隧道超前地質(zhì)預(yù)報地質(zhì)綜合分析技術(shù)貴陽院

隧道超前地質(zhì)預(yù)報地質(zhì)綜合分析技術(shù),匯報人：葉勇日期：2010年8月,前言,1,地質(zhì)綜合分析基本要求,2,地質(zhì)綜合分析主要方法,3,地質(zhì)綜合分析實施要點,4,結(jié)束語,5,目錄,隨著國民經(jīng)濟建設(shè)的飛速發(fā)展，特別是實施西部大開發(fā)以來，水利水電、鐵路、公路工程中新建隧道，而這些隧道工程都具有的共同特點，且往往地表地勢險要，洞線通過的地質(zhì)條件復(fù)雜。,一、前言,工程規(guī)模越來越宏大,洞徑大、埋藏深、洞線長,勘察設(shè)計階段的工作重點往往關(guān)注的是，與工程的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟、運行特點相關(guān)的，而對于地質(zhì)條件受自然條件、勘察技術(shù)、經(jīng)濟問題的局限，,一、前言,地質(zhì)條件,影響局部施工的,、局部的地質(zhì)情況在勘察設(shè)計階段一般都不,要求詳細(xì)查明。,主要,小的,但一些局部的、分散的、隨機的不良地質(zhì)洞段卻是施工最大的安全隱患，主要表現(xiàn)為隧道施工中塌方、涌水、涌泥、巖爆、有害氣體等地質(zhì)災(zāi)害。,一、前言,由于這些災(zāi)害的發(fā)生具有突發(fā)性，給施工帶來預(yù)想不到的困難和危害，因此，加強隧道（洞）施工超前地質(zhì)預(yù)報工作是隧道（洞）施工安全管理的重要環(huán)節(jié)，是隧道（洞）施工的重要技術(shù)保障。以地質(zhì)分析為主線，多種方法綜合運用的超前地質(zhì)預(yù)報體系是提高預(yù)報準(zhǔn)確率的有效方法。,一、前言,前言,1,地質(zhì)綜合分析基本要求,2,地質(zhì)綜合分析主要方法,3,地質(zhì)綜合分析實施要點,4,結(jié)束語,5,目錄,二、地質(zhì)綜合分析基本要求,地質(zhì)綜合分析需通過從理論到實踐的過程，要求預(yù)報地質(zhì)人員具有較全面的，有豐富的工程實踐經(jīng)驗。具體工作中要求：（1）地質(zhì)人員具有較全面的基礎(chǔ)地質(zhì)理論，實際工作經(jīng)驗及編制綜合圖件的能力和技能；（2）力求在隧道工程施工前補充完善工程設(shè)計資料，根據(jù)前期勘察資料及地表調(diào)查資料編寫宏觀預(yù)測地質(zhì)分析報告；,地質(zhì)知識和物,探知識,二、地質(zhì)綜合分析基本要求,地質(zhì)綜合分析需通過從理論到實踐的過程，要求預(yù)報地質(zhì)人員具有較全面的，有豐富的工程實踐經(jīng)驗。具體工作中要求：（3）施工過程中隨工程進展及時收集洞內(nèi)開挖段地質(zhì)資料，并力求做到全面準(zhǔn)確；（4）及時歸納匯總地質(zhì)、物探、鉆孔探測資料，逐步完善充實綜合圖件內(nèi)容；,地質(zhì)知識和物,探知識,二、地質(zhì)綜合分析基本要求,地質(zhì)綜合分析需通過從理論到實踐的過程，要求預(yù)報地質(zhì)人員具有較全面的，有豐富的工程實踐經(jīng)驗。具體工作中要求：（5）綜合判譯各種物探成果，避免多解性影響，提高預(yù)報的準(zhǔn)確性；（6）對工程重點洞段的地質(zhì)綜合分析成果，應(yīng)及時提交指導(dǎo)施工；,地質(zhì)知識和物,探知識,二、地質(zhì)綜合分析基本要求,地質(zhì)綜合分析需通過從理論到實踐的過程，要求預(yù)報地質(zhì)人員具有較全面的，有豐富的工程實踐經(jīng)驗。具體工作中要求：（7）通過開挖對比驗證預(yù)報資料的準(zhǔn)確性，對存在的偏差及時分析原因，從中找出規(guī)律，使下次預(yù)報更加準(zhǔn)確可靠。