(TEM)在隧道超前预报中的应用和效果研究
瞬变电磁法在隧道超前地质预报中的应用
建材发展导向2019年第18期瞬变电磁法在隧道超前地质预报中的应用邓普罗昊（四川金通工程试验检测有限公司，四川成都610000）摘要：瞬变电磁法对低阻体(水体)具有极高的敏感度,所以将其应用于隧道含水不良地质体的超前预报中定会有很好的发展前景。
通过对西南地区某隧道进行实地探测,通过对所探测数据的解释分析和比对地质资料表明:瞬变电磁法在隧道含水不良地质体具有的超前预报应用中有很好的效果。
关键词：电磁;布置在我国西部,在经过长达多年的隧道施工建设中,隧道的掘进、衬砌支护等技术已经有了很成熟的发展。
如今,隧道工程建设的主要问题已经转变为工程地质的问题,无论是在设计、施工、造价、工期等都受到地质条件的制约。
不良地质条件,尤其是在施工开挖阶段所遇到的如涌水、突泥等工程地质问题异常复杂,稍有不慎就会造成生命财产安全,因此,隧道不良地质体的超前预报显得尤为重要。
1瞬变电磁法基本原理瞬变电磁法的激励场源主要有两种,一种是回线形式(或载流线圈)的磁源,另一种是接地电极形式的电流源。
下面以均匀大地的瞬变电磁响应为例,来讨论回线形式磁偶源激发的瞬变电磁场,从而阐述瞬变电磁法测深的基本理论。
在导电率为σ、导磁率为μ的均匀各向同性大地表面敷设面积为S 的矩形发射回线在回线中供以阶跃脉冲电流I (t )=I t <00t ≥0{(1)在电流断开之前(t <0时),发射电流在回线周围的大地和空间中建立起一个稳定的磁场;在t =0时刻,将电流突然断开,由该电流产生的磁场也立即消失。
一次磁场的这一剧烈变化通过空气和地下导电介质传至回线周围的大地中,并在大地中激发出感应电流以维持发射电流断开之前存在的磁场、使空间的磁场不会即刻消失。
由于介质的欧姆损耗,这一感应电流将迅速衰减,由它产生的磁场也随之迅速衰减,这种迅速衰减的磁场又在其周围的地下介质中感应出新的强度更弱的涡流。
这一过程继续下去,直至大地的欧姆损耗将磁场能量消耗完毕为止。
隧道施工超前地质预报应用及其重要性
隧道施工超前地质预报应用及其重要性摘要：文章探讨了在复杂地质条件下隧道施工中各项超前地质预报方法的应用及优缺点，并综合阐述了预报对确保隧道施工安全的重要作用。
关键词：隧道施工；超前地质预报；安全目前国内随着隧道工程的广泛应用，建设过程中所遇到的地质条件也日益复杂。
岩溶、过江、过海隧道等这些在过去被视为隧道建设禁区的领域相继被打破。
然而，在突破一个个隧道建设禁区的同时，塌方、泥石流、涌水突泥、岩爆冒顶、瓦斯爆炸等地质灾害屡见不鲜。
这些灾害的出现，轻则会影响施工进度，导致施工工期延长，工程投资大幅增加，重则会造成人员重大伤亡，给国家和人民生命财产带来巨大损失。
因此，科学、合理的运用超前地质预报可以有效的预防各类突发性地质灾害，降低灾害发生机率，有效规避工程建设风险，避免人员伤害，为实现隧道工程质量、安全、工期、环境和投资控制等施工目标提供有力保障。
1 隧道施工中广泛应用超前地质预报的重要性由于受前期勘察精度及现有勘察技术手段还有勘察时间的影响，前期所得到的地质资料和隧道开挖后所揭露出来的地质情况相比可能存在很大差异，这就直接导致了施工过程中对掌子面前方地质条件了解不明，施工带有很大盲目性，甚至有可能会出现无法预料的突发性地质灾害。
因此作为一个有效的监控手段，超前地质预报可以对施工过程中可能存在的各种地质灾害进行预测，及时发现施工异常现象，为变更安全设计参数，提出安全措施建议及时提供有效信息，为工程安全施工保驾护航。
2 超前地质预报常见方法简述及其优缺分析目前我国隧道施工中超前地质预报所采用的常见方法包括地质分析法与物探法。
其中地质分析法是地质预报的基础，物探法是利用物探的方式获取地质信息，再经过地质分析解译后进行地质预报。
