變形情況。發(fā)生圍巖失穩(wěn)或變形較大的地段，詳細分析、描述圍巖失穩(wěn)或變形發(fā)生的原因、過程、結果等?！?〕進行隧道施工圍巖分級?！?〕影像隧道內重要的和具代表性的地質現(xiàn)象應進行攝影或錄像。6工藝流程及操作要點6.4短距離預報紅外探測原那么上可以定性預報掌子面前方30m范圍內有無地下水，因其體積小、操作方便、數(shù)據(jù)直觀、不占用施工時間，可以20m預報一次，前后兩次重疊長度10m，以增加比照分析。紅外探測預報應編制探測報告，內容包括探測工作概況、地質解譯結果、掌子面探測數(shù)據(jù)圖、左右邊墻及拱頂三條測線的探測曲線圖。6工藝流程及操作要點6.4短距離預報超前地質鉆探超前地質鉆孔，需要時施做，一般每循環(huán)30～40m；斷層、節(jié)理密集帶或其它破碎富水地層每循環(huán)可只鉆一孔；巖溶發(fā)育區(qū)每循環(huán)3～5個孔，當鉆到溶洞時可適當增加，并可采用地質雷達及其它物探手段進行精細探測，以滿足溶洞處理所需資料為原那么；也可進行深孔鉆探，比方每循環(huán)鉆100～150m，但隨著鉆孔深度的增加，鉆具下垂加大，孔位易偏離設計值；巖溶地段鉆孔應終孔于隧道開挖輪廓線以外5～8m；孔口按計算應安設一定長度的孔口管，并安設閘閥，揭露大量地下水時及時關閉閘閥，使地下水始終處于可控狀態(tài)，以便有時間制定和采取有效處理措施；連續(xù)預報時前后兩循環(huán)鉆孔應重疊5～8m；煤層超前探測鉆孔按?鐵路瓦斯隧道技術標準?〔TB10120—2002〕執(zhí)行；為減少粉塵污染，保護操作人員身心健康，應采用水循環(huán)鉆；假設鉆孔主要是探測有無地下水時，為提高鉆進速度，減少工序時間，可采用沖擊鉆，特殊地段應采用回轉取芯鉆，以便對巖心進行鑒定。超前水平鉆探預報應編制探測報告，內容包括工作概況、鉆孔探測結果、鉆孔綜合柱狀圖。6工藝流程及操作要點6.4短距離預報加深炮孔探測由于隧道開挖炮眼數(shù)量較多，且風鉆或掘巖臺車打眼比較方便，在每循環(huán)掌子面對其中的幾個炮眼加深至5～8m作為預報探測孔，實踐證明會收到較好的效果，可探明掌子面前方地質情況，使掌子面前方總有2～6m以上的巖盤，防止或減少隧道突泥、突水事故的發(fā)生。6工藝流程及操作要點6.4短距離預報地質雷達目前地質雷達用于地質預報主要在巖溶發(fā)育地區(qū)探測溶洞，在非巖溶地區(qū)很少用于地質預報。在巖溶發(fā)育區(qū)原那么上應連續(xù)重疊式預報，但因每次預報距離較短為5～30m，預報準確度不太高約30%，且占用施工時間較長，一般在很可能有溶洞的地段探測溶洞的發(fā)育部位、規(guī)模大小、走向等，稱之為精細預報。地質雷達法預報應編制探測報告，內容包括探測工作概況、地質解譯結果、測線布置圖〔表〕、探測剖面圖、采集及解釋參數(shù)。6工藝流程及操作要點6.5地質綜合判析地質綜合判析是綜合超前地質預報方法的中樞，它對以上所采用的各種預報手段獲得的資料進行歸納、分析、比照，提出最終預報結論和工程措施建議，指導施工。綜合分析探測報告，內容包括工作概況、采用的各種預報手段及預報結果、相互印證情況、綜合分析預報結論、施工方法和施工技術建議。6工藝流程及操作要點超前地質預報的結果應表達出及時性，有異常情況時應及時通知決策部門和施工單位，及時采取措施，使溶洞、暗河、斷層破碎帶等不良地質體始終處于可控狀態(tài)；在預報前方地質情況正常的情況下，亦應將預報結果及時通知決策部門和施工單位，使其安排正常施工工序，組織正常施工生產(chǎn)。7臨近隧道內不良地質體的

前兆標志

7.1

臨近大型溶洞水體或暗河的前兆標志主要有：1

裂隙、溶隙間出現(xiàn)較多的鐵染銹或黏土；2

巖層明顯濕化、軟化，或出現(xiàn)淋水現(xiàn)象；3

小溶洞出現(xiàn)的頻率增加，且多有水流、河沙或水流痕跡；4

鉆孔中的涌水量劇增，且夾有泥沙或小礫石；5

有嘩嘩的流水聲；6

鉆孔中有涼風冒出。7.2臨近斷層破碎帶的前兆標志主要有：1

節(jié)理組數(shù)急劇增加；2

巖層牽引褶曲的出現(xiàn)；3

巖石強度的明顯降低；4

壓碎巖、碎裂巖、斷層角礫巖等的出現(xiàn)；5臨近富水斷層前斷層下盤泥巖、頁巖等隔水巖層明顯濕化、軟化，或出現(xiàn)淋水和其他涌突水現(xiàn)象。7臨近隧道內不良地質體的