,地質(zhì)知識和物,探知識,前言,1,地質(zhì)綜合分析基本要求,2,地質(zhì)綜合分析主要方法,3,地質(zhì)綜合分析實施要點,4,結(jié)束語,5,目錄,地質(zhì)綜合分析其實是一個系統(tǒng)的工作，就具體開展的某項工作而言，其方法很多，亦都有一定效果。根據(jù)工程性質(zhì)、工程區(qū)基本地質(zhì)條件和地質(zhì)環(huán)境的不同，其手段和方法的應(yīng)用亦各有所異，因此在選擇手段、方法時應(yīng)據(jù)工程實際情況合理應(yīng)用。,三、地質(zhì)綜合分析主要方法,1、地質(zhì)法地質(zhì)法是地質(zhì)綜合分析最基本的方法，不管物探法還是鉆孔探測法，都是地質(zhì)分析方法向前方延伸的手段。同時對物探和鉆孔超前探測資料的任何解釋和應(yīng)用，都離不開施工過程中觀測和收集的地質(zhì)判斷，缺少了這一基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，采用任何超前探測方法都很難取得好的效果。,三、地質(zhì)綜合分析主要方法,1、地質(zhì)法在實施地質(zhì)法的過程中，使用的方法主要有：1）地質(zhì)投影法2）地質(zhì)層序法3）工程地質(zhì)類比法4）地質(zhì)編錄法,三、地質(zhì)綜合分析主要方法,1、地質(zhì)法1）地質(zhì)投影法主要是針對地下工程縱剖面圖的修正編制，它也是隧道（洞）工程預(yù)報中最主要的圖件之一，與工程區(qū)的地形地質(zhì)圖相輔相成，涵蓋的內(nèi)容豐富、直觀，對施工具有重要的指導(dǎo)意義，亦是地下工程宏觀分析預(yù)測基礎(chǔ)圖件。,三、地質(zhì)綜合分析主要方法,1、地質(zhì)法2）地層層序法地層層序是確定地質(zhì)歷史的根據(jù)和地質(zhì)構(gòu)造的基礎(chǔ)，掌握了隧道（洞）地表的地層層序，巖性組合及特殊的巖層（標(biāo)志層）對在隧道施工中當(dāng)遇到某一時代的地層時，按地層層序上下迭置關(guān)系和巖性組合特征、厚度，結(jié)合施工中揭露的地層產(chǎn)狀關(guān)系，就能預(yù)測相關(guān)地層在隧道前方出現(xiàn)的位置，以及可能遇到的巖溶含水層和構(gòu)造帶等地質(zhì)缺陷。,三、地質(zhì)綜合分析主要方法,1、地質(zhì)法2）地層層序法當(dāng)前期地質(zhì)勘察實測有隧道工程區(qū)地層剖面（地層柱狀圖），且經(jīng)復(fù)查基本屬實時，可不另行實測地質(zhì)剖面建立地層層序；若工程區(qū)地層、構(gòu)造復(fù)雜，原勘察成果不能滿足要求時，應(yīng)補測全部或某一段地層剖面，重新建立地層層序，為地層、巖性段和地質(zhì)構(gòu)造的預(yù)測、修改補充提供地質(zhì)依據(jù)。,三、地質(zhì)綜合分析主要方法,1、地質(zhì)法3）工程地質(zhì)類比法地下工程盡管所處地質(zhì)條件、地質(zhì)環(huán)境各不相同，但構(gòu)成各工程的地質(zhì)因素和構(gòu)造形式及工程地質(zhì)問題還是有諸多共同之處。,三、地質(zhì)綜合分析主要方法,1、地質(zhì)法3）工程地質(zhì)類比法地質(zhì)類比法就是依據(jù)工程地質(zhì)學(xué)分析方法按不良地質(zhì)作用地質(zhì)災(zāi)害形成的工程地質(zhì)條件，水文地質(zhì)條件和其它條件的共性之處進行類比，對諸如塌方、突水、突泥、巖爆、瓦斯等類型的定性判斷。并根據(jù)工程地質(zhì)條件對可能出現(xiàn)的破壞模式，以及已出現(xiàn)的變形跡象，對洞室、掌子面、邊墻、拱頂?shù)姆€(wěn)定狀態(tài)做出判斷，并對其發(fā)展趨勢做出評估。