超前地质预报技术在岩溶隧道施工中的应用

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1、超前地质预报技术在岩溶隧道施工中的应用　　中图分类号：U455文献标识码：A：1674-3520（2014）-07-00-02　　一、工程概况　　本标长隧道1座，单洞累计长度4556米，设计车速：80km/h，双洞分离式隧道建筑限界净宽10.25m，隧道限界净高5.0m。　　官舟隧道为分离式长隧道，隧道左洞起讫桩号为：ZK30+765-ZK33+060，长2295米，隧道右洞起讫桩号为：YK30+800-YK33+061，长2261米。　　二、弹性波（TSP203）法简介　　（一）弹性波（TSP203）法：利用人工

2、激发的地震波在不均匀地质体中所产生的反射波特性来预报隧道开挖工作面前方地质情况，用于划分地层界线、查找地质构造、探测不良地质体的厚度和范围。　　（二）超前地质预报概念及特点：超前地质预报是在隧道开挖时，对掌子面前方的围岩与地层情况做出超前预报。　　三、超前地质预报原理　　TSP和其它地震反射波方法一样，采用了回声测量原理。地震波在岩石中以球面波形式传播，当遇到岩石物性界面（如断层、岩石破碎带和岩性变化等）时，一部分地震信号反射回来，一部分信号透射进入前方介质。反射的地震信号被检波器接收，反射信号的传播时间和反射界面

3、的距离成正比，故而能提供一种直接的前方不良地层的数据，再通过专用软件的分析处理，判读出前方的地质状况。　　四、超前地质预报方法综合应用　　（一）通过已有的地质、水文资料总结统计后对围岩范围做出一定的预判，确定出容易出现岩溶溶洞的范围。　　（二）每一百米做一次TSP，进一步确定掌子面前方围岩情况，精确围岩段落，将不好的围岩段落进行判别。　　（三）根据地质调查法和TSP分析得到的数据对掌子面进行开挖，在到达预测围岩情况较差段落时使用地质雷达法对前方围岩情况进行再次探测，准确确定掌子面前方是否有溶洞。　　（四）如果开挖到

4、掌子面附近存在大量渗水时，或使用地质雷达探测到掌子面前方出现大型溶洞，掌子面前方大型溶洞如果距离较远采用超前水平探孔，如果距离较近采用加深炮孔进行探测。　　（五）如果开挖到掌子面附近存在大量渗水，且使用各种探测手段均出现上下贯通型溶洞时，先使用地质雷达进行探测如果下方出现溶洞就采用地质钻对下方溶洞进行探测。　　（六）探测目的：1、探测是否有溶洞出现；2、探测溶洞大小；3、探明溶洞中是否有充填物；4、探明是否为地下暗河，探明是否会出现突水突泥的情况，提前做好预警；5、探明掌子面前方地质情况。　　五、超前地质预报实施方

5、案　　隧道施工过程的地质超前预报预测，主要是根据地表和已经开挖的隧道的地质调查和各种探测方法取得的资料，以及地质推断法预测开挖工作面前方一定长度范围内围岩的工程地质条件。如：地面地质调查法、洞身地质素描法、钻速测试法、钻探孔法、涌水量观测、有害气体预测、岩体结构面量测和围岩变形观测。物探测试主要有TSP法、地质雷达法。　　预测时根据地质条件的不同，采用一种或几种方法组合综合预报，以工程地质法（包括图析法及地质素描法）进行超前宏观预报为前提，结合TSP203超前地质预报系统、地质雷达、超前探孔、经验法等综合手段，分长

6、期预报、中期预报、短期预报三个阶段对隧道岩体特征、断层、涌水等不良工程地质进行超前预测预报：　　采用TSP系统与地质分析法相结合进行长期（长距离）（>80m范围）地质预报；采用仪器和钻孔进行30～80m距离的中期地质预报；利用台车钻孔和地质雷达、红外探测仪相结合，进行距离小于30m的短期地质预报；采用在钻爆循环中加深（4m）3～5个炮孔进行掌子面前方4m范围的下一循环的探测。结合掌子面地质素描预测法进行掌子面作业影响区域内的当前地质预报。　　对物探异常区采用钻孔进行验证，以便指导施工。　　六、超前地质预报应该预防的

7、问题　　（一）TSP弹性波反射法连续预报时，须进行搭接预报，前后应重叠10米以上，保证不出现漏测区域及验证上次预报结论。　　（二）采用潜孔钻连续预报时，钻孔深30～50米，前后两循环钻孔应重叠5～8米。　　七、官舟隧道超前地质预报方法设计　　八、预报成果的提交　　每次检测后1天之内提交最终技术报告，报告内容包括：不良地质体的性质、位置和规模；围岩类别及相关参数；提出相应的技术措施与可行性建议。报告成果及时向现场技术人员进行交底，与现场技术人员保持密切联系，并且随着隧道的开挖对预报成果进行验证，改进探测布置，提高预报

8、的准确率。