隧道施工超前地質(zhì)預(yù)報方法綜述

《隧道施工超前地質(zhì)預(yù)報方法綜述》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、隧道施工超前地質(zhì)預(yù)報方法綜述?李立功?(中鐵隧道勘測設(shè)計院，河南洛陽471009）??摘要：本文簡述了各種超前地質(zhì)預(yù)報方法的特點，提出在復(fù)雜地質(zhì)條件下，運用多種方法進行綜合預(yù)報，并以渝懷鐵路圓梁山隧道為例，說明綜合預(yù)報的有效性。關(guān)鍵詞：復(fù)雜地質(zhì)條件；超前地質(zhì)預(yù)報；隧道施工?隧道的設(shè)計、施工、工期、造價均受到地質(zhì)條件的制約。因此，了解隧道穿過地段的地質(zhì)條件不僅是隧道建設(shè)的需要，也是隧道工程地質(zhì)工作的目的。由于隧道及其他地下工程深埋地下，工程巖體的水文地質(zhì)與工程地質(zhì)條件復(fù)雜多變，根據(jù)現(xiàn)有的地質(zhì)勘探技術(shù)水平及手

2、段，對所取得的資料不能完全滿足施工要求，因此，這些問題的解決還有待在施工中開展深入的超前地質(zhì)預(yù)報工作。目前在隧道施工期間采用的超前地質(zhì)預(yù)報方法從專業(yè)技術(shù)方面可分為常規(guī)地質(zhì)法和物探法兩大類，具體有以下幾種：（1）超前導(dǎo)坑；（2）正洞地質(zhì)素描；（3）水平超前探孔；（4）聲波測試；（5）紅外探水；（6）彈性波法；（7）電磁波法。?1常規(guī)地質(zhì)法?（1）超前導(dǎo)坑法?超前導(dǎo)坑法可分為超前平行導(dǎo)坑和超前正洞導(dǎo)坑。平行導(dǎo)坑的布置平行于正洞，斷面小而且和正洞之間有一定的距離，在施工過程中對導(dǎo)坑中遇到的構(gòu)造、結(jié)構(gòu)面或地下水等

3、情況作地質(zhì)素描圖，通過做地質(zhì)素描圖對正洞的地質(zhì)條件進行預(yù)報。采用平行導(dǎo)坑預(yù)報的優(yōu)點是：平行導(dǎo)坑超前的距離越長，預(yù)報也越早，施工中就有充分的準(zhǔn)備時間，可以增加工作面，加快施工進度，還可以起到排水減壓放水，改善通風(fēng)條件和探明地質(zhì)構(gòu)造條件的作用。采用超前平行導(dǎo)坑進行預(yù)報比較直觀，精度高，預(yù)報的距離長，便于施工人員安排施工計劃和調(diào)整施工方案。超前正洞導(dǎo)坑布置在正洞中，其作用與平行導(dǎo)坑相比，效果更好。但是采用超前導(dǎo)坑法進行預(yù)報也有缺陷：一是成本太高，有時需要全洞進行平導(dǎo)開挖；二是在構(gòu)造復(fù)雜地區(qū)準(zhǔn)確度不高。?（2）正

4、洞地質(zhì)素描?地質(zhì)素描是對開挖面的地質(zhì)情況如實而準(zhǔn)確的反映。素描的主要內(nèi)容包括地層巖性、構(gòu)造發(fā)育情況（含斷層、貫穿性節(jié)理、夾層或巖脈）、地下水的出水狀態(tài)、圍巖的穩(wěn)定性及初期支護采用的方法等。正洞地質(zhì)素描是利用所見到正洞已開挖段的地質(zhì)情況預(yù)報前方可能出現(xiàn)的不良地質(zhì)條件（斷層等）。針對斷層而言，又分?jǐn)鄬勇额^作圖法和斷層前兆特征法。斷層露頭作圖法對結(jié)構(gòu)面向開挖后方傾斜的斷層預(yù)報效果較好，因為斷層先在隧道底出露，對巖體穩(wěn)定性影響不大時就可以發(fā)現(xiàn)；對于向掌子面前方傾斜的結(jié)構(gòu)面因為先在頂部出現(xiàn)，預(yù)報時效果相對較差。正洞

