超前地質(zhì)預測預報

1、第 頁超前地質(zhì)預測預報針對本標段隧道工程地質(zhì)情況復雜的特點，成立專業(yè)的超前地質(zhì)預測預報小組，并將該項工作納入施工工序管理。實現(xiàn)信息化施工，提前掌握開挖地層的特性，確定合理的支護參數(shù)和施工方法，制定施工中可能出現(xiàn)的各種問題的處理預案，確保工程質(zhì)量和施工安全。在設計地質(zhì)資料的基礎上，采用地面預報和洞內(nèi)超前預報相結合的模式，主要以洞內(nèi)超前預報為主，對未開挖地段進行地質(zhì)預測和分析，采集各種水文、地質(zhì)、變形、應變等信息，及時進行信息反饋，以確定合理的支護參數(shù)，制定合理的施工方法。洞內(nèi)超前預報主要通過TSP203地質(zhì)超前預報系統(tǒng)、地質(zhì)雷達、聲波測量和超前鉆孔等手段進行。1.超前地質(zhì)探測與預報組織機構及職責

2、成立專業(yè)的超前地質(zhì)預報室，配置物探、水文、地質(zhì)、試驗專業(yè)工程師并配備先進的預測、預報設備和儀器，進行超前地質(zhì)預報工作。編制隧道施工測試與超前預報實施細則，并嚴格遵照執(zhí)行。將超前地質(zhì)預報作為隧道施工的一道工序。組織機構見圖1。組長：總工程師副組長：超前地質(zhì)預報室主任工程地質(zhì)工程師水文地質(zhì)工程師試驗專業(yè)工程師物探專業(yè)工程師圖1超前地質(zhì)預測預報組織機構圖職責分工如下：項目總工程師任組長：全面負責綜合測試與超前地質(zhì)預報工作，直接向項目經(jīng)理負責；超前地質(zhì)預報室主任任副組長：組織工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、物探及試驗等專業(yè)組成人員進行超前地質(zhì)預報日常工作；工程地質(zhì)工程師：負責隧道工程的地質(zhì)超前預報和調(diào)繪、監(jiān)測以及

3、測試、試驗資料的分析、研究，提出施工措施；水文地質(zhì)工程師：負責水文地質(zhì)調(diào)繪、測試及隧道涌水量的預測與環(huán)境水文地質(zhì)評價；物探專業(yè)工程師：負責物探測試工作；試驗專業(yè)工程師：負責巖、土、水樣的測試、試驗工作；施工中積極協(xié)調(diào)配合設計單位做好綜合地質(zhì)超前預報工作。2.地質(zhì)預報項目地面預報：在施工過程中，根據(jù)設計提供的地質(zhì)勘探資料，對重點地段地表開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；同時進行地表補充地質(zhì)測繪，采取地表代表性巖樣，并將樣品在室內(nèi)做對比分析和物探資料分析整理。洞內(nèi)預報：施工中加強級圍巖地段、含水地層、采空區(qū)、煤層、瓦斯地段等的超前地質(zhì)預報工作，采用開挖掌子面

4、全斷面地質(zhì)素描、超前鉆孔并輔以TSP203、地質(zhì)雷達、紅外線探水儀等物探手段進行綜合預測。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)預報和施工地質(zhì)工作獲取的地質(zhì)信息及平導所揭示的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件，調(diào)整隧道的施工方案。3.超前地質(zhì)探測與預報方法根據(jù)本標段隧道工程地質(zhì)條件，結合本投標人以往施工中在超前地質(zhì)探測與預報方面所積累的經(jīng)驗，擬采用TSP203地質(zhì)預報系統(tǒng)、地質(zhì)雷達、超前鉆探法、紅外線探水儀等進行地質(zhì)預報，并預測開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。初步確定本標段采用以下方法進行超前地質(zhì)探測與預報。(1)TSP203超前地質(zhì)預報系統(tǒng)

