PPT紅外探水法在隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)中的應(yīng)用

超前地質(zhì)預(yù)預(yù)報(bào)之紅外外探水XX有限責(zé)任公公司2010-5一、超前地地質(zhì)預(yù)報(bào)技技術(shù)概述隧道施工過(guò)過(guò)程中的地地質(zhì)超前預(yù)預(yù)報(bào)技術(shù)由由來(lái)已久，，國(guó)外如英英、法、日日、德等均均將此列為為隧道工程程建設(shè)的重重點(diǎn)研究?jī)?nèi)內(nèi)容，在我我國(guó)，隧道道超前地質(zhì)質(zhì)預(yù)報(bào)的研研究始于20世紀(jì)50年代末，但但真正應(yīng)用用于隧道工工程（或其其他地下工工程）建設(shè)設(shè)是在20世界70年代。縱觀觀國(guó)內(nèi)外隧隧道超前地地質(zhì)預(yù)報(bào)技技術(shù)的發(fā)展展，基本上上經(jīng)歷了以以下幾個(gè)發(fā)發(fā)展階段：：1、地質(zhì)法階階段利用掌子面面的巖體結(jié)結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀狀及發(fā)育狀狀況、巖體體破碎程度度、巖石的的變質(zhì)程度度等變化特特征預(yù)報(bào)前前方圍巖的的穩(wěn)定性及及失穩(wěn)破壞壞形式。2、超前平行行導(dǎo)坑法階階段利用已有平平行隧道或或?qū)Э拥刭|(zhì)質(zhì)資料對(duì)正正在開(kāi)挖的的隧道進(jìn)行行地質(zhì)預(yù)報(bào)報(bào)，當(dāng)兩個(gè)個(gè)平行隧道道間距較小小時(shí)預(yù)報(bào)效效果很好。。但平導(dǎo)的的開(kāi)挖同樣樣有可能面面臨由不良良地質(zhì)體帶帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)險(xiǎn)。3、超前水平平鉆孔階段段利用鉆進(jìn)速速度、巖屑屑、出水情情況、有無(wú)無(wú)頂鉆等現(xiàn)現(xiàn)象進(jìn)行的的一種預(yù)報(bào)報(bào)手段，是是隧道施工工期地質(zhì)預(yù)預(yù)報(bào)的最直直接的一種種方法。4、超前鉆孔孔聲波測(cè)井井及跨孔聲聲波透射階階段通過(guò)過(guò)孔孔中中測(cè)測(cè)井井或或跨跨孔孔聲聲波波測(cè)測(cè)試試結(jié)結(jié)果果對(duì)對(duì)掌掌子子面面前前方方的的圍圍巖巖情情況況進(jìn)進(jìn)行行預(yù)預(yù)報(bào)報(bào)。。5、發(fā)發(fā)射射波波法法階階段段利用用聲聲波波、、超超聲聲波波、、地地震震波波及及電電磁磁波波在在地地層層中中傳傳播播、、反反射射等等等等信信號(hào)號(hào)對(duì)對(duì)掌掌子子面面前前方方的的地地質(zhì)質(zhì)情情況況進(jìn)進(jìn)行行判判釋釋。。2、目目前前多多采采用用的的預(yù)預(yù)報(bào)報(bào)技技術(shù)術(shù)手手段段目前前，，超超前前地地質(zhì)質(zhì)預(yù)預(yù)報(bào)報(bào)所所采采用用的的方方法法和和手手段段很很多多，，但但總總的的來(lái)來(lái)說(shuō)說(shuō)，，可可以以大大致致劃劃分分為為以以下下幾幾種種：：1、地地質(zhì)質(zhì)素素描描法法2、超超前前導(dǎo)導(dǎo)坑坑法法3、鉆鉆探探法法4、物物探探法法以上上方方法法各各有有優(yōu)優(yōu)缺缺點(diǎn)點(diǎn)，，在在實(shí)實(shí)際際操操作作中中易易搭搭配配使使用用。。