DB62-T 4133-2020 公路隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)機(jī)械能無損探測技術(shù)規(guī)程

公路隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)機(jī)械能無損探測I II引言 12術(shù)語和定義 1 24預(yù)報(bào)基本內(nèi)容 25預(yù)報(bào)目的 36預(yù)報(bào)準(zhǔn)備 3 48現(xiàn)場探測 6 810探測報(bào)告 附錄A(規(guī)范性附錄)巖石堅(jiān)硬程度和巖體完整程度 附錄B(規(guī)范性附錄)圍巖基本分級 附錄C(規(guī)范性附錄)地質(zhì)復(fù)雜程度分級 附錄D(資料性附錄)隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)機(jī)械能無損探測地質(zhì)素描記錄表 附錄E(資料性附錄)隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)機(jī)械能無損探測現(xiàn)場記錄表 附錄F(資料性附錄)隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)機(jī)械能無損探測技術(shù)現(xiàn)場探測典例 附錄G(資料性附錄)條文說明 23本標(biāo)準(zhǔn)用詞說明 26參考文獻(xiàn) 27本標(biāo)準(zhǔn)主要包含以下內(nèi)容：1范圍，2術(shù)語和定義，3符號，4預(yù)報(bào)基本內(nèi)容，5預(yù)報(bào)目的，6預(yù)土中心(地址：蘭州市七里河區(qū)蘭工坪路202號，郵編：730050,電話：0931-275731公路隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)機(jī)械能無損探測技術(shù)規(guī)程本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)機(jī)械能無損探測技術(shù)的主要內(nèi)容和技術(shù)要求。本標(biāo)準(zhǔn)適用于甘肅省各等級公路新建隧道的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)。2術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。U-TSPundamagetunnelseismicgeo隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)機(jī)械能無損探測U-TSP技術(shù)，是指在對隧洞壁無破壞的前提下，利用穩(wěn)定、可控、安全的機(jī)械能來激發(fā)地震波，通過對地震波激發(fā)、接收位置的布置，使反射波第一時(shí)間到達(dá)傳感器，而實(shí)現(xiàn)隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的技術(shù)。工程地質(zhì)條件engineeringgeologicalcondition與工程建設(shè)有關(guān)的各種地質(zhì)條件的綜合，包括地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)與不良地質(zhì)等條件。隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)geololgicalprediction通過掌子面的超前鉆探、超前導(dǎo)坑或各種類型的地球物理探測等手段來查明隧道巖體的狀態(tài)、特征以及可能發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的不良地質(zhì)體的位置、規(guī)模和性質(zhì)，預(yù)測前方未施工段地質(zhì)情況的方法。縱波longitudinalwave質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向一致的體波，又稱壓縮波。橫波transversewave質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直的體波，又稱剪切波。波形記錄道上第一個(gè)到達(dá)波的振動(dòng)時(shí)刻。