2.1 地质分析法地质分析法指的是利用地质基本理论及地质作图法，根据隧道已有勘察资料、地表补充地质调查资料、洞内开挖揭示地质资料等，通过地层层序对比、地层分界线及构造线地下和地表相关性分析、断层要素与隧道几何参数的相关性分析等，推测开挖工作面前方可能揭示的地质情况，如地层岩性，地质构造、不良地质类型、规模等。
超前地质预报技术在隧道施工中的应用
超前地质预报技术在隧道施工中的应用摘要：超前地质预报技术在国已经成为一个热点技术，引起了隧道以及地下工程界的很大重视。
超前地质预测可以降低地质灾害发生的机率，并且可以为工程施工提供地质依据，可以进一步的预测由于前期地质勘察工作的局限而导致的、隐伏的重大地质问题，进而指导工程施工的顺利进行。
那么经常采用的预报手段到底有哪些、原理是什么、有哪些优缺点、适用范围如何、在工程中该如何选择、工艺流程及操作要点等，本文主要是介绍和讲解这些问题。
关键词：隧道、超前地质预测、施工Abstract: the advanceofgeological forecast technology in China has become a hot technology,arousing the tunnel and underground engineering great attention. Advance geological forecast can reduce the risk of geological disaster, and canprovide the geological basis for engineering construction, can further forecast the major geological problems due to the limitations of the geological survey, concealed, and guide the engineering construction smoothly. So frequently used forecast means what do, what is the principle, advantages and disadvantages, scope of what how in engineering, how should choose, process and key operation, etc, this paper is to introduce and explain the problem.Key Words: tunnel, early geological forecast, construction一、超前地质预报技术存在的问题超前地质预报技术还存在很多问题。
超前地质预报（地质雷达法）和半航空物探（半航空瞬变电磁法）在隧道工程施工的运用
超前地质预报（地质雷达法）和半航空物探（半航空瞬变电磁法）在隧道工程施工的运用摘要：复杂的地质条件和地质灾害是隧道施工中的难题，发生地质灾害将造成巨大的生命和财产损失。
因此，可靠地探测地质缺陷特征，如断层、岩溶洞穴和地下水，具有重要的现实意义和理论价值。
本文介绍了超前地质预报（地质雷达法）和半航空物探（半航空瞬变电磁法）在隧道工程施工的运用。
引言在中国，许多大型项目正在进行中水利、水利等建设水电站、铁路、公路、能源储存和运输系统，以及地下矿山。
这些项目为我们提供了一个重要的机会地球工程的进展。
然而，严重的由于环境复杂，也存在挑战地质条件和潜在地质灾害在隧道施工过程中，造成了巨大的生命损失还有财产。
因此，改进地质缺陷的探测能力是非常重要的，例如探测断层、溶洞和地下水涌出。
中国在建隧道具有长度长、体积大的特点覆盖层和复杂的地质条件。