在《鐵路路隧隧道道超超前前地地質(zhì)質(zhì)預(yù)預(yù)報(bào)報(bào)技技術(shù)術(shù)指指南南》鐵建建設(shè)設(shè)【2008】】105號(hào)中中規(guī)規(guī)定定：：采用用地地質(zhì)質(zhì)調(diào)調(diào)查查與與勘勘探探相相結(jié)結(jié)合合、、物物探探與與鉆鉆探探相相結(jié)結(jié)合合、、長(zhǎng)長(zhǎng)距距離離與與短短距距離離相相結(jié)結(jié)合合、、地地面面與與地地下下相相結(jié)結(jié)合合、、超超前前導(dǎo)導(dǎo)坑坑與與主主洞洞相相結(jié)結(jié)合合的的指指導(dǎo)導(dǎo)思思想想，通過(guò)過(guò)對(duì)對(duì)各各種種方方法法的的預(yù)預(yù)報(bào)報(bào)結(jié)結(jié)果果綜綜合合分分析析解解釋釋，，相相互互印印證證，，提提高高預(yù)預(yù)報(bào)報(bào)的的準(zhǔn)準(zhǔn)確確率率。3、隧隧道道施施工工中中的的水水害害錄錄像像(摘自自鐵鐵道道部部工工管管中中心心培培訓(xùn)訓(xùn)資資料料)大支坪坪隧道道進(jìn)口口端涌涌水涌涌泥錄錄像馬鹿箐箐隧道道進(jìn)口口端涌涌水錄錄像4、超前前地質(zhì)質(zhì)預(yù)報(bào)報(bào)技術(shù)術(shù)之紅紅外探探水法法什么是是紅外外線？？紅外線線可以以人為為地制制造,自然界界中也也廣泛泛存在在,一般的的生物物都會(huì)會(huì)輻射射出紅紅外線線,體現(xiàn)出出來(lái)的的宏觀觀效應(yīng)應(yīng)就是是熱度度。我們知知道,熱產(chǎn)生生的原原因,是組成成物質(zhì)質(zhì)的粒粒子做做不規(guī)規(guī)則運(yùn)運(yùn)動(dòng)，，這個(gè)個(gè)運(yùn)動(dòng)動(dòng)同時(shí)時(shí)也輻輻射出出電磁磁波,這些電電磁波波大部部分都都是紅紅外線線。（紅紅外線線只是是電磁磁波的的一種種）紅外探探測(cè)法法是一一種間間接的的探測(cè)測(cè)手段段，屬屬于物物探范范疇。。其基基本原原理如如下所所述：：地質(zhì)體體每時(shí)時(shí)每刻刻都在在由向向外部部發(fā)射射紅外外能量量，并并形成成紅外外輻射射場(chǎng)。。地質(zhì)質(zhì)體由由內(nèi)向向外發(fā)發(fā)射紅紅外輻輻射時(shí)時(shí)，必必然會(huì)會(huì)把地地質(zhì)體體內(nèi)部部的地地質(zhì)信信息，，以紅紅外電電磁場(chǎng)場(chǎng)的形形式傳傳遞出出來(lái)。。當(dāng)當(dāng)隧道道前方方和外外圍介介質(zhì)相相對(duì)比比較均均勻，，且不不存在在隱蔽蔽災(zāi)害害源時(shí)時(shí)，沿沿隧道道走向向分別別對(duì)拱頂、、左右右拱腰腰、左左右邊邊墻、、隧底底向外外進(jìn)行行探測(cè)測(cè)，所所獲得得的紅紅外探探測(cè)曲曲線具具有正正常場(chǎng)場(chǎng)特征征。當(dāng)當(dāng)隧道道斷面面前方方或隧隧道外外圍任任一空空間部部位存存在隱隱蔽災(zāi)災(zāi)害源源時(shí)，，隱蔽蔽災(zāi)害害源產(chǎn)產(chǎn)生的的災(zāi)害害場(chǎng)就就一定定會(huì)迭迭加到到正常常場(chǎng)上上，使使正常常場(chǎng)中中的某某一段段曲線線發(fā)生生畸變變，畸畸變段段稱作作紅外外異常常。