從掌子面前方未開挖圍巖中傳來的反射波在進(jìn)入第二種介質(zhì)前被接收的時(shí)間點(diǎn)，其中“掌子面前方未開挖圍巖”是第一種介質(zhì)，其它是第二種介質(zhì)。地震直達(dá)波及反射波等的接收位置。2激發(fā)點(diǎn)excitationpoint第1激發(fā)點(diǎn)至最后激發(fā)點(diǎn)的距離。接收點(diǎn)(孔)距最近激發(fā)點(diǎn)的距離。在掌子面中垂線左右兩側(cè)對稱各布置1個(gè)接收孔，在其后一定距離(偏移距)隧道底板布置激發(fā)點(diǎn)。掌子面周邊接收-底板激發(fā)方式facewallreceiving在掌子面周邊左右兩側(cè)對稱各布置1個(gè)接收孔，在其后一定距離(偏移距)隧道底板布置激發(fā)點(diǎn)。地震記錄上各道振動(dòng)相位相同的極值(俗稱波峰或波谷)的連線。3 地層巖性(包括巖性、巖體產(chǎn)狀、風(fēng)化程度等): 斷層(包括斷層性質(zhì)、位置、產(chǎn)狀、破碎帶寬度等) 節(jié)理(包括節(jié)理產(chǎn)狀、密度、延伸情況等) 特殊地層(如煤層、瀝青層、鹽層、含鐵礦層等) 人為坑洞(包括形態(tài)、位置等)?！鏊c(diǎn)位置、出水狀態(tài)、水量、水壓、水溫、顏色等； 4.1.3素描和影像(照片、視頻等)。4.2.1地質(zhì)巖性預(yù)報(bào)，特別是對軟弱夾層、破碎地層、煤層、特殊巖土等的位置、規(guī)模及其性質(zhì)的預(yù)4.2.3掌子面前方不良地質(zhì)體的分布及性質(zhì)預(yù)報(bào)，特別是對巖溶、破碎帶、人為坑洞等發(fā)育情況的預(yù)4.2.4地下水預(yù)報(bào)，特別是對掌子面前方巖溶管道、斷層、褶皺及地層中含水情況、可能出現(xiàn)的突泥4.2.5不同巖性變化界面的位置及其工程地質(zhì)災(zāi)害可能發(fā)生的位置及5.1在設(shè)計(jì)地質(zhì)勘察成果的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探測隧道掌子面前方圍巖地質(zhì)條件，進(jìn)而預(yù)報(bào)前方不良地5.2結(jié)合相關(guān)設(shè)計(jì)、地質(zhì)調(diào)查及超前鉆孔等資料5.3指導(dǎo)施工，降低隧道工程地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的幾率和危害程度。5.4匯總和積累預(yù)報(bào)資料和經(jīng)驗(yàn)，為編制竣工文件提供可靠的地質(zhì)預(yù)報(bào)資料，為類似隧道的施工提供6.1組織機(jī)構(gòu)及人員6.1.2組織機(jī)構(gòu)母體應(yīng)依規(guī)在探測現(xiàn)場設(shè)立現(xiàn)場預(yù)報(bào)機(jī)構(gòu)6.1.4進(jìn)場人員應(yīng)經(jīng)組織機(jī)構(gòu)母體教育培訓(xùn)，確認(rèn)4隧道子面57.1.2隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)機(jī)械能無損探測技術(shù)應(yīng)滿足7.2、7.3、7.4、7.5、7.6、7.7的規(guī)定和要求。7.2探測點(diǎn)位7.2.1接受點(diǎn)(孔)應(yīng)符合下列規(guī)定： 具備在掌子面及其四周洞壁制作接收孔并清孔的施作工作面和工具，鉆孔清孔工具應(yīng)選用現(xiàn)場施工設(shè)備； 鉆頭須根據(jù)傳感器直徑配套選取，其外徑應(yīng)大于傳感器外徑5mm~10mm: 接受孔應(yīng)不少于2孔，應(yīng)在掌子面中垂線左右兩側(cè)對稱布置，或在掌子面四周洞壁對稱布置。四周洞壁接收孔距掌子面的距離不應(yīng)大于2m; 接收孔內(nèi)軸宜鉛直于掌子面或其四周洞壁，允許偏差±5°;孔深2m,允許偏差±10cm; 宜用高壓風(fēng)清孔，孔內(nèi)須無碎渣、碎屑等物，內(nèi)壁應(yīng)平直順暢； 可利用掌子面及其周邊符合上述要求的已有施工鉆孔作為接收孔。7.2.2應(yīng)在隧道已開挖段內(nèi)，距掌子面及其四周洞壁接收點(diǎn)5m~10m處設(shè)置偏移距。