前兆標志7.3臨近人為坑洞積水的前兆標志主要有：1巖層明顯濕化、軟化，或出現(xiàn)淋水現(xiàn)象；2巖層裂隙有涌水現(xiàn)象；3開挖工作面空氣變冷或發(fā)生霧氣；4有嘶嘶的水聲；5臨近煤層老窯積水的前兆是巖層中出現(xiàn)暗紅色水銹或滲水中掛紅。7.4大規(guī)模塌方的前兆標志主要有：1拱頂巖石開裂，裂縫旁有巖粉噴出或洞內無故塵土飛揚；2初支開裂掉塊、支撐拱架變形或發(fā)生聲響；3拱頂巖石掉快或裂縫逐漸擴大；4枯燥圍巖突然涌水等。7臨近隧道內不良地質體的

前兆標志7.5

煤與瓦斯突出的前兆標志主要有：1

開挖工作面地層壓力增大，鼓壁，深部巖層或煤層的破裂聲明顯、響煤炮、掉碴、支護嚴重變形；2

瓦斯?jié)舛韧蝗辉龃蠡蚝龈吆龅?，工作面溫度降低，悶人，有異味等?

煤層結構變化明顯，層理紊亂，由硬變軟，厚度與傾角發(fā)生變化，煤由濕變干，光澤暗淡，煤層頂、底板出現(xiàn)斷裂、波狀起伏等；4

鉆孔時有頂鉆、夾鉆、頂水、噴孔等動力現(xiàn)象；5

工作面發(fā)出瓦斯強涌出的嘶嘶聲，同時帶有粉塵；6

工作面有移動感。8材料、機具設備及勞動組織8.1材料超前地質預報主要是通過儀器、設備、觀察分析判斷掌子面前方的地質情況，所用新型材料較少。TSP202、TSP203、TSP200采用爆速大于6000m/s的烈性炸藥效果較好，比方黑索金、TNT炸藥。

8材料、機具設備及勞動組織

8.2機具設備

項目名稱設備儀器名稱型號性能數(shù)量地質素描地質羅盤普通型能測巖層、構造面產(chǎn)狀視需要TSP203、TSP200預報TSP203、TSP200預報儀目前只有一個生產(chǎn)廠家能探測100m以上1臺HSP水平聲波探測智能工程探測聲波儀或普通地震儀ZGS-1型或普通地震儀能探測50m以上1臺紅外探測紅外探測儀HY—303防爆型能探測30m范圍每工點1臺地質雷達探測地質雷達CR—20B型探地雷達或其它能探測20～30m范圍1臺1臺超前鉆探

水平鉆機

MK—5全液壓鉆機或其它鉆孔深度30～300m視需要

YQ100F風動鉆機或其它鉆孔深度30m以內

8材料、機具設備及勞動組織

8.3勞動組織超前地質預報的產(chǎn)品為文字、圖表報告，屬技術效勞行列，所需人員主要為地質、物探專業(yè)技術人員、鉆探技術工人，地質、物探人員可同時兼顧地質調查、紅外探測、TSP203或TSP200儀器的探測、鉆孔巖芯、巖粉的鑒定及孔內情況的監(jiān)測，但這需要復合型專業(yè)人才，一般情況下假設幾樣預報手段同時進行，還需要各負其責。施工勞動組織安排如下表所示。

8材料、機具設備及勞動組織

8.3勞動組織

工種人數(shù)

職責技術人員工人地質素描2無負責地質素描及地質資料的編制TSP203或TSP200儀器的探測21名爆破工，1名普工負責TSP203或TSP200現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集和室內數(shù)據(jù)的分析及預測報告的編寫HSP探測22負責HSP現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集和室內數(shù)據(jù)的分析及預測報告的編寫紅外探測2無負責紅外探測現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集及室內數(shù)據(jù)的分析、預測報告的編寫地質雷達23負責地質雷達現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集和室內數(shù)據(jù)的分析及預測報告的編寫