紅紅外探探測(cè)就就是根根據(jù)紅紅外異異常來(lái)來(lái)確定定隱蔽蔽災(zāi)害害源的的存在在。隱隱蔽災(zāi)災(zāi)害源源是指指含水水?dāng)鄬訉?、含含水溶溶洞、、地下下暗河河?、HW-304儀器參參數(shù)瞄準(zhǔn)方方式：：紅色色激光光。電電源源：：鎳氫氫可充充電電電池電電源源電壓壓：1.2V××5電流參參數(shù)：：正常常工作作電流流為：：28mA背景光光電流流為：：18mA激光器器電流流為：：20mA測(cè)量輻輻射場(chǎng)場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)強(qiáng)分辨辨率：：H檔為：：0.05mw/cm2m檔為：：0.07mw/cm2液晶顯顯示：：LCD，帶背背景光光照明明儀儀器尺尺寸：：180×88××34（mm）重重量量：350g附件件：通通訊電電纜、、通訊訊軟件件，充充電器器。6、可以以解決決哪些些問(wèn)題題？在復(fù)雜雜地質(zhì)質(zhì)條件件下，，特別別是巖巖溶發(fā)發(fā)育地地區(qū)，，相對(duì)對(duì)掘進(jìn)進(jìn)隧道道的隱隱伏水水體或或含水水構(gòu)造造，除除了出出現(xiàn)在在掘進(jìn)進(jìn)前方方之外外，還還可能能出現(xiàn)現(xiàn)在頂頂板上上方、、底板板下方方、兩兩邊墻墻外部部。針針對(duì)復(fù)復(fù)雜水水文地地質(zhì)特特點(diǎn)，，紅外外探測(cè)測(cè)儀可可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)全空空間全全方位位探測(cè)測(cè)。其其具體體地質(zhì)質(zhì)預(yù)報(bào)報(bào)內(nèi)容容如下下：1、

通過(guò)超超前探測(cè)可可預(yù)報(bào)掘進(jìn)進(jìn)前方30米范圍內(nèi)有有無(wú)含水?dāng)鄶鄬雍腿芏炊础?、

通過(guò)對(duì)對(duì)頂板上方方探測(cè)，可可確定隧道道上方30米范圍有無(wú)無(wú)含水層或或含水構(gòu)造造。3、

通過(guò)對(duì)對(duì)底板下方方探測(cè)，可可了解下方方有無(wú)含水水構(gòu)造，以以預(yù)防滯后后突水。4、

分別向向兩邊墻外外部探測(cè)，，了解30米范圍內(nèi)有有無(wú)含水體體或者含水水?dāng)鄬?，以以預(yù)防含水水?dāng)鄬釉谇扒胺脚c隧道道相交造成成大突水。。7、儀器操作作流程1、在掌子面面后方60米處，朝掌掌子面方向向每隔5m對(duì)隧道周邊邊探測(cè)一次次（見(jiàn)圖1所示），每每次探測(cè)順順序依次為為左邊墻、、左拱腰、、拱頂、右右拱腰、右右邊墻和隧隧底中線，，每個(gè)斷面面的測(cè)點(diǎn)布布置示意圖圖見(jiàn)圖2所示，共探探測(cè)12個(gè)斷面，這這樣沿隧道道軸線方向向共形成6條探測(cè)曲線線，分別為為左邊墻探探測(cè)曲線、、左拱腰探探測(cè)曲線、、拱頂探測(cè)測(cè)曲線、右右拱腰探測(cè)測(cè)曲線、右右邊墻探測(cè)測(cè)曲線和隧隧底中線探探測(cè)曲線。。2、掌子面的的測(cè)點(diǎn)布置置如圖3所示，在掌掌子面上水水平方向自自上而下布布置4條測(cè)線，每每條測(cè)線上上布置6個(gè)測(cè)點(diǎn)。