概论隧道隧洞超前地质预报技术体系

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1、概论隧道隧洞超前地质预报技术体系前言广义的超前地质预报技术，即综合超前地质预报技术。它包括隧道隧洞所在地区地质分析与宏观预报、隧道隧洞的洞身不良地质体超前预报、超前钻探和施工地质灾害临近警报四大部分。而隧道隧洞的洞身不良地质体超前地质预报有分为长期超前地质预报、短期超前地质预报两种预报形式和预报步骤。由于涵盖内容太多，本文只能简介如下。一、隧道隧洞所在地区地质分析与宏观预报隧道隧洞所在地区不良地质宏观预报，是以各种区域地质资料分析和深入的地面地质调查为基础，通过隧道隧洞不良地质分析方法，宏观预报洞体施工可能遇到的不良地质类型、规模

2、、大约位置和方向，宏观预报施工地质灾害的类型和发生的可能性。只有在宏观预报的原则指导下，才能更准确、更有效地实施洞体不良体地质超前预报和施工地质灾害监测、判断及临近警报等后续预报工作。所以，宏观预报是施工地质灾害超前预报不可或缺的、第一道工序。特别是对于TSP探测来说，只有通过隧道隧洞所在地区主要洞体不良地质宏观预报，才能更准确地布设炮眼的位置，才能在TSP解译阶段选择正确的搜索角和调谐角。所以，它是提高TSP预报精度的关键技术之一。（一）区域地质资料分析区域地质分析是宏观预报的基础之一。区域地质资料，主要包括（1）隧道隧洞所在地区

3、大地构造环境、构造体系、构造复合与构造演化；（2）沉积建造环境、建造特征、建造演化；（3）岩浆侵入、喷溢的地质环境、岩浆活动的特征。还包括它们与区域地壳运动的关系，等等。上述资料主要从隧洞隧洞所在地区的各种比例尺区域地质图、区域构造体系图及其说明书中获取。区域地质分析，则是应用大地构造学、构造地质学、特别是地质力学的理论，应用沉积岩石学和沉积建造理论，应用岩浆岩石学和岩浆建造理论分析所收集的区域地质资料，初步了解隧道隧洞所在地区：（1）主要构造方位、力学性质和构造多期活动特征及其不同方位构造对隧道隧洞围岩稳定性的影响程度；（2）主要地

4、层类型（如煤系地层、灰岩、白云岩等可溶岩地层等等）特征及其隧道隧洞围岩稳定性的影响程度；（3）主要岩浆岩的类型（如侵入岩、喷出岩）特征、空间分布特征及其隧道隧洞围岩稳定性的影响程度。（二）深入的隧道隧洞地面地质调查技术它是隧道隧洞不良地质宏观预报的更重要的基础。主要包括：地层地质调查、地质构造调查、岩浆岩侵入体调查、岩溶地质调查、煤系地层调查和水文地质调查等等技术。（三）隧道隧洞区域不良地质分析技术它是隧道隧洞所在地区不良地质宏观预报的依据。因为：大多数隧道隧洞不良地质体本身就是区域地层、地质构造或岩溶地质体的一部分。主要包括：

5、地层层序和特殊岩层分析，构造体系、构造型式和构造分布规律分析，地应力状态分析，岩浆岩侵入体成因、产状分析，溶洞、暗河、岩溶陷落柱和岩溶淤泥带成生条件和展布规律分析，煤系地层中的煤层、采空区和瓦斯地质分析等等。二、隧道隧洞的洞身不良地质体超前预报技术隧道隧洞施工地质灾害的发生，与不良地质体的存在和施工辅助工法使用不当密切相关，这其中首先是不良地质体的存在。所以，作为超前预报技术体系，首先就是进行隧道隧洞洞身不良地质体的超前预报。隧道隧洞洞身不良地质体超前地质预报依据预报距离，分为长期（长距离—下同）超前地质预报、短期（短距离—下同）超

6、前地质预报、两种预报形式和预报步骤。（一）长期超前地质预报长期超前地质预报的预报距离为掌子面前方100米以上。对于隧道隧洞不良地质体的长期超前地质预报来说，国内外主要采用TSP（隧道地震勘探—下同）或浅层地震仪等仪器探测方法来进行。石家庄铁道学院桥隧施工地质技术研究所综合国内外科研成果，经过20多年的深入研究，分别研制出三种长期超前地质预报技术，并研制出将三种预报技术紧密结合、可以相互验证的高精度、高质量的综合长期超前地质预报新技术。1、TSP探测解译技术（1）概况TSP（TunnelSeismicPrediction，隧道地震勘探

7、）设备是由瑞士安伯格公司开发、生产的，是当前国内外最先进的隧道隧洞长期超前地质预报设备，也是当前超前地质预报技术中的最重要手段。它与其它超前地质预报的设备相比，最大优点是：探测距离远（可达隧道隧洞掌子面前方300～500米,有效预报距离100～150米），分辨率高（最高分辨率为1米），抗干扰能力强（基本不受干扰），影响施工很少（钻孔和测试在侧壁进行，洞内探测时间仅用45分钟）。该设备主要用于超前预报隧道掌子面前方不良地质的性质、位置和规模，最大探测距离为掌子面前方300~500m，设备限定的有效预报距离为掌子面前方100m，最高分辨率

8、为≥1m地质体。TSP探测解译的关键技术是成果图的解译技术，不同解译水平的人员，预报的精度可以相差很大。对于TSP来说，在解译数据处理阶段的搜索角和解译事例输出阶段的走向调谐角和倾向调谐角的正确选择，和在成果解译阶段如何