超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)

1、第 頁(yè)超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)針對(duì)本標(biāo)段隧道工程地質(zhì)情況復(fù)雜的特點(diǎn)，成立專業(yè)的超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)小組，并將該項(xiàng)工作納入施工工序管理。實(shí)現(xiàn)信息化施工，提前掌握開(kāi)挖地層的特性，確定合理的支護(hù)參數(shù)和施工方法，制定施工中可能出現(xiàn)的各種問(wèn)題的處理預(yù)案，確保工程質(zhì)量和施工安全。在設(shè)計(jì)地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上，采用地面預(yù)報(bào)和洞內(nèi)超前預(yù)報(bào)相結(jié)合的模式，主要以洞內(nèi)超前預(yù)報(bào)為主，對(duì)未開(kāi)挖地段進(jìn)行地質(zhì)預(yù)測(cè)和分析，采集各種水文、地質(zhì)、變形、應(yīng)變等信息，及時(shí)進(jìn)行信息反饋，以確定合理的支護(hù)參數(shù)，制定合理的施工方法。洞內(nèi)超前預(yù)報(bào)主要通過(guò)TSP203地質(zhì)超前預(yù)報(bào)系統(tǒng)、地質(zhì)雷達(dá)、聲波測(cè)量和超前鉆孔等手段進(jìn)行。1.超前地質(zhì)探測(cè)與預(yù)報(bào)組織機(jī)構(gòu)及職責(zé)

2、成立專業(yè)的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)室，配置物探、水文、地質(zhì)、試驗(yàn)專業(yè)工程師并配備先進(jìn)的預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)設(shè)備和儀器，進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作。編制隧道施工測(cè)試與超前預(yù)報(bào)實(shí)施細(xì)則，并嚴(yán)格遵照?qǐng)?zhí)行。將超前地質(zhì)預(yù)報(bào)作為隧道施工的一道工序。組織機(jī)構(gòu)見(jiàn)圖1。組長(zhǎng)：總工程師副組長(zhǎng)：超前地質(zhì)預(yù)報(bào)室主任工程地質(zhì)工程師水文地質(zhì)工程師試驗(yàn)專業(yè)工程師物探專業(yè)工程師圖1超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)組織機(jī)構(gòu)圖職責(zé)分工如下：項(xiàng)目總工程師任組長(zhǎng)：全面負(fù)責(zé)綜合測(cè)試與超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作，直接向項(xiàng)目經(jīng)理負(fù)責(zé)；超前地質(zhì)預(yù)報(bào)室主任任副組長(zhǎng)：組織工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、物探及試驗(yàn)等專業(yè)組成人員進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報(bào)日常工作；工程地質(zhì)工程師：負(fù)責(zé)隧道工程的地質(zhì)超前預(yù)報(bào)和調(diào)繪、監(jiān)測(cè)以及

3、測(cè)試、試驗(yàn)資料的分析、研究，提出施工措施；水文地質(zhì)工程師：負(fù)責(zé)水文地質(zhì)調(diào)繪、測(cè)試及隧道涌水量的預(yù)測(cè)與環(huán)境水文地質(zhì)評(píng)價(jià)；物探專業(yè)工程師：負(fù)責(zé)物探測(cè)試工作；試驗(yàn)專業(yè)工程師：負(fù)責(zé)巖、土、水樣的測(cè)試、試驗(yàn)工作；施工中積極協(xié)調(diào)配合設(shè)計(jì)單位做好綜合地質(zhì)超前預(yù)報(bào)工作。2.地質(zhì)預(yù)報(bào)項(xiàng)目地面預(yù)報(bào)：在施工過(guò)程中，根據(jù)設(shè)計(jì)提供的地質(zhì)勘探資料，對(duì)重點(diǎn)地段地表開(kāi)展可控源音頻大地電磁法(V5)為主的綜合物探，沿隧道軸線繪制縱向剖面圖；同時(shí)進(jìn)行地表補(bǔ)充地質(zhì)測(cè)繪，采取地表代表性巖樣，并將樣品在室內(nèi)做對(duì)比分析和物探資料分析整理。洞內(nèi)預(yù)報(bào)：施工中加強(qiáng)級(jí)圍巖地段、含水地層、采空區(qū)、煤層、瓦斯地段等的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作，采用開(kāi)挖掌子面