例如，宜昌至万州铁路建在山区，以高风险岩溶程度高的突水危险。
该地区已发现严重的突水危险马鹿青隧道和沿途的野三关隧道宜昌至万州铁路发生严重伤亡事故经济损失。
在水电工程领域，北京锦屏二级水电站副洞四川省有2375米深和17.5公里深长覆盖层使隧道埋在下面极高的地应力。
1.隧道工程施工的探测技术1.现有的探测技术在这下面在这种情况下，隧道的施工可以受到潜在岩爆的影响通过释放地应力，尤其是在不良地质条件，如断层、软弱岩石特征和地下水。
地质灾害防治研究在隧道施工过程中已经成为一个重要的问题中国的问题，包括相关机制治疗技术和探测技术。
地质缺陷特征的探测在危险控制中起着重要作用本文提出。
目前，探测地质灾害的方法危险源可分为两类：地质调查和地球物理勘探。
地质调查包括工程地质分析、先导开挖和岩心钻探，同时地球物理勘探包括地震、电磁和地质雷达方法。
每种方法它有自己的优点和缺点。
2、隧道工程施工探测的难点可靠探测的挑战性问题包括：（1）故障的识别和定位，裂缝、溶洞和地下水体（如地下河）；（2）含水层探测；（3）探测的解释结果在多种解释的背景下物探成果及优化探测方法的选择。
隧道施工中含导水构造3D-TEM超前探测技术及应用
而确定探测方向的地质情况[6]。
为了更加方便、快捷、形象地对三维数据进行设计、采集，我们通常根据目标体空间位置调整扇形断面与顶底板的夹角α，进行探测。
如图2所示，相关参数如表1所示[7]。
图2 不同探测方向的二维扇形断面示意表1 数据剖面说明剖面方向物理点数物理点角度/(°)扇形H-45、H-30、H15、960、45、30、15、0、剖面H0、H15、H30、H45-15、-30、-45、-60注：剖面命名中H代表“水平”含义，空间范围以巷道中心线为轴心，下负上正，左负右正。
1.2 资料处理采集到的原始数据需要经过处理与解释，方可转化为需要的物探、地质语言。
资料处理主要包括筛选重复数据、剔除在隧道施工过程中，如何快速、准确超前预测、预报掌子面前方的含/导水构造、富水区是制约井巷工程安全生产亟待解决的问题。
钻探方法准确度高，但效率低、成本高、难以全面圈定富水区范围。
传统的直流电法、地质雷达等物探技术，效率高、成本低，但体积效应大、准确率相对低、探测距离相对近。
3D-TEM具有方向性强、对低阻区反映灵敏、施工效率高、体积效应相对小、成图直观等优点，已成为隧道施工中含/导水构造超前探测的优先选择[1-6]。
1 隧道3D-TEM简介1.1 隧道3D-TEM基本原理隧道3D-TEM探测原理与地面TEM基本一致，均属于时间域瞬变电磁法。
但由于是在隧道内进行，忽略巷道空间影响的前提下可理解为整个大地将线圈紧紧的“包”了起来，线圈产生的“烟圈效应”响应特征为全空间的电磁响应，如图1基金项目：国家自然科学基金项目(NSFC41674133)；中煤科工集团西安研究院有限公司科技创新基金项目(2018XAYQN11)。
图1 烟圈效应示意图象有最佳耦合，有较好的穿透深度、点是发射、接收线圈间存在较大互感。
的改进形式，除具备重叠回线装置的优点外，图4 TEM 探测装置示意图2.2 发射线圈匝数的选择试验可知：（1）较大的发射磁矩有利于增强感应信号，增强信噪比，提高探测深度。
浅谈超前地质预报在隧道施工中的应用
浅谈超前地质预报在隧道施工中的应用摘要：隧道施工期超前地质预测预报是一项系统性工作，关系到工程的安全、质量和进度,因而倍受关注。
本文分析介绍了目前常用的多种超前地质预报方法，并对其各项间的利弊进行了简单对比分析，希望能为隧道施工时选择合适的预报方法提供一定的帮助。