,三、地質(zhì)綜合分析主要方法,1、地質(zhì)法3）工程地質(zhì)類比法地下工程建設(shè)中，地質(zhì)類比法是極為重要的方法之一，它的基礎(chǔ)資料是地勘部門、設(shè)計單位提交的工程地質(zhì)縱剖面圖，工程地形地質(zhì)圖、物探成果（主要是地面地震、電磁法）、鉆探、工程勘察報告、設(shè)計說明書等成果，都應(yīng)該全面系統(tǒng)地進行分析，在此基礎(chǔ)上應(yīng)用地質(zhì)類比法，對隧道開挖中可能出現(xiàn)的突水、突泥、塌方、巖爆等做出較為確切的宏觀預(yù)測。,三、地質(zhì)綜合分析主要方法,1、地質(zhì)法4）地質(zhì)編錄法地質(zhì)編錄是施工地質(zhì)最基本的工作方法，也是地質(zhì)綜合分析技術(shù)取得第一手資料的重要手段，它既反映開挖段的地質(zhì)變化特征，又預(yù)示著未開挖段一定范圍的地質(zhì)問題。因為不論何種不良地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生和發(fā)展，它總是有其特殊前兆特征。我們通過地質(zhì)編錄掌握了這些變化規(guī)律和地質(zhì)特征，則是地質(zhì)綜合分析和對物探資料解釋的珍貴依據(jù)，同時也是編寫工程基礎(chǔ)資料的證據(jù)。,三、地質(zhì)綜合分析主要方法,三、地質(zhì)綜合分析主要方法,2、綜合物探法物理探測技術(shù)是地質(zhì)綜合分析中極為重要的手段之一，它的優(yōu)點是,快捷、直觀，探測的距離大，,對施工干擾相對小，可以多種方法組合應(yīng)用。,三、地質(zhì)綜合分析主要方法,2、綜合物探法由于物探是利用巖石的物理性質(zhì)進行地質(zhì)判斷的間接方法，且不同方法受限于不同場地和地質(zhì)條件，每種方法都有各自的使用條件和局限性。,三、地質(zhì)綜合分析主要方法,2、綜合物探法不論何種物探方法的測試成果，都是反映圍巖中的某種物理現(xiàn)象，對物理現(xiàn)象反映出的異常進行定性、定量鑒別，則是物探方法的關(guān)鍵，這就要求地質(zhì)工程師對物探所揭示的異常情況結(jié)合工程區(qū)地質(zhì)背景和工程經(jīng)驗進行深入分析才能做出比較切合實際的解譯判斷。,三、地質(zhì)綜合分析主要方法,2、綜合物探法為此，要在復(fù)雜地質(zhì)背景條件下取得好的預(yù)報成果，既要有高水平的地質(zhì)技術(shù)，更要有懂地質(zhì)又懂物探的復(fù)合型人才。,三、地質(zhì)綜合分析主要方法,3、超前探孔法超前探孔是地質(zhì)綜合分析最直接的手段，它通過鉆探取心編錄，對掌子面前方探孔揭露出的地層巖性、構(gòu)造、圍巖類別、含水性、巖溶洞穴等的位置、規(guī)模能做出較準(zhǔn)確的判斷。,三、地質(zhì)綜合分析主要方法,3、超前探孔法但鉆孔布孔位置帶有一些偶然性，不能保證每孔都能達(dá)到預(yù)測目的（如溶洞、管道等），同時鉆孔成本高、對施工干擾大，不宜廣泛采用。但是，在特殊復(fù)雜地質(zhì)洞段，特別是物探揭示掌子面前方某一深度內(nèi)存在重大異常時必須進行超前探孔，并合理納入預(yù)報措施及施工組織中。,前言,1,地質(zhì)綜合分析基本要求,2,地質(zhì)綜合分析主要方法,3,地質(zhì)綜合分析實施要點,4,結(jié)束語,5,目錄,四、地質(zhì)綜合分析實施要點,1、收集和分析研究工程地勘資料開展超前預(yù)報之前，首先要盡可能多收集工程區(qū)地質(zhì)勘察資料，常要收集的資料有1）“隧道軸線工程地質(zhì)縱剖面圖”2）“工程區(qū)工程地質(zhì)平面圖”3）“前期勘察報告”（包括地質(zhì)勘察報告和物探勘察報告）4）設(shè)計文件及說明書等。,四、地質(zhì)綜合分析實施要點,1、收集和分析研究工程地勘資料通過對這些資料的熟悉、分析和研究，宏觀上掌握場區(qū)地質(zhì)情況，確定預(yù)報重難點，初步判斷工程中可能出現(xiàn)的不良地質(zhì)缺陷的性質(zhì)、部位及規(guī)模，在此同時對上述資料中找出質(zhì)疑的地方。