7.2.3激發(fā)點(diǎn)應(yīng)符合下列規(guī)定：——在偏移距處，沿隧道中軸線(或與其平行)底板上依次設(shè)置12個(gè)~24個(gè)地震波激發(fā)點(diǎn)；——各激發(fā)點(diǎn)相鄰間距在0.5m~1.2m范圍內(nèi)取值，宜設(shè)置相同間距，允許偏差±10cm; 激發(fā)點(diǎn)應(yīng)布置在隧道上導(dǎo)臺階內(nèi)。7.2.4探測所需場地底板頂面應(yīng)大面平整和密實(shí)，應(yīng)無障礙物和積水。7.3探測儀器7.3.1探測儀器應(yīng)包括下列設(shè)備： 劑、備用電源等； 輔助設(shè)備應(yīng)包括：地質(zhì)羅盤、鋼尺、地質(zhì)錘、孔口塞、水平尺、影像設(shè)備、量筒、秒表、微型照明設(shè)備等。電、防電磁、防水、防震等特點(diǎn)，應(yīng)不低于下列技術(shù)規(guī)定： 采樣點(diǎn)數(shù)：2048點(diǎn)、4096點(diǎn)、8192點(diǎn)多檔可選； 頻帶寬度：10Hz~5000Hz; 存儲(chǔ)介質(zhì)：電子盤或網(wǎng)絡(luò)平臺；——數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：須能同時(shí)顯示單道與剖面信號； 數(shù)據(jù)傳輸：USB方式、藍(lán)牙或網(wǎng)絡(luò)方式： 工作環(huán)境溫度：-10℃~+55℃:濕度：2%～95%; 系統(tǒng)性能穩(wěn)定，操作方便。7.3.3傳感器應(yīng)符合下列要求： 應(yīng)采用速度型傳感器，且不低于3個(gè)分量(X、Y、Z),具有地震波在隧道圍巖中傳播頻率相適應(yīng)的高頻寬帶特性，不應(yīng)小于10Hz～5000Hz范圍； 傳感器形狀應(yīng)與隧道現(xiàn)場施工常用鉆頭直徑相配套，須采用圓柱形，直徑應(yīng)在3cm~5cm范圍。7.3.4激發(fā)系統(tǒng)應(yīng)符合下列規(guī)定：6 7.5.1按預(yù)報(bào)長度劃分屬于中距離(30m～200m)預(yù)報(bào)。78.1.1應(yīng)按掌子面觀察規(guī)定的內(nèi)容進(jìn)行地質(zhì)觀察，必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行隧道地表補(bǔ)充地質(zhì)調(diào)查。巖石堅(jiān)硬程度及巖石完整程度、圍巖級別及地質(zhì)復(fù)雜程度應(yīng)按附錄A、附錄B及附錄C的規(guī)定進(jìn)行描述。8.1.2地質(zhì)觀察主要通過目測、手觸或借助地質(zhì)羅盤、照相機(jī)、地質(zhì)錘、量筒、秒表等輔助設(shè) ——水文地質(zhì)方面：地下水分布，出露形態(tài)及圍巖的透水 ——FR-GE:在掌子面中垂線左右兩側(cè)1m處對稱各布置=1個(gè)接收孔；——偏移距、激發(fā)點(diǎn)布置按一般規(guī)定7.2執(zhí)行；8.2.2其它布置方式須符合7.2的規(guī)定。8.3.1按探測點(diǎn)位和測點(diǎn)布置規(guī)定制作接收孔，可參考附錄E記錄。 將潤滑脂制成與傳感器相似的圓柱形狀，其幾何尺寸應(yīng)小于傳感器外形 宜可用專用潤滑脂注入設(shè)備將潤滑脂注入接收孔底，注入量以傳感器體積的70%～80%為宜。8 9 縱橫波直達(dá)波同相軸不呈直線狀，呈無序狀： 縱橫波分離不清，無法確定橫波初至?xí)r間： 反射波同相軸不清晰 9.2.3各功能處理模塊應(yīng)具有自動(dòng)和手動(dòng)處理方式，應(yīng)具有互檢功能。9.3.3橫波到達(dá)的初相位與縱波初至相位相反。9.4.2分布位置的分析解釋應(yīng)以縱波(P波)資料為主，橫9.4.3根據(jù)波的反射特征解釋宜按下列內(nèi)容進(jìn)行： 橫波(Sh波Sv波)反射強(qiáng)，縱波(P波)反射弱，對于張拉性構(gòu)造帶一般為構(gòu)造帶巖體充水，9.4.4可采取超前鉆探法、超前導(dǎo)坑法或其它物理探測法比對探測，以相互補(bǔ)充和印證。 