地質鉆探

1/班3～6人/（班·鉆機）負責鉆機、鉆孔定位、施鉆，巖心、巖粉的鑒定、孔內情況的觀測及鉆孔柱狀圖的繪制、鉆孔報告的編寫

地質綜合判析1～2無負責對以上預報資料歸納、分析、對比，提出預報結論，指導施工，并對以上各預報手段提出下步工作計劃。9平安措施9.1超前地質預報人員應認真學習、執(zhí)行隧道施工平安規(guī)程，超前鉆探人員還應認真學習、執(zhí)行鉆探平安技術操作規(guī)程。新參加人員〔含臨時工〕上崗前，必須經(jīng)過平安生產(chǎn)教育，具有平安生產(chǎn)的根本知識，并應在班長或技術熟練人員的指導下工作。9.2隧道超前地質預報實施過程中應積極識別各種平安危險源，保障人員和機械設備的平安。9.3進入隧道工作必須穿戴合體的工作服〔天然氣、瓦斯隧道嚴禁穿著易于產(chǎn)生靜電的服裝〕、防護靴、平安帽和防塵〔防毒〕口罩等防護用品。9.4嚴禁上班前和工作中飲酒。9.5地質預報工作必須在現(xiàn)場找頂作業(yè)結束〔必要時初期支護〕后進行，開始工作前應觀察操作空間上方、周圍有無平安隱患，特別是鉆探開挖工作面附近是否還有危石存在，確保預報人員的平安。9.6高處作業(yè)時作業(yè)臺架必須安設牢固，臺架周圍應設置防護欄，凡患有高血壓、心臟病等不適應高處作業(yè)者不得上架作業(yè)。9平安措施9.7當隧道巖體中含有煤層瓦斯、石油天然氣等易燃易爆物時，必須嚴格執(zhí)行國家現(xiàn)行的?煤礦平安規(guī)程?、?鐵路瓦斯隧道技術標準?等的有關規(guī)定。超前地質預報工作應采用防爆型的儀器、設備。當采用非防爆型時，在儀器設備及操作空間20m范圍內瓦斯?jié)舛缺仨毿∮?%。超前鉆探必須采用水循環(huán)鉆或濕式鉆孔。嚴禁攜帶火源進洞。9.8彈性波反射法超前地質預報現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)使用的炸藥和雷管必須由持有爆破證的專人領用，爆破作業(yè)必須由專業(yè)爆破工操作。非專業(yè)人員嚴禁從事爆破作業(yè)。9.9鉆機使用的高壓風、高壓水的各連接部件均應采用符合要求的高壓配件，管路應連接安設牢固，并應經(jīng)常檢查，防止管接頭脫落、管路爆裂高壓風、水傷人；高壓電路接線應由專業(yè)電工操作。9.10鉆孔時，鉆機前方應安設擋板，嚴禁在鉆孔的軸向前方站人，以防鉆具和高壓沖出的巖屑、泥沙等傷人。9.11為便于控制超前鉆孔揭露大量地下水時的水流及采取措施，孔口應安設孔口管和閘閥，且孔口管必須安設牢固，防止水壓將孔口管沖出傷人。10預報實例10.1地質概況圓梁山深埋特長隧道是新建鐵路重慶至懷化線關鍵控制性工程，全長11.068km，最大埋深約780m，設貫穿平行導坑，預留二線線位。因其地質條件極為復雜，二十世紀六十年代曾被地質、隧道專家稱為隧道修建的禁區(qū)。該隧道穿越烏江與沅江水系分水嶺毛壩-圓梁山地區(qū)，為中、低山深切河谷地貌；地質構造異常復雜，隧道穿越的主要地質構造為毛壩向斜和桐麻嶺背斜及其伴生或次生斷裂等構造。毛壩向斜為兩翼高凸、中間低洼的槽狀地貌，四周被志留系泥頁巖及粉砂巖所圍限頂托的二疊系及三疊系碳酸鹽巖構成的緊密向斜；向斜核部的空間形態(tài)呈長舟形狀，南北長65Km，東西寬2～3.5Km；平面形態(tài)呈“S〞狀；桐麻嶺背斜為中間高聳，兩翼傾斜的條帶狀山脈。主要地質問題為，該隧道存在毛壩向斜段巖溶及大規(guī)模高壓涌〔突〕水、冷水河淺埋段存在較大規(guī)模的河水滲漏、背斜段斷層帶巖溶及較大規(guī)模涌〔突〕水、硬質巖巖爆與軟質巖大變形、局部石油天然氣與煤層瓦斯等災害性重大工程地質問題。10預報實例10.2地質預報概況圓梁山隧道超前地質預報做了大量工作，它是我國建設史上第一座進行系統(tǒng)超前地質預報的隧道，包括正洞、平導、迂回導坑、泄水洞在內共完成如下工作量：地質素描24857.57m，TSP202預報61次，紅外探測570次，地質雷達22773m，超前鉆探74476.8m/2324孔、其中深孔13522.7m/240孔，HSP實驗性探測4次，跨孔CT法探測1次，通過地質作圖法平導預報正洞、泄水洞96次。現(xiàn)擇其兩例說明如下。10預報實例10.3實例一圓梁山隧道深埋充填性一號溶洞圓梁山隧道深埋充填性一號溶洞處于巖溶高壓富水區(qū)，超前地質鉆探納入了每循環(huán)必須進行的預報手段之列。(1)一號溶洞平導段的地質預報、探測情況①平導掌子面PDK354+244.5處紅外探測數(shù)據(jù)及曲線見以下圖。由圖可知，掌子面上9個測點的數(shù)據(jù)最大值為675，最小值為661，其差值為14，超過允許