,四、地質(zhì)綜合分析實施要點,2、地表地質(zhì)調(diào)查及復(fù)核進行地表調(diào)查與復(fù)核是地質(zhì)分析的重要步驟，我們在前期勘察資料中所獲得的信息并不是直觀的，只有通過眼見為實，并結(jié)合自已的認(rèn)識才能更清晰把握工程區(qū)的地質(zhì)特點，對地表某一地質(zhì)現(xiàn)象所在的位置、形態(tài)特征及規(guī)模等在腦子里形成的印象才深刻，這樣在預(yù)報過程中才能及時的反饋信息和展開聯(lián)想。,四、地質(zhì)綜合分析實施要點,2、地表地質(zhì)調(diào)查及復(fù)核通過地表調(diào)查，一方面可發(fā)現(xiàn)新的問題，另一方面對勘察資料中產(chǎn)生的質(zhì)疑地方進行復(fù)核，使后來的預(yù)報分析判斷更加準(zhǔn)確。地表調(diào)查結(jié)速后，要根據(jù)調(diào)查結(jié)果并結(jié)合前期勘察資料對隧道復(fù)雜程度進行分段預(yù)測，確定預(yù)報重難點洞段及所要采取的手段和方法等。,四、地質(zhì)綜合分析實施要點,2、地表地質(zhì)調(diào)查及復(fù)核下表為XX高速鐵路XX隧道工程地表調(diào)查地質(zhì)情況分析統(tǒng)計表，該隧道長約1.7km，可溶巖與非可溶巖交替出現(xiàn)，兩次穿過煤系地層，通過一較大斷層，地表巖溶發(fā)育，我們把該隧道工程地質(zhì)復(fù)雜程度分為：很復(fù)雜、復(fù)雜、中等、簡單幾級，劃分成6個洞段，預(yù)報等級分為重點預(yù)報、加強預(yù)報、常規(guī)預(yù)報。,四、地質(zhì)綜合分析實施要點,XX高速鐵路XX隧道工程地表調(diào)查地質(zhì)情況分析統(tǒng)計表,四、地質(zhì)綜合分析實施要點,3、編制宏觀預(yù)測地質(zhì)分析報告宏觀預(yù)測地質(zhì)分析報告，主要根據(jù)勘察資料和地表調(diào)查資料編制，重點分析隧道工程區(qū)地層巖性，地質(zhì)構(gòu)造，不良地質(zhì)洞段劃分，對可能發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害進行分析說明，提出擬采取的預(yù)報手段和方法措施。對地表巖溶現(xiàn)象，構(gòu)造、特殊巖層情況等最好采用表格形式展開，盡量用數(shù)據(jù)說話，不能泛泛而談，要有針對性地突出重點，具有指導(dǎo)預(yù)報和施工的實際意義。,四、地質(zhì)綜合分析實施要點,4、開挖地質(zhì)編錄及掌子面地質(zhì)素描在隧道(洞)開挖時，將揭露的地層、巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地下水及其它不良地質(zhì)現(xiàn)象如實反映在大比例尺的三壁展示圖或洞身展示(平切)圖上，并與隧道(洞)縱剖面圖進行對照。圖中重點反映地層巖性、地質(zhì)界線、斷層、節(jié)理裂隙等結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀、巖溶、地下水及物探成果等。,四、地質(zhì)綜合分析實施要點,4、開挖地質(zhì)編錄及掌子面地質(zhì)素描通過展示圖的連續(xù)編制結(jié)合物探成果和洞線剖面等資料綜合分析，即可掌握不良地質(zhì)體的變化趨勢，預(yù)測掌子面前方可能出現(xiàn)何種地層巖性或不良地質(zhì)情況。,四、地質(zhì)綜合分析實施要點,4、開挖地質(zhì)編錄及掌子面地質(zhì)素描地質(zhì)編錄要及時，隧洞開挖后往往要進行噴錨支護，特別是不良地質(zhì)洞段有時還要采取特殊方法處理，如果編錄不及時，開挖揭露的一些地質(zhì)現(xiàn)象會被覆蓋，影響資料的收集，一般情況是每放一輪炮出碴后就要進行現(xiàn)場編錄。