隧道超前地质预报原理及新方法应用实例

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1、隧道超前地质预报工作中常用的物探方法工程物探方法都是应用于地表和井中的勘探方法,要在隧道中采用物探方法进行隧道超前地质预报,我们必须对那些用于二维地表探测的物探方法进行适当的探测装置和处理软件改进,使其适合三维隧道场地条件和施工环境的隧道超前地质预报工作。从多年的实践努力和经验来看，我们认为：能在隧道内进行隧道超前地质预报工作的工程物探方法有:1、弹性波反射法(常用的方法:地震反射波法)2、电磁波反射的法(常用的方法:地质雷达法)3、红外探测法(常用的方法:红外探水法)4、高分辨直流电法(常用的方法:三极空间交汇探测法)说明:瞬变电磁法还不太

2、成熟,还未列如《铁路隧道超前地质预报技术指南》,本次就不介绍方法。四、物探方法在隧道超前地质预报中的重要性1、隧道超前地质预报工作的必要性⑴由于隧道深埋于地下，工程地质条件和水文地质条件复杂多变，而目前地质勘察工作又受技术、地形和工期所限，期望在施工前查明隧道围岩的状态、特性，特别是要准确地预测隧道施工中可能发生的地质灾害的位置、规模和性质是十分困难的；⑵由于地质灾害体的存在，仅依靠施工揭露再行处理的办法，带有很大的盲目性，常常发生各种突发事故，造成投资增加、人员和施工设备伤害、工期延误等诸多问题。因此，采用科学的、先进的隧道超前地质预报方法

3、来准确地预报隧道所通过范围内的不良地质体的性质、规模和状态是非常必要的。2、物探方法在隧道超前地质预报中的重要性按照《铁路隧道超前地质预报技术指南》铁建设【2008】105号中的规定：隧道超前地质预报应采用地质调查与勘探相结合、物探与钻探相结合、长距离预报与短距离预报相结合、地面与地下相结合、超前导坑与主洞相结合的指导思想，通过对各种方法的预报结果综合分析解释，相互印证，有利于提高预报的准确率，积极为隧道的安全施工提供必要的技术支撑。根据上述规定可以看出：物探方法在隧道超前地质预报中占有非常重要的地位，再加上物探方法具有施测快捷、预报结果提

4、供及时、费用低（相对超前钻探而言）等特点，物探方法在隧道超前地质预报中得到了广泛应用。根据铁路隧道的开挖方式、工期要求和各物探方法的优缺点，我院认为:隧道内的物理探测应采用长距离预报（弹性波反射法）和短距离预报（地质雷达法或红外探测法）相结合的综合物探方法。根据隧道的风险等级和不良地质情况采用不同的综合物探预报方法，具体规定如下表（表-１）。隧道超前地质预报采用综合物探方法一览表表-１序号适用条件适用风险等级物探类型采用物探方法1软弱夹层，非可溶岩接触带，地表物探异常带、差异风化带及可能出现其它不良地质体。含炭（煤）地层。坍方风险及变形风险为

5、中度。WT-1地震反射波法（TSP）2非可溶岩地段断层及其破碎带、可溶岩岩溶中度发育地段、可能出现的节理密集带。风险为高度、突水突泥风险为中度及以上。WT-2以地震反射波法（TSP）为主、红外探测法为辅的综合物探预报方法3可溶岩岩溶强烈发育地段、可溶岩与非可溶岩接触带等可能出现溶洞、溶蚀破碎带及富水节理密集带。突水突泥高度风险、地表失水高度风险、坍方高度风险。WT-3以地震反射波法（TSP）为主、地质雷达法或红外探测法为辅的综合物探预报方法4岩溶发育（极强烈）地段；煤层采空区。高压富水断层。水突泥极高风险、地表失水极高风险、坍方高度风险。WT

6、-4以地震反射波法（TSP）为主、地质雷达法或红外探测法为辅的综合物探预报方法按照《铁路隧道超前地质预报技术指南》铁建设【2008】105号中的划分，隧道内的物理探测方法有以下四类：⑴弹性波反射法；⑵电磁波反射法；⑶红外探测法；⑷高分辨直流电法。下面按上述分类探讨物探方法在隧道超前地质预报中的原理及方法。第二部分隧道超前地质预报的物探方法原理与施作要点一、弹性波反射法二、电磁波反射的法三、红外探测法四、高分辨直流电法一、弹性反射波法弹性波反射法是利用人工激发的地震波、声波在不均匀地质体中所产生的反射波特性来预报隧道掌子面前方地质情况的一种物探

7、方法，它包括地震波反射法、水平声波反射法、负视速度法和极小偏移距高频反射连续剖面法等方法。由于地震波反射法相对其它三种方法应用相对普遍和成熟，且从预报距离、探测精度和预报复杂不良地质问题的适应性几方面综合考虑，本次只介绍地震波反射法。目前，采用地震波反射法进行隧道超前地质预报的仪器主要有：TSP(瑞士)、TRT(美国)、TGP(中国)、TST(中国)等，由于目前隧道超前地质预报中使用最多的仪器是瑞士Amberg公司生产的TSP系列仪器，所以下面以TSP203仪器为例介绍地震波反射法在隧道超前地质预报中的应用情况。1、TSP的基本原理图1-1T

8、SP法工作原理示意图图1-2仪器：瑞士TSP-203图1-3仪器：瑞士TSP-203现场工作照片2、TSP的应用效果⑴小型溶洞预报实例隧道地质情况:某铁路隧道全长2