超前地質(zhì)預(yù)報(bào)在隧道施工中應(yīng)用研究.doc

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1、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)在隧道施工中應(yīng)用研究宋浪中鐵西南科學(xué)研究院有限公司摘要：隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)系統(tǒng)具有較強(qiáng)的針對性，在預(yù)報(bào)隧道的地質(zhì)施工、將施工中存在于掌子面前方的不良地質(zhì)以分布圖的形式作出預(yù)報(bào)，就其性質(zhì)、規(guī)模以及災(zāi)害的發(fā)生概率等做出預(yù)報(bào)，使有關(guān)施工方能夠根據(jù)其預(yù)報(bào)處的不良地質(zhì)而采取合理及時(shí)的治理與預(yù)防方案，將由于施工揭露而發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的可能性降到最低，使由于施工而導(dǎo)致不良地質(zhì)被揭穿發(fā)生災(zāi)害損失的可能性得到降低，可見其作用十分重要。反之，缺乏較強(qiáng)針對性、復(fù)雜程度較高的隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)系統(tǒng)，一方面會浪費(fèi)大量的資源，另一

2、方面對隧道在洞內(nèi)的施工也有不利影響，同時(shí)在判斷掌子面前方的隧道施工不良地質(zhì)過程中產(chǎn)生干擾，困難程度加深，不能準(zhǔn)確及時(shí)的做出預(yù)報(bào)，對施工不能發(fā)揮其指導(dǎo)作用。關(guān)鍵詞：超前地址預(yù)報(bào);隧道;施工;作者簡介：宋浪（1983年生），男，重慶人，工程師，長期從事地質(zhì)勘探研究工作。當(dāng)前交通建設(shè)的發(fā)展速度越來越快，隧道工程所要穿越的地質(zhì)問題也更加繁雜，險(xiǎn)情的排除、坍塌事故的預(yù)防、安全的保證等是目前發(fā)展地下工程的關(guān)鍵所在。1隧道施工超前地質(zhì)預(yù)報(bào)現(xiàn)狀開挖的隧道前方的掌子面地質(zhì)變化存在不良地質(zhì)情況的工程、探測的形狀、位置等進(jìn)行預(yù)報(bào)

3、和解釋，并及時(shí)的提出相應(yīng)解決方案就是隧道施工超前地質(zhì)預(yù)報(bào)。從嚴(yán)格意義上講，當(dāng)前的隧道施工地質(zhì)超前預(yù)報(bào)使用的方法由下面兒種組成:地面地球物理探測法、洞內(nèi)地球物理探測法、地質(zhì)調(diào)查法、超前鉆孔法、超前（平行超前）隧道（導(dǎo)坑）法、巖體溫度探水法等?？傮w而言，當(dāng)前中國還沒有完善的預(yù)報(bào)技術(shù)，施工技術(shù)目前還不能獲得相應(yīng)的滿足，問題主要包括下面幾點(diǎn)：（D用單一的方法和參數(shù)來解決和預(yù)報(bào)具體的問題缺乏較高的精度，多解性明顯；（2）判斷地質(zhì)類型僅依靠單一的探測方法,局限性較大；（3）對隧道的掌子面超前地質(zhì)預(yù)報(bào)而言，地面勘探設(shè)備還

4、無法適應(yīng)。2超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法的可靠性和局限性分析2.1隧道施工地質(zhì)超前預(yù)報(bào)方法當(dāng)前的隧道施工地質(zhì)超前預(yù)報(bào)方法包括以下幾種:地面地球物理探測法、洞內(nèi)地球物理探測法、地質(zhì)調(diào)查法、超前鉆孔法、超前（平行超前）隧道（導(dǎo)坑）法、巖體溫度探水法等。2.2隧道施工地質(zhì)超前預(yù)報(bào)方法的局限性地面地球物理探測法，其探測的剖面決定了其探測的深度，判釋異常體性質(zhì)必須與設(shè)計(jì)隧道的地質(zhì)資料相結(jié)合，從一定角度上講，判釋者的工作經(jīng)驗(yàn)以及掌握的隧道地質(zhì)的背景情況決定了判釋的準(zhǔn)確與否。洞內(nèi)地球物理探測法，判釋層析成像中存在的異常體和界面間的介