关键词：隧道；超前地质预报；1、开展隧道施工地质灾害及其超前地质预报的必要性：(1)勘测设计阶段的地质工作量投入所限,勘察精度不够,致使设计与实际不符的情况时有发生,由此造成的地质灾害给隧道施工和运营带来极大的危害；(2)勘测设计阶段的地质预估预评价是对隧道所处地质背景的宏观把握，不可能对复杂的地质情况做出微观的把握；(3)复杂长隧道的地质变化对施工方法及工期有决定性影响；(4)人为作用（施工开挖）引起地质的变化只有在施工期才能显现出来；(5)施工期需要对地质的掌握不能只是停留在定性评价上，要有定量的评价；(6)作为地质工作的全过程的组成部分，是积累经验提高隧道施工地质超前预报准确率和水平的需要，是建立隧道工程完整地质资料的需要。
由此可见准确预报施工前方地质条件是隧道建设的迫切需要，是确定工程对策、工程措施的关键，是工程施工安全的前提，是控制和合理运用工程投资的重要因素。
2、超前地质预报的探测法的选用：2.1、按预报长度选用探测法一般为：长距离超前预报可采用地质分析法、物探法及100m以上的超前钻探法等。
中长距离超前预报可采用地质分析法、弹性波反射法及30～100m的超前钻探法等。
短距离超前预报可采用地质分析法、弹性波反射法、电磁波反射法（地质雷达探测）、红外探测及小于30m的超前钻探法等。
2.2、不同地段地质预报等级选用探测法一般为：超前地质预报按采用的预报手段数量可分为单一方法地质预报和综合超前地质预报，根据地质灾害对隧道施工安全的危害程度和工程设计资料，对不同地段地质预报可分为以下等级：A级：存在重大地质灾害隐患的地段，如大型暗河系统，可溶岩与非可溶岩接触带，软弱、破碎、富水、导水性良好的地层和大型断层破碎带，特殊地质地段，重大物探异常地段，可能产生大型、特大型突水突泥地段，诱发重大环境地质灾害的地段，高地应力、高地温、瓦斯、天然气、放射性问题严重的地段以及人为坑洞等。
TSP及TEM结合法在隧道超前地质预报中的应用
国防交通工程与技术 ２０２１年１月 １９，（０１） 收稿日期：２０２０ ０８ ２０ 基金项目：贵州省交通科技项目（２０１８１２２０３２） 作者简介：菅永明（１９７０—），男，高级工程师，主要从事土木工程施工技术管理工作。
ｔ１２ｊｙｍ＠ｑｑ．ｃｏｍＴＳＰ及ＴＥＭ结合法在隧道超前地质预报中的应用菅永明（贵州紫望高速公路建设有限公司，贵州安顺５６０８００）摘 要：隧道超前地质预报的方法有多种，但每种方法都有一定的不足，单一的预报方法难以得到满意的结果。
为提高预报精度，基于开挖面揭示围岩情况，在紫云隧道地质超前预报中采用ＴＳＰ与瞬变电磁法相结合的方法准确预报了开挖面前方富水地质体的存在。
工程实践表明，采用多种手段相互印证的方法，可以有效提高预报结果的准确性，从而指导隧道安全施工。
关键词：岩溶隧道；超前地质预报；ＴＳＰ法；瞬变电磁法（ＴＥＭ）犇犗犐：１０．１３２１９／ｊ．ｇｊｇｙａｔ．２０２１．０１．０１８中图分类号：Ｕ４５２．１１ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７２ ３９５３（２０２１）０１ ００７６ ００４近年来，我国交通事业持续快速发展，隧道工程数量越来越多，施工难度和施工风险越来越高，各种施工事故不断出现［１］。
岩溶隧道施工中的涌水、涌泥、坍塌等施工风险则更为突出，对施工人员及设备安全产生巨大威胁。
为有效减少隧道施工中的地质灾害，在长大风险隧道施工中，超前地质预报是隧道施工中必不可少的环节，有效促进了隧道信息化施工、灾害防治和安全保障工作［２］。
超前地质预报就是采用地质及物探方法对隧道开挖面前方的岩体中节理裂隙发育情况、溶洞及其充填、断层破碎带及其富水性隧道等不良地质体进行预报，提示技术人员采取相应的应对技术措施，避免隧道涌水、涌泥、围岩大变形及坍塌等地质灾害的发生。
目前国内外用于隧道地质超前预报的主要物探方法有ＴＳＰ法、瞬变电磁法、地质雷达、电测法、陆地声纳法等［３］。