圖1沿隧道軸向向探測(cè)斷面面布置示意意圖圖2每個(gè)斷面測(cè)測(cè)點(diǎn)布置示示意圖圖圖3掌子面測(cè)點(diǎn)點(diǎn)布置示意意圖左拱腰左邊墻右邊墻右拱腰拱頂隧底中線8、數(shù)據(jù)判釋釋原則1、利用掌子子面探測(cè)數(shù)數(shù)據(jù)判斷含含水構(gòu)造如果掌子面面前方介質(zhì)質(zhì)相對(duì)均勻勻，未遭受受構(gòu)造破壞壞，6個(gè)探測(cè)點(diǎn)場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)的橫向向最大差值值，是在一一個(gè)小的波波動(dòng)范圍內(nèi)內(nèi)變化，通通過(guò)正常掘掘進(jìn)可總結(jié)結(jié)一個(gè)當(dāng)?shù)氐氐膱?chǎng)強(qiáng)變變化上限。。當(dāng)掌子面前前方出現(xiàn)構(gòu)構(gòu)造時(shí)，首首先是地層層結(jié)構(gòu)遭受受破壞，介介質(zhì)密度發(fā)發(fā)生變化，，構(gòu)造中又又填充了水水，從微觀觀角度講，，由于上述述變化相對(duì)對(duì)各探測(cè)點(diǎn)點(diǎn)空間距離離的不同，，因而使得得輻射場(chǎng)強(qiáng)強(qiáng)絕對(duì)值之之差增大。。鑒于此，，可以根據(jù)據(jù)正常離散散值來(lái)確定定前方有無(wú)無(wú)含水構(gòu)造造。2、利用探測(cè)測(cè)曲線判斷斷掌子面前前方有無(wú)含含水構(gòu)造當(dāng)掌子面前前方不存在在含水構(gòu)造造時(shí)，各探探測(cè)曲線的的數(shù)值變化化是在一個(gè)個(gè)正常場(chǎng)的的變化范圍圍內(nèi)波動(dòng)；；當(dāng)掌子面面前方存在在含水構(gòu)造造時(shí)，含水水構(gòu)造這個(gè)個(gè)災(zāi)害源就就會(huì)產(chǎn)生一一個(gè)災(zāi)害場(chǎng)場(chǎng)，向四面面八方傳播播，當(dāng)然也也會(huì)向掌子子面后方傳傳播。如果果含水構(gòu)造造在掌子面面前方不超超過(guò)30米，探測(cè)時(shí)時(shí)將會(huì)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)前方含水水構(gòu)造產(chǎn)生生的紅外異異常。根據(jù)據(jù)各條探測(cè)測(cè)曲線是否否存在紅外外異常，可可以確定掌掌子面前方方是否存在在含水構(gòu)造造。9、案例成果圖展示示如下：圖4掌子面紅外外探測(cè)曲線線圖圖5沿隧道軸向向紅外探測(cè)測(cè)曲線圖10、結(jié)論1、根據(jù)本次次掌子面探探測(cè)所得數(shù)數(shù)據(jù)分析，，最小值為為273μW/cm2，最大值值為276μμW/cm2，差值為為3μW/cm2，小于允允許的安安全值10μW/cm2。2、根據(jù)在在左邊墻墻、左拱拱腰、拱拱頂、右右拱腰、、右邊墻墻和隧底底中線的的各探測(cè)測(cè)曲線可可知，在在整體上上紅外探探測(cè)曲線線呈平緩緩態(tài)勢(shì)。。根據(jù)上述述1、2兩種判釋釋方法，，結(jié)合隧隧道已開(kāi)開(kāi)挖段的的含水情情況綜合合分析：：掌子面前前方30米范圍內(nèi)內(nèi)圍巖破破碎，含含水，發(fā)發(fā)生涌突突水的可可能性極極小。11、注意的的問(wèn)題1、探測(cè)時(shí)時(shí)有無(wú)干干擾源存存在？干干擾源是是否排除除？（如大型型機(jī)械正正在運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，尾氣氣排放常常使靠近近掌子面面處溫度度過(guò)高；；是否在在測(cè)點(diǎn)上上存在照照明燈管管等。若若干擾沒(méi)沒(méi)有排除