4、全斷面地質(zhì)素描、超前鉆孔并輔以TSP203、地質(zhì)雷達(dá)、紅外線探水儀等物探手段進(jìn)行綜合預(yù)測(cè)。隧道地下水發(fā)育地段及斷層破碎帶采用超前水平鉆探、紅外線探水儀等措施。根據(jù)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)和施工地質(zhì)工作獲取的地質(zhì)信息及平導(dǎo)所揭示的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件，調(diào)整隧道的施工方案。3.超前地質(zhì)探測(cè)與預(yù)報(bào)方法根據(jù)本標(biāo)段隧道工程地質(zhì)條件，結(jié)合本投標(biāo)人以往施工中在超前地質(zhì)探測(cè)與預(yù)報(bào)方面所積累的經(jīng)驗(yàn)，擬采用TSP203地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)、地質(zhì)雷達(dá)、超前鉆探法、紅外線探水儀等進(jìn)行地質(zhì)預(yù)報(bào)，并預(yù)測(cè)開(kāi)挖工作面前方一定范圍內(nèi)圍巖的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件。初步確定本標(biāo)段采用以下方法進(jìn)行超前地質(zhì)探測(cè)與預(yù)報(bào)。(1)TSP203超前地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)

5、TSP203超前地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)是利用地震波在不均勻地質(zhì)中產(chǎn)生的反射波特性來(lái)預(yù)報(bào)隧道掘進(jìn)面前方及周圍臨近區(qū)域地質(zhì)狀況。它是在掌子面后方邊墻一定范圍內(nèi)布置一排爆破點(diǎn)，進(jìn)行微弱爆破，產(chǎn)生的地震波信號(hào)在隧道周圍巖體內(nèi)傳播，當(dāng)巖石強(qiáng)度發(fā)生變化，比如有斷層或巖層變化時(shí)，會(huì)造成一部分信號(hào)返回，界面兩側(cè)巖石的強(qiáng)度差別越大，反射回來(lái)的信號(hào)、返回的時(shí)間和方向，通過(guò)專用數(shù)據(jù)處理軟件處理，得到巖體強(qiáng)度變化界面的信號(hào)也就越強(qiáng)。返回信號(hào)被經(jīng)過(guò)特殊設(shè)計(jì)的接收器接收轉(zhuǎn)化成信號(hào)并進(jìn)行放大，根據(jù)信號(hào)返回的時(shí)間和方向，通過(guò)專用數(shù)據(jù)處理軟件處理，就得到巖體強(qiáng)度變化界面的位置及方位。TSP203地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試示意見(jiàn)圖2。TSP20

6、3地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)實(shí)際操作中有如下特點(diǎn)：適用范圍廣，適用于極軟巖至極硬巖的任何地質(zhì)情況；距離長(zhǎng)，能預(yù)測(cè)掌子面前100m200m范圍內(nèi)的地質(zhì)狀況，圍巖越硬越完整預(yù)報(bào)長(zhǎng)度就越大；對(duì)施工干擾小，可在施工間隙進(jìn)行，即使專門(mén)安排時(shí)間，也不過(guò)一小時(shí)左右；圖2 TSP203地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試示意圖提交資料及時(shí)，在現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)的第二天即可提交正式成果報(bào)告。采用專用處理軟件，將復(fù)雜多解的波形分析轉(zhuǎn)換為直觀的單一解的波形能量分析圖。將隧道頂部和底部的波形能量分析圖分析確定之后，可得出斷層破碎帶、軟弱夾層或其它不良地質(zhì)相對(duì)于隧道的空間位置，計(jì)算機(jī)自動(dòng)繪出彈形波速度有差異的地質(zhì)界面相對(duì)于隧道軸線的地質(zhì)平面圖和縱斷面圖。