,四、地質(zhì)綜合分析實施要點,4、開挖地質(zhì)編錄及掌子面地質(zhì)素描在跟蹤地質(zhì)編錄和掌子面素描時主要收集以下幾方面資料：地層巖性特征；構(gòu)造地質(zhì)特征；巖溶發(fā)育特征；地下水特征。,四、地質(zhì)綜合分析實施要點,XX隧道BK4+410-480洞段開挖地質(zhì)展示圖,四、地質(zhì)綜合分析實施要點,5、物探資料綜合分析解釋目前在超前地質(zhì)預(yù)報中所采用的物探方法主要有場類法、波類法兩個系列10余種方法。如TSP、地質(zhì)雷達(dá)、陸地聲納法、紅外線法等，它們在一定的地質(zhì)背景下確實能解決一些地質(zhì)問題，但是某種單一的方法總存在一定的局限性，如何做好多種方法的優(yōu)化組合、取長補短、相互印證，以取得最佳的測試效果，使對物探成果的多解性轉(zhuǎn)化為唯一性則是關(guān)鍵的問題。,四、地質(zhì)綜合分析實施要點,5、物探資料綜合分析解釋雖然要做到這一點很難，但只要把握好場區(qū)工程地質(zhì)特征，充分掌握工程區(qū)的各種物性對不同物探方法的響應(yīng)特征，對物探資料進行解釋時能很好的結(jié)合場區(qū)工程地質(zhì)情況，有效利用現(xiàn)場地質(zhì)編錄資料，再配予具有全面的地質(zhì)知識和物探知識，有豐富的類似工程經(jīng)驗的工程師后至少可以使解釋成果出現(xiàn)很小的偏差，更加符合工程實際，使預(yù)報成果更加準(zhǔn)確可靠。,大沱,落水洞溝,普斯羅溝,解放溝,四、地質(zhì)綜合分析實施要點,（實例一）XX水電站引水隧洞掌子面K1+604前方雷達(dá)測試成果圖,大沱,落水洞溝,普斯羅溝,解放溝,四、地質(zhì)綜合分析實施要點,（實例二）XX水電站引水隧洞底板K7+860-K7+890雷達(dá)測試成果圖,四、地質(zhì)綜合分析實施要點,（實例三）XX水電站引水隧洞掌子面K1+445前方雷達(dá)測試成果圖,四、地質(zhì)綜合分析實施要點,6、預(yù)報成果與開挖實際對比隧洞開挖以后要及時將預(yù)報成果與開挖實際進行對比，對預(yù)報準(zhǔn)確的或不準(zhǔn)確的都要分析其原因，特別是預(yù)報與實際出入較大時更應(yīng)多方面分析原因，找出問題所在，并思考對策措施。進行預(yù)報成果與開挖實際對比，既是對預(yù)報資料的驗證，又是對下次預(yù)報或類似洞段預(yù)報的指導(dǎo)，通過對比分析不斷總結(jié)經(jīng)驗，掌握規(guī)律，從而達(dá)到預(yù)報成果更加準(zhǔn)確的目的。,四、地質(zhì)綜合分析實施要點,6、預(yù)報成果與開挖實際對比一般采取對比表和對比圖的形式進行對比分析。,四、地質(zhì)綜合分析實施要點,XX隧洞AK6+500-780、BK6+520-800洞段預(yù)報成果與開挖實際對比,四、地質(zhì)綜合分析實施要點,XX隧洞預(yù)報成果與開挖實際對比表,四、地質(zhì)綜合分析實施要點,7、編制相關(guān)預(yù)報圖件常要編制的圖件有：洞線開挖剖面圖、三壁展示圖、洞身平切圖、地下水分布圖、開挖對比圖等。不同工程預(yù)報中要編制的圖件各有所擇重，但每個工程項目的工程地質(zhì)剖面圖和洞身平切圖是必須作的，因為它是地質(zhì)綜合研究的基礎(chǔ)。,四、地質(zhì)綜合分析實施要點,7、編制相關(guān)預(yù)報圖件編制時隨工程進展逐步將地質(zhì)編錄主要地質(zhì)要素和物探成果一并反映到圖上，并根據(jù)開挖揭露的地質(zhì)情況修編工程地質(zhì)剖面圖。,四、地質(zhì)綜合分析實施要點,8、階段性地質(zhì)總結(jié)階段性地質(zhì)總結(jié)就預(yù)報過程而言，是一個從認(rèn)識-實踐-理論-指導(dǎo)實踐的過程。隧洞工程一般埋深大，洞線長，地表覆蓋層厚，植被茂盛或地形陡險、高差大等特點，同時地質(zhì)情況總是地表與深部有較大差異，與設(shè)計資料的不符情況更是屢見不鮮。,四