5、TSP203超前地質(zhì)預報系統(tǒng)是利用地震波在不均勻地質(zhì)中產(chǎn)生的反射波特性來預報隧道掘進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，進行微弱爆破，產(chǎn)生的地震波信號在隧道周圍巖體內(nèi)傳播，當巖石強度發(fā)生變化，比如有斷層或巖層變化時，會造成一部分信號返回，界面兩側(cè)巖石的強度差別越大，反射回來的信號、返回的時間和方向，通過專用數(shù)據(jù)處理軟件處理，得到巖體強度變化界面的信號也就越強。返回信號被經(jīng)過特殊設計的接收器接收轉(zhuǎn)化成信號并進行放大，根據(jù)信號返回的時間和方向，通過專用數(shù)據(jù)處理軟件處理，就得到巖體強度變化界面的位置及方位。TSP203地質(zhì)預報系統(tǒng)現(xiàn)場測試示意見圖2。TSP20

6、3地質(zhì)預報系統(tǒng)實際操作中有如下特點：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，能預測掌子面前100m200m范圍內(nèi)的地質(zhì)狀況，圍巖越硬越完整預報長度就越大；對施工干擾小，可在施工間隙進行，即使專門安排時間，也不過一小時左右；圖2 TSP203地質(zhì)預報系統(tǒng)現(xiàn)場測試示意圖提交資料及時，在現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)的第二天即可提交正式成果報告。采用專用處理軟件，將復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)相對于隧道的空間位置，計算機自動繪出彈形波速度有差異的地質(zhì)界面相對于隧道軸線的地質(zhì)平面圖和縱斷面圖。

7、但也存在預報準確性和預報精度方面的問題，需要采用其他預報手段來補充和完善。數(shù)據(jù)處理流程見圖3-5-4。(2)地質(zhì)雷達地質(zhì)雷達探測(Groun d Penetrating Radar簡稱GPR)采用電磁波反射原理探測淺層地層的劃分、空洞、不均勻體的檢測。儀器將發(fā)射天線和接收天線集于一體，具有快速、無損、連續(xù)檢測、實時顯示等特點，但在掌子面有水的情況下不宜使用。作為TSP203地質(zhì)預報系統(tǒng)的補充，在TSP203預報異常點，在確定異常體的規(guī)模、性質(zhì)、危害性有困難時，采用地質(zhì)雷達作為補充手段，短距離進一步探測前方30m內(nèi)的地質(zhì)情況。數(shù)據(jù)設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“物探先行，鉆探驗證”，超前鉆探是一種傳統(tǒng)而可靠的工程地質(zhì)探測方法，具有研判準確，直觀的優(yōu)點。針對本標段隧道圍巖特點，擬采用超前鉆探方法進行探測，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)需要探測和了解隧道開挖前方幾米、幾十米乃至上百米范圍內(nèi)圍巖的工程地質(zhì)情況；通過鉆孔了解和釋放影響隧道掘進施工的地下水；通過巖芯觀察和分析對隧道開挖前方的不穩(wěn)定巖層和斷層破碎帶進行準確定位；直接采取巖芯樣進行各種抗壓強度試驗，獲取巖石物理力學性質(zhì)參數(shù)。超前鉆探方法是在鉆進過程中，從鉆進的時間、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時間變化曲線，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，噴距應比較穩(wěn)定。(4)紅外線探水儀HY-303紅外線探水儀通過接收巖體的紅外輻射強度，根據(jù)圍巖紅外輻射場的變化，分析判斷開挖面前方30m范圍內(nèi)是否存在含水體。將含水裂隙、含水構造、含水體作為尋找對象場源，場源所形成的場要遠遠大于場源本身，當由遠而近接近場源時，儀器顯示屏上的讀數(shù)值會發(fā)生明顯變化。當掌子面前方存在含水構造時，含水構造產(chǎn)生的異常場會迭加到掌子面后方的正常場上，產(chǎn)生場的畸變，距場源的距離不同，畸變后的場強亦不同，在數(shù)據(jù)曲線上表現(xiàn)為突變。而當掌子面前方?jīng)]有含水構造時，由掌子面到其后一定距離內(nèi)所測的紅外輻射場場值均為正常場值，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