7、但也存在預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性和預(yù)報(bào)精度方面的問(wèn)題，需要采用其他預(yù)報(bào)手段來(lái)補(bǔ)充和完善。數(shù)據(jù)處理流程見(jiàn)圖3-5-4。(2)地質(zhì)雷達(dá)地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)(Groun d Penetrating Radar簡(jiǎn)稱GPR)采用電磁波反射原理探測(cè)淺層地層的劃分、空洞、不均勻體的檢測(cè)。儀器將發(fā)射天線和接收天線集于一體，具有快速、無(wú)損、連續(xù)檢測(cè)、實(shí)時(shí)顯示等特點(diǎn)，但在掌子面有水的情況下不宜使用。作為T(mén)SP203地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)的補(bǔ)充，在TSP203預(yù)報(bào)異常點(diǎn)，在確定異常體的規(guī)模、性質(zhì)、危害性有困難時(shí)，采用地質(zhì)雷達(dá)作為補(bǔ)充手段，短距離進(jìn)一步探測(cè)前方30m內(nèi)的地質(zhì)情況。數(shù)據(jù)設(shè)置帶通濾波初至波拾取提取處理能量平衡品質(zhì)因素估算反射波拾取P、S

8、波分離速度分析時(shí)深轉(zhuǎn)換反射界面抽取圖3 數(shù)據(jù)處理流程圖 (3)超前鉆孔探測(cè)“物探先行，鉆探驗(yàn)證”，超前鉆探是一種傳統(tǒng)而可靠的工程地質(zhì)探測(cè)方法，具有研判準(zhǔn)確，直觀的優(yōu)點(diǎn)。針對(duì)本標(biāo)段隧道圍巖特點(diǎn)，擬采用超前鉆探方法進(jìn)行探測(cè)，以超前水平巖芯鉆探為主，輔以淺孔鉆探。超前水平巖芯鉆探可根據(jù)需要探測(cè)和了解隧道開(kāi)挖前方幾米、幾十米乃至上百米范圍內(nèi)圍巖的工程地質(zhì)情況；通過(guò)鉆孔了解和釋放影響隧道掘進(jìn)施工的地下水；通過(guò)巖芯觀察和分析對(duì)隧道開(kāi)挖前方的不穩(wěn)定巖層和斷層破碎帶進(jìn)行準(zhǔn)確定位；直接采取巖芯樣進(jìn)行各種抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，獲取巖石物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)。超前鉆探方法是在鉆進(jìn)過(guò)程中，從鉆進(jìn)的時(shí)間、速度、壓力、沖洗液的顏色、成

9、分以及卡鉆、跳鉆等和巖性、構(gòu)造性質(zhì)及地下水等情況掌握地質(zhì)條件。綜合不同位置鉆孔的鉆進(jìn)時(shí)間變化曲線，大致確定斷層的規(guī)模和產(chǎn)狀。此方法要求在探孔揭露之前，巖體能承受管道水的壓力而保持穩(wěn)定。因此在臨近突水地段，多打一些超前探孔，并改放小炮，避免工作面出現(xiàn)沖潰現(xiàn)象，噴距應(yīng)比較穩(wěn)定。(4)紅外線探水儀HY-303紅外線探水儀通過(guò)接收巖體的紅外輻射強(qiáng)度，根據(jù)圍巖紅外輻射場(chǎng)的變化，分析判斷開(kāi)挖面前方30m范圍內(nèi)是否存在含水體。將含水裂隙、含水構(gòu)造、含水體作為尋找對(duì)象場(chǎng)源，場(chǎng)源所形成的場(chǎng)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于場(chǎng)源本身，當(dāng)由遠(yuǎn)而近接近場(chǎng)源時(shí)，儀器顯示屏上的讀數(shù)值會(huì)發(fā)生明顯變化。當(dāng)掌子面前方存在含水構(gòu)造時(shí)，含水構(gòu)造產(chǎn)生的異常場(chǎng)會(huì)迭加到掌子面后方的正常場(chǎng)上，產(chǎn)生場(chǎng)的畸變，距場(chǎng)源的距離不同，畸變后的場(chǎng)強(qiáng)亦不同，在數(shù)據(jù)曲線上表現(xiàn)為突變。而當(dāng)掌子面前方?jīng)]有含水構(gòu)造時(shí)，由掌子面到其后一定距離內(nèi)所測(cè)的紅外輻射場(chǎng)場(chǎng)值均為正常場(chǎng)值，為一常數(shù)，其數(shù)據(jù)曲線表現(xiàn)為一近似直線。4.工作程序超前