由于物探方法自身的特点与不足，在隧道施工中采用单一方法预报存在各自局限性，在预报不良地质体的存在与否、空间位置和规模大小等方面往往与实际开挖情况存在较大的偏差，要提高预报的准确性和可靠性，就必须采用多种方法进行相互补充和相互印证［４ ５］。
隧道地质超前预报技术
• 隧道地质超前预报技术概述 • 隧道地质超前预报技术方法 • 数据采集与处理 • 隧道地质超前预报技术应用案例 • 隧道地质超前预报技术挑战与解决方案 • 总结与展望
01
隧道地质超前预报技术概述
定义与背景
定义
隧道地质超前预报技术是在隧道开挖前，利用地质勘探、地球物理勘探等手段， 对隧道掌子面前方地质情况进行预测和预报的技术。
03
缺点
分辨率相对较低，对小规模地质异常体他方法
TSP法
利用地震波在不均匀地质体中产生的反射波特性来预报隧 道掌子面前方的地质情况。该方法具有探测距离远、分辨 率高等优点，但设备昂贵且操作复杂。
水平钻探法
在隧道掌子面或侧壁进行水平钻探，直接揭露前方地质情 况。该方法直观可靠，但成本较高且施工周期长。
数据解释
根据提取的特征，结合地质知识和经验，对隧道 掌子面前方的地质情况进行推断和解释。
数据可视化展示
二维图像展示
将处理后的数据以二维图 像的形式展示，如地质雷 达剖面图、地震波时间-深 度剖面图等。
三维模型展示
利用三维建模技术，将多 个二维图像组合成三维模 型，更直观地展示隧道掌 子面前方的地质情况。
智能化预报系统
借助大数据、云计算等先进技术，构建智能化隧道地质超 前预报系统，实现数据自动处理、实时分析和预警功能。
多学科交叉融合
隧道地质超前预报技术的发展将更加注重多学科交叉融合，包括地质学、地球 物理学、工程学等学科的深度融合，共同推动隧道地质超前预报技术的进步。
06
总结与展望
研究成果总结回顾
虚拟现实技术展示
结合虚拟现实技术，将三 维模型以更真实的方式呈 现给用户，提供沉浸式的 体验。
瞬变电磁法在隧道超前地质预报中的应用及解译分析的开题报告
瞬变电磁法在隧道超前地质预报中的应用及解译分析的开题报告一、研究背景和意义隧道工程在建设过程中面临着诸多的地质工程问题，其中最为重要的问题之一就是地质信息的准确获取和评价。
传统的地质勘探方法往往存在成本高、时间长、结果不准等缺点，无法满足现代大型隧道工程的要求。
因此，研究新的地质勘探方法成为了当前研究的热点之一。
瞬变电磁法是目前应用比较广泛的一种地质勘探方法，该方法具有响应快速、分辨率高、深度范围广等优点，适用于浅地层和深地层，对于研究隧道所在地区的岩土体结构和地质条件，具有重要的应用价值。
本研究旨在探究瞬变电磁法在隧道超前地质预报中的应用及解译分析，从而为隧道建设提供准确、快速的地质信息，降低工程风险，提高工程质量和效率，具有重要的实际意义。
二、研究内容本研究主要围绕瞬变电磁法在隧道超前地质预报中的应用及解译分析展开，具体研究内容包括以下几个方面：1. 瞬变电磁法原理和特点的介绍：对瞬变电磁法的原理、测量方式和特点进行深入剖析，明确该方法的优缺点和适用范围，为接下来的实验和数据处理打下基础。
2. 瞬变电磁法在隧道超前地质预报中的应用：选取一处具体的隧道施工现场，运用瞬变电磁法进行地质勘探，获取相关数据，探究瞬变电磁法在隧道超前地质预报中的应用效果及其数据解释方法。
3. 数据处理和解译分析：利用地质、物理学等相关专业知识，对采集的瞬变电磁法数据进行处理和解释，分析隧道隧道危险岩体、断层走向、地下水等方面的地质信息，为工程设计和施工提供指导。
4. 结果分析总结：对实验的结果进行总结和分析，并对瞬变电磁法在隧道地质预报中的应用前景及需进一步研究问题进行讨论。
三、研究方法本研究采用文献综述和实验研究相结合的方法，主要包括以下几个步骤：1. 收集和整理相关文献资料，了解瞬变电磁法的基本原理、测量、数据处理等方面的知识，并明确其在隧道地质预报中的应用及发展现状。
