隧道施工地质超前预报技术

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1、隧道施工地质超前预报技术中铁西南科学研究院有限公司何发亮教授级高级工程师王石春研究员目录一、概述二、预报分类及工作方法简介三、隧道施工地质超前预报主要技术方法四、隧道地质灾害预报五、涌水预测预报六、若干问题讨论七、典型实例一、概述定义严格意义而言，广义的隧道地质超前预报指采用隧道洞内外地质调查、掌子面素描，根据隧道开挖揭示的洞身围岩条件的变化趋势、洞内外构造相关分析结果，或采用地球物理探测手段对隧道施工掌子面进行探测，运用地质学、数学、物理学、逻辑学、概率学、计算机科学等各学科知识结合预报人员经验，对隧道工程可能遇到的各种不良地质体及因

2、此可能发生的各种地质灾害的性质、分布位置、规模的判断和预报，根据判断和预报结果提出应采取的地质灾害预防和处理措施建议。因此，隧道地质超前预报包括隧道工程可行性研究阶段、勘察设计阶段和施工阶段的预报。隧道工程预可行性研究及可行性研究阶段的地质超前预报根据所收集资料对隧道施工可能遇到的各种不良地质体及因此可能发生的地质灾害的预判断。隧道工程勘察设计阶段的的地质超前预报根据勘察资料及研究成果，对隧道施工可能遇到的各种不良地质体及因此可能发生的地质灾害的性质、分布位置、规模的判断，并反映在隧道工程设计文件中。隧道工程施工阶段的地质超前预报根据

3、隧道开挖揭示的洞身围岩条件的变化趋势和采用各种地球物理探测手段对隧道施工掌子面前方地质情况的探测结果，结合洞内外地质调查、掌子面素描结果和预报人员地质经验，对隧道施工掌子面前方可能遇到的不良地质体及因此可能发生的地质灾害的性质、分布位置、规模的预测。应该指出的是，涌水量及涌水水压预测预报是隧道地质超前预报的重要内容之一。狭义的隧道地质超前预报指隧道施工期地质超前预报。2.目的和意义隧道工程设计的基本依据是地质勘察资料，而隧道施工的依据主要是设计文件。大量的隧道工程建设实践表明，由于地质勘察精度、经费等诸多条件的限制，根据地质勘察资料

4、做出的设计与实际不符的情况屡有发生，由此而来的隧道洞内塌方、涌水、涌泥、涌沙、岩爆、瓦斯爆炸等灾害时有发生，给隧道施工造成极大的危害。因此，在隧道施工期间，采用各种技术、手段和方法对隧道掌子面前方地质条件（情况）进行及时准确的预测，是提前采取预防措施、避免灾害的发生或在一定程度上减少因灾害造成的损失、保证隧道施工的安全的需要，同时也是当今环境生态保护给隧道工程建设提出的重要研究课题[1]。一般而言，隧道在勘测设计各阶段，对隧道地质背景（条件）进行的地质调查、勘探，是对隧道地质条件的预估和预评价。对地质条件单一的短隧道而言，这一工作已足

5、以提供设计与施工所需，无须在施工期实施超前预报工作，或只需在施工阶段采用地质法进行常规地质预报工作，完成施工地质资料的收集，建立隧道工程完整地质资料。随着近年来我国国民经济的飞速发展和隧道工程技术的进步和铁路隧道工程建设在从前所谓的地质禁区的修建，隧道修建长度越来越长，在复杂地质条件下修建的隧道越来越多，遇到的隧道工程地质问题越来越复杂。因此，对于：（1）深埋长大隧道；（2）地质复杂的隧道；（3）水下隧道；（4）可能存在大断层、岩溶、大量涌水涌泥、岩爆、废弃矿巷、瓦斯突出等严重工程地质灾害的隧道；（5）可能因开挖造成环境生态

6、破坏的隧道；（6）覆盖层太厚、植被良好不易进行地质调查和勘探的隧道等等。则应进行地质超前预报特别是施工期地质超前预报。这主要是由于：(1)勘测设计阶段的地质工作量投入所限；(2)勘测设计阶段的地质预估预评价是对隧道所处地质背景的宏观把握，不可能对复杂的地质情况做出微观的把握；(3)复杂长隧道的地质变化对施工方法及工期有决定性影响；(4)人为作用（施工开挖）引起地质的变化只有在施工期才能显现出来；(5)施工期需要对地质的掌握不能只是停留在定性评价上，要有定量的评价；(6)作为地质工作的全过程的组成部分，是隧道施工根据实际地质、水文条

7、件变化及时调整施工方法和采取相应技术措施的需要，是完善设计地质资料、优化施工方案、指导施工决策和保证施工人员和设备的安全的需要，也是隧道运营阶段地质灾害治理的依据。在我国，由于可行性研究阶段和勘察阶段投入的限制，依据既有地质资料和有限的钻孔地质资料、水文地质资料、物探资料及钻孔岩芯岩石物理力学试验资料所做出的施工设计与实际不符的情况不在少数，特别是在火成岩地区的隧道工程更是如此。即便在国外，尽管可行性研究和勘察工作深度远较国内深，且勘察阶段进行了大量的地球物理勘探，但设计与实际不符的情况仍在所难免。3.隧道施工地质超前预报技术的现状

8、隧道地质超前预报由来已久，国外如英、法、日、德等均将此列为隧道工程建设的重要研究内容，在隧道可行性研究和勘察设计阶段主要采用钻探和大量的地球物理勘探方法（主要是地震反射法）开展地质预报工作，在隧道施工期主要