5、質(zhì)的性質(zhì)等都必須密切聯(lián)系隧道所設(shè)計(jì)的地質(zhì)資料，判釋者的工作經(jīng)驗(yàn)以及掌握的隧道地質(zhì)的背景情況決定了判釋的準(zhǔn)確與否。地質(zhì)調(diào)查法，必須依靠專業(yè)的地址人員，預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確程度和距離都受預(yù)報(bào)人員的經(jīng)驗(yàn)的影響。計(jì)算界面位置時(shí)建立在電磁波、聲波以及地震波的速度的基礎(chǔ)之上的，是從探測位置到第一界面之間的一個傳播速度，而后面再進(jìn)行的預(yù)報(bào)則缺乏較高的準(zhǔn)確率;預(yù)報(bào)距離方面，最長的是地震波，其次是聲波，最后是電磁波。超前平行的隧道與導(dǎo)坑、后施工的隧道等都存在較小地記間距，其地質(zhì)條件也都以沉積巖為主，這種情況下存在較高的預(yù)報(bào)率;而地質(zhì)以

6、火成巖為主，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的情況下，則預(yù)報(bào)就會響應(yīng)的降低準(zhǔn)確度。超前導(dǎo)航法用于構(gòu)造變化不大的非可溶巖地區(qū)的預(yù)報(bào)，一般較為準(zhǔn)確，而用于地質(zhì)情況相對復(fù)雜的巖溶發(fā)育區(qū)則會相應(yīng)的降低準(zhǔn)確度。超前孔法適用于非可溶巖地區(qū)，而對于可溶區(qū)，尤其是探測溶巖分部情況時(shí)，鉆孔的數(shù)量和布置情況都決定了其準(zhǔn)確與否。適用于基巖孔隙裂縫水的探測，而導(dǎo)水性能較好的可聯(lián)系地表水的斷層破碎帶涌水、泥沙等，在鉆孔方面存在較大的風(fēng)險(xiǎn)，對防突設(shè)備的要求較高。巖體溫度法探水，隧道洞內(nèi)的施工不會對其測試的數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響，預(yù)報(bào)人員是否對隧道地區(qū)的地質(zhì)水和地質(zhì)

7、條件熟悉、是否具有豐富的經(jīng)驗(yàn)等都不會影響其判斷結(jié)果，具有較高的準(zhǔn)確率。2.3正確認(rèn)識超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的探測能力地質(zhì)預(yù)報(bào)體系在一定程度上會受到地質(zhì)環(huán)境的影響，影響因素有下面兒點(diǎn)：（1）儀器的精確程度；（2）介質(zhì)所處的環(huán)境噪音；（3）目標(biāo)體及其所處介質(zhì)環(huán)境的物性差異。隨著傳播距離的衰減，激發(fā)波的振幅也會隨之衰減，探測的深度也響應(yīng)減小。3空間超前地質(zhì)預(yù)報(bào)可靠性分析對于介質(zhì)較為復(fù)雜的地質(zhì)的研究，通常采用的“點(diǎn)-線-平面-空間”觀測法因?yàn)榫邆浣y(tǒng)一的觀測系統(tǒng)，目前在隧道施工中的應(yīng)用最為廣泛。3.1TSP與空間探測的比較通過

8、將空間探測與TSP預(yù)報(bào)方法的所取得結(jié)果進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)：（1）對于波形受位置影響而發(fā)生的變化的查看主要通過空間探測，TSP則主要是在隧道的軸線上呈現(xiàn)出周邊的圖像；（2）周圍出現(xiàn)異常波形時(shí)，TSP對這一投影不能給出準(zhǔn)確的解釋，在定位方面也存在誤差，所以空間三維探測的適用性相對更加普遍。3.2角度+位置偏移聯(lián)合體系經(jīng)過采集某一隧道的空間數(shù)據(jù)，對不同時(shí)間段的預(yù)報(bào)做出驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，空間超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)的使用范圍十分廣泛，具有極