2. 选择一处隧道工程施工地点，结合实地勘探和实验测量方法，采集瞬变电磁法数据，建立地质模型，并对数据进行处理和解释。
隧道超前地质预报中等值反磁通瞬变电磁法的应用研究
TECHNOLOGY AND INFORMATION34 科学与信息化2023年11月下隧道超前地质预报中等值反磁通瞬变电磁法的应用研究何宇 云南省交通规划设计研究院有限公司 云南 昆明 650011摘 要 在西南山区公路隧道勘测和开挖施工过程中，开展含水不良地质体超前地质探测工作，查明地下隐伏岩溶和富水地质构造体（带）的分布情况，对工程建设和后期运行维护具有十分重要的意义。
瞬变电磁法是以等值反磁通原理为基础，对地下纯二次场进行探测的一种新型方法。
这种方法很好地适应了隧道环境的局限性和特殊性。
本文介绍了ADTEM-18坑道等值反磁通瞬变电磁地质超前预报在云南某公路隧道中的应用情况，并与TGS隧道地震波法超前探测的横波波速进行了对比研究。
关键词 隧道；等值反磁通瞬变电磁；超前地质预报Application of Opposing-coils Transient Electromagnetic Method for Tunnel Seismic Tomography He YuBroadvision Engineering Consultants Co., Ltd., Kunming 650011, Yunnan Province, ChinaAbstract In the process of road tunnel survey and excavation construction in southwest mountainous area, it is of great significance to carry out advanced geological exploration of poor water-bearing geological bodies and find out the distribution of underground hidden karst and water-rich geological structures (belts) for engineering construction and subsequent operation and maintenance. The transient electromagnetic method is a new method for detecting the pure secondary field underground based on the opposing-coils principle. This approach adapts well to the limitations and peculiarities of the tunnel environment. This paper introduces the application of ADTEM-18 tunnel opposing-coils transient electromagnetic method for geological advance prediction in a road tunnel in Yunnan Province, and compares with the shear wave velocity of TGS tunnel seismic wave method for advanced detection.Key words tunnel; opposing-coils transient electromagnetics; advance geological prediction引言近年来，随着岩溶与富水地质构造发育隐伏的大埋深隧道越来越多，对隧道的修建和运营造成了严重的安全隐患。