巖石類別未風(fēng)化或微風(fēng)化的花崗巖、片麻巖、閃長巖、石英巖、硅質(zhì)灰?guī)r、弱風(fēng)化的極硬巖；未風(fēng)化或微風(fēng)化的熔結(jié)凝灰?guī)r、大理巖、板巖、白云巖、灰?guī)r、鈣質(zhì)膠結(jié)的強(qiáng)風(fēng)化的極硬巖；弱風(fēng)化的硬巖；未風(fēng)化或微風(fēng)化的云母片巖、千枚巖、砂質(zhì)泥巖、鈣泥質(zhì)膠強(qiáng)風(fēng)化的極硬巖；弱風(fēng)化至強(qiáng)風(fēng)化的硬巖；弱風(fēng)化的較軟巖和未風(fēng)化或微風(fēng)化的泥質(zhì)巖類；泥完整程度結(jié)構(gòu)面特征結(jié)構(gòu)類型巨塊狀整體結(jié)構(gòu)響較大，裂隙以微張型和張開型為主，多有填充物級別圍巖彈性縱波速度I極硬巖，巖體較完整；極硬巖，巖體較破碎；極硬巖，巖體破碎；硬巖，巖體較破碎或破碎；主，巖體較完整或較破碎：鈣質(zhì)、鐵質(zhì)膠結(jié)的粗角礫土、粗圓礫土、碎石土、卵石土、大塊石土，黃土(Q?、Q?)V軟巖，巖體破碎至極破碎；構(gòu)造影響嚴(yán)重的破碎帶)潮濕的碎(卵)石土、粗圓礫土、細(xì)圓礫土、粗角礫土、細(xì)角礫土、粉土及黃土(Q?、Q?)級別滲水量[L/(min-10m)]I干燥或濕潤圍巖基本分級IVIIVIVV評估基準(zhǔn)(R/oma)極高應(yīng)力(1)硬質(zhì)巖：開挖過程中時(shí)有巖爆發(fā)生，有巖塊彈出，洞壁巖體發(fā)生剝離，新生裂縫多，成洞性差；(2)軟質(zhì)巖：巖芯常有餅化現(xiàn)象，開挖過程中洞壁巖體有剝離，位高應(yīng)力(1)硬質(zhì)巖：開挖過程中可能出現(xiàn)巖爆發(fā)生，洞壁巖體有剝離和掉塊現(xiàn)象，新生裂縫較多，成洞性差；(2)軟質(zhì)巖：巖芯時(shí)有餅化現(xiàn)象，開挖過程中洞壁巖體位移顯著,持續(xù)時(shí)間較長，成洞性差注：Re為巖石單軸飽和抗壓強(qiáng)度(MPa);0mx為最大地應(yīng)力值圍巖級別IV修正級別極高應(yīng)力IIII或IV2V高應(yīng)力IIV或yb圍巖巖體為較破碎的極硬巖、較完整的硬巖時(shí)定為III級；圍巖巖體為完整的較軟巖、較完整的軟硬互復(fù)雜程度分級復(fù)雜較復(fù)雜中等復(fù)雜(含物中等發(fā)育，沿?cái)鄬?、層面、不整合面等有顯著溶蝕，中小型串珠狀洞穴發(fā)育，地下隙或小型洞穴，裂隙連水量1000m3/h~10000m3/h)、突泥，高水壓泥m3h~500m2/h)、涌泥<100m3/h)、涌突水可能性極小大型斷層破碎帶、自穩(wěn)能力中型斷層帶，軟弱，中~弱富水，可能引起中型坍塌中小型斷層，無響程度過程中硬質(zhì)巖時(shí)有巖爆發(fā)生，極為顯著高應(yīng)力(RJ0m=4~7)開挖過程中硬質(zhì)巖可能出現(xiàn)象，巖體位移顯著瓦斯影響程度瓦斯突出：瓦斯壓力P≥△P≥10,煤的堅(jiān)固性系數(shù)f及以上高瓦斯：全工區(qū)的瓦斯涌出量≥0.5m3/min無存在安全隱患度可能造成重大環(huán)境災(zāi)害無注：R.為巖石單軸飽和抗壓強(qiáng)度/MPa)omax為最大地應(yīng)力值/MPa。掌子面樁號開挖(爆破時(shí)間)時(shí)間等):(資料性附錄)隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)機(jī)械能無損探測現(xiàn)場記錄表里程方向1223456789間距長度/π測點(diǎn)布置示意圖探測：復(fù)核：WW上FA-面W下導(dǎo)平導(dǎo)WXXXX隧道泊松比F.1.3探測結(jié)果(a)左側(cè)檢波器(傳感器)(b)右側(cè)檢波器(傳感器)圖F.2FR-GE布置方式隧道檢波器原始波形圖00Amp-208132...261032Smc:0.0211...0(a)左側(cè)檢波器(傳感器)泊松比(a)左側(cè)檢波器(傳感器)(b)右側(cè)檢波器(傳感器)(資料性附錄)條文說明本條文說明只對部分條文進(jìn)行說明，不具備與標(biāo)準(zhǔn)正文同等的執(zhí)行效力，僅供使用者作為理解和掌握標(biāo)準(zhǔn)的參考，重在解釋隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)機(jī)械能無損探測技術(shù)，以便讓使用者更好地利用該技術(shù)。引言針對我省公路隧道常規(guī)地震波地質(zhì)超前預(yù)報(bào)探測技術(shù)探測成本高、工序繁鎖、使用炸藥不安全、占用的時(shí)間長、占用空間資源大、影響施工、施工單位“抗測”等問題。