5、地質(zhì)素描的優(yōu)點是不占用施工時間，設(shè)備簡單，不干擾施工，出結(jié)果快，預(yù)報的效果好，而且為整個隧道提供了完整的地質(zhì)資料；缺點是對與隧道夾角較大而又向前傾的結(jié)構(gòu)面容易產(chǎn)生漏報。?（3）水平超前探孔?水平超前探孔方法是在隧道內(nèi)安放水平鉆機進行水平鉆進，根據(jù)隧道中線水平方向上鉆孔資料來推斷隧道前方的地質(zhì)情況。鉆孔的數(shù)量、角度及鉆孔長度可人為設(shè)計和控制。一般可根據(jù)鉆進速度的變化、鉆孔取芯鑒定、鉆孔沖洗液的顏色、氣味、巖粉以及在鉆探過程中遇到的其他情況來判斷。這種方法可以反映巖體的大概情況，比較直觀，施工人員可根據(jù)現(xiàn)場的

6、地質(zhì)情況來安排下一步的施工組織。但該方法也存在不足之處：①在復(fù)雜地質(zhì)條件下預(yù)報效果較差，很難預(yù)測到正洞掌子面前方的小斷層和貫穿性大節(jié)理，特別是與隧道軸線平行的結(jié)構(gòu)面，其預(yù)報無反映；②鉆孔與鉆孔之間的地質(zhì)情況反映不出來。?2物探方法?地球物理探測是間接、無損的測試手段，在隧道超前地質(zhì)預(yù)報中，常用的方法有地震反射法、聲波測試、紅外探水、電磁波法等。?（1）聲波測試?聲波對裂隙反應(yīng)很敏感，遇到裂隙即發(fā)生介面效應(yīng)（反射、折射和繞射），耗損波能，波形變復(fù)雜，波速減緩，此外，聲波速度的大小還和巖體強度有關(guān)。聲波測試方

7、法有多種，主要有巖面測試和孔內(nèi)測試兩種，其中孔內(nèi)測試又分為單孔和雙孔測試兩種。①巖面測試是在已開挖地段進行的，由于隧道開挖放炮形成許多張裂隙，所測波速表面巖石比實際巖體的波速略偏低。②孔內(nèi)測試分單孔和雙孔兩種。單孔測試是把發(fā)射源和接收器放在同一孔內(nèi)，但只能測到鉆孔周圍一倍波長左右范圍內(nèi)的地質(zhì)情況。雙孔測試是把發(fā)射源和接收器放在不同的鉆孔內(nèi)，測試兩孔之間的巖體波速。③孔內(nèi)測試按耦合方式又分為干孔和濕孔兩種。濕孔測試是向鉆孔內(nèi)灌水耦合，但由于水充填了裂隙影響測試結(jié)果，往往使測試波速偏高，巖石越破碎偏差越大。干

8、孔測試是在發(fā)射器和接收器的外面套上環(huán)行膠囊，然后再向膠囊內(nèi)注水，使接收器、發(fā)射器和孔壁耦合，其測試結(jié)果比較真實。?（2）紅外探測?所有物體都發(fā)射出不可見的紅外線能量，這能量的大小與物體的發(fā)射率成正比。而發(fā)射率的大小取決于物體的物質(zhì)和它的表面狀況。當(dāng)隧道掌子面前方及周邊介質(zhì)單一時，所測得的紅外場為正常場，當(dāng)前面存在隱伏含水構(gòu)造或有水時，他們所產(chǎn)生的場強要疊加到正常場上，從而使正常場產(chǎn)生畸變。據(jù)此判斷掌子面前方一定范圍內(nèi)有無含水構(gòu)