OCTEM和TSP在铁路隧道超前地质预报中的联合应用
特别策划·铁路科技保安全OCTEM和TSP在铁路隧道超前地质预报中的联合应用甄大勇，张硕，周超（中铁二院工程集团有限责任公司，四川成都610031）摘要：查清铁路隧道轴线上的地质构造情况、降低隧道施工过程中地质灾害发生的几率和危害程度，已成为隧道建设的重中之重。
首次将等值反磁通瞬变电磁法（OCTEM）和地震波反射法（TSP）2种物探方法相结合应用于某在建铁路隧道的勘察，通过在隧道掌子面开展TSP法查清构造大致位置，然后运用OCTEM法在地表进一步查明隧道轴线上地质构造的空间分布情况，利用OCTEM法得到的相对电阻率值和TSP法得到的掌子面前方围岩各项岩石力学参数，综合对比分析掌子面前方的地质情况，圈定出断层破碎带的厚度和范围，判定隧道前方洞身的围岩完整性和富水情况。
将综合分析结果与掌子面实际开挖情况进行对比，结果表明：在地质构造走向与隧道轴线夹角较小的情况下，2种方法相结合能够准确地查清隧道施工作业前方地质构造的分布情况，更好地解决复杂的地质问题，为优化隧道工程设计及施工方案提供基础资料。
关键词：OCTEM；TSP；铁路隧道；超前地质预报；相对电阻率；岩石力学参数中图分类号：U456 文献标识码：A 文章编号：1001-683X（2023）10-0060-08 DOI：10.19549/j.issn.1001-683x.2023.06.19.0020 引言随着我国铁路建设事业的快速发展，目前在建的铁路隧道也在日渐增多，而在地质条件复杂的地区修建铁路隧道时，通常会遇到断层破碎带、节理密集带、褶皱轴等构造，这些不良地质体都会给隧道施工带来一定的难度和危险性。
因此，在铁路隧道修建过程中，为进一步查清掌子面前方工程地质和水文地质条件，做到提前预报、及时发现、及时处理，降低施工过程中地质灾害发生的几率和危害程度，保证隧道工程施工安全和人员设备安全，超前地质预报是必不可少的环节。
目前，铁路隧道超前地质预报主要的手段有地质素描、超前水平钻和地球物理勘探。
超前地质预报在长大隧道中的应用与实践
超前地质预报在长大隧道中的应用与实践摘要:隧道超前地质预报(Tunnel Geological Prediction)是指在隧道准备动工时,对所开隧道的周围岩石土层情况以及地质情况和岩层土层含水情况作出的预报。
针对不良的地质条件,诸如岩层断裂、岩层变形等情况做出正确判断和合理措施。
在隧道动工时以此来判断开挖的正确位置,从而来保证工程的安全和资金的合理规划。
关键词:超前地质预报隧道施工合理规划1 地质环境破坏的影响地质环境主要是指地下岩层圈以及地表风化的产物,而不良地质现象通常定义为地质灾害,地质灾害直接或间接的危害了人们的正常生活,并一定程度有损了经济建设。
常见的地质灾害诸如崩塌、山体滑坡、泥石流已经为人们所熟悉,这些严总损害人们的生活甚至危及生命。
但是例如地面塌陷、岩爆、突水突泥、瓦斯泄漏、土壤盐碱化等不常见的地质环境灾害也严重影响了社会经济的可持续发展。
2 超前地质预报的介绍超前地质预报是指采用先进的物探和钻探等手段来检测和监控在隧道、隧洞等此类地下工程施工阶段其周围土层岩层的结构和状态以及地下水的流量情况。
以此来引导下一步的施工,来避免工程运行阶段突如其来的地下水涌水、瓦斯泄漏、冲击地压、地址变形等情况。
来确保施工的正常和安全进行。
超前地质预报的常用物探方法有很,但是在众多眼花缭乱的物探方法中地震波法对地质的超前预报是当前地址超前预报的主流。
所谓的地震波法就是利用反射的特点用地震波在弹性介质里反射传播,在地表通过人工向地层以下的深处释放地震波,利用地层以下性质结构不同岩石土层当作介质传播所释放的地震波;在地表专业人员再利用检波器接受所反弹出来的地震波,然后再针对时频和振幅的特性进行分析,从而得到低下图层岩层的具体情况。