編制單位在長期應(yīng)用常規(guī)地震波技術(shù)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過室內(nèi)室外的試驗(yàn)研究，改變了地震波的接收和激發(fā)位置，改變了地震波的激發(fā)方式，利用機(jī)械能量來激發(fā)地震波，提出了隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)的機(jī)械能無損探測U-TSP的探測技術(shù)，較好地解決了利用炸藥激發(fā)地震波進(jìn)行地質(zhì)超前預(yù)報(bào)時(shí)存在的上述問題。為了推廣和應(yīng)用，將這種技術(shù)編制成《公路隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)機(jī)械能無損探測技術(shù)規(guī)程》,以供使用者參考使用。2基本沿用了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的術(shù)語和定義，本規(guī)程未涉及的其它術(shù)語，可參照有關(guān)規(guī)程、規(guī)范執(zhí)行。3所列的符號是以所代表項(xiàng)的英文單詞首字母，其他未涉及符號，可參照有關(guān)規(guī)程、規(guī)范執(zhí)行。6.3.2探測大綱是隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)機(jī)械能無損探測技術(shù)指導(dǎo)性文件，通過大綱的編制，能使預(yù)報(bào)人員系統(tǒng)掌握隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)機(jī)械能無損探測技術(shù)的基本要求，能使預(yù)報(bào)人員掌握探測對象基本的水文地質(zhì)與工程地質(zhì)條件和不良工程地質(zhì)體性質(zhì)，能使預(yù)報(bào)人員充分掌握項(xiàng)目的特點(diǎn)，能使預(yù)報(bào)單位合理組織人員和設(shè)備進(jìn)場，等等。探測大綱應(yīng)組織有一定預(yù)報(bào)經(jīng)驗(yàn)的人員組織編制，嚴(yán)禁復(fù)制粘貼套用，切實(shí)使探測大綱指導(dǎo)預(yù)報(bào)工作務(wù)實(shí)進(jìn)行。6.3.4提前掌握預(yù)報(bào)段設(shè)計(jì)的地質(zhì)條件和存在的工程地質(zhì)病害，使地質(zhì)觀察和數(shù)據(jù)采集帶有針對性，可根據(jù)現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)基本預(yù)測掌子面前方的地質(zhì)條件和工程地質(zhì)病害體，有利于后臺的數(shù)據(jù)分析解釋。6.4.2在隧道施工過程中，要求隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)能體現(xiàn)出及時(shí)性，而設(shè)計(jì)上給予地質(zhì)超前預(yù)報(bào)的工作時(shí)間又較短，再加上現(xiàn)場施工環(huán)境復(fù)雜，現(xiàn)場準(zhǔn)備工作不足，而使探測條件受限，達(dá)不到預(yù)報(bào)要求，使預(yù)報(bào)流于形式。正是因?yàn)檫@種狀況，預(yù)報(bào)效果很難達(dá)到高質(zhì)量。隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)與勘察設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理等是相互關(guān)聯(lián)的有機(jī)整體，所有與工程建設(shè)有關(guān)的參建各方應(yīng)該明確自己的責(zé)任與義務(wù)，相互配合，應(yīng)滿足預(yù)報(bào)單位探測所需的基本條件，確保隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)現(xiàn)場探測按其技術(shù)要求完成，以取得準(zhǔn)確可靠的探測數(shù)據(jù)。預(yù)報(bào)單位要保證與工程建設(shè)相關(guān)單位之間的信息傳遞順暢，做到預(yù)報(bào)結(jié)果及時(shí)反饋，以達(dá)到指導(dǎo)施工，節(jié)約成本，預(yù)防事故發(fā)生的目的。6.4.3選擇適宜的時(shí)機(jī)進(jìn)場探測，不但能保證探測質(zhì)量，也能降低對隧道施工的影響。選擇在立架工序完成和下一工序開始之間進(jìn)行，對探測和施工有以下利處