超前地质预报的检测方法还有很多,例如机械钻探(在底层断面的若干层次进行钻探以此来分析岩层及土层的结构性质)、电发检测(分为直流电法和高密度电阻法)、电磁检测法、红外线法(用来探测局部施工地段地层温度异常以及判断地下隐藏的脉状含水带等)。
瞬态电磁法（TEM）在隧道超前预报中的应用和效果研究
成都理工大学硕士学位论文瞬态电磁法（TEM）在隧道超前预报中的应用和效果研究姓名：***申请学位级别：硕士专业：地球探测与信息技术指导教师：***20100601瞬变电磁法(TEM)在隧道超前预报中的应用和效果研究作者简介：余东俊，男，1985年5月生，师从成都理工大学雷宛教授，2010年06月毕业于成都理工大学，获地球探测与信息技术专业硕士学位。
摘 要在隧道穿凿的过程中常常遭遇各种不良地质体，如岩石破碎带、溶洞、突泥涌水等，瞬变电磁法(TEM)就是为了解决该问题而引入的一种隧道超前预报技术。
本文研究了瞬变电磁法基本理论和工作方法，在收集前人研究资料及分析瞬变电磁法已有成果的基础上，归纳总结资料解释的方法及一般规则，并初步探索出了一套解释标志。
将瞬变电磁法应用于明月峡隧道超前地质预报工程实例中，结合工程地质资料，与TSP预报、实际开挖情况对比分析，评价了瞬变电磁法的适用性和应用效果。
本文主要研究成果如下：1．在结合周围工程地质资料的基础上，将瞬变电磁法应用于明月峡隧道的超前地质预报中。
其预报结果与TSP预报成果以及实际开挖情况的对比分析表明，瞬变电磁法在超前探水方面的效果比较突出，较其它预报方法也有明显的优势，预报较为准确，且成本较低，在隧道内工作时间较短，具有较广泛的应用前景。
但使用该方法进行探测也受到天电、线圈自感和互感、隧道内机械设备、地面积水等因素的干扰，一定程度上影响了预报效果的准确性。
2．将瞬变电磁法隧道超前预报图件解释的一般规则与瞬变电磁法在隧道超前地质预报中的实际应用成果相结合，对瞬变电磁法的解释方法进行总结，初步探索出瞬变电磁法超前地质预报的解释标志。
3．对瞬变电磁法应用于隧道超前地质预报中所积累的经验进行了总结，提出了隧道内实际探测工作、后期数据处理方法以及资料解释中值得注意的一些问题，包括数据采集现场情况的记录、仪器参数设置、数据质量的判别、结合前期资料解释等。
同时指出了瞬变电磁法应用到隧道超前地质预报中需要改进的地方以及急需解决的问题。
瞬变电磁法（TEM）在高速公路隧道围岩含水超前探测中的应用
瞬变电磁法（ TEM）在高速公路隧道围岩含水超前探测中的应用摘要：瞬变电磁法测深是以电阻率的差异来区分岩性及构造体并根据电阻率值的大小以及在地下的展布形式来识别地下地质体的空间分布和性质的一种物探方法[1]。
本文采用瞬变电磁法对云南某高速公路隧道一端掌子面前方及周边围岩含水情况开展超前探测，分析掌子面前方岩体结构地下水的分布特征。
关键词：瞬变电磁法；超前探测；裂隙水；高速公路隧道瞬变电磁法或称时间域电磁法(Time domain electromagnetic methods)，简称TEM，它是利用不接地回线或接地线源向地下发射一次脉冲电磁场，在一次脉冲电磁场间歇期间，利用不接地线圈或接地电极观测二次涡流场的方法。
图1为其基本工作方法：于边墙或掌子面设置通以一定波形电流的发射线圈，从而在其周围空间产生一次磁场，并在地下导电岩矿体中产生感应电流。
断电后，感应电流由于热损耗而随时间衰减[2]。
衰减过程一般分为早、中和晚期。
早期的电磁场相当于频率域中的高频成分，衰减快，趋肤深度小；而晚期成分则相当于频率域中的低频成分，衰减慢，趋肤深度大。
通过测量断电后各个时间段的二次场随时间变化规律，可得到不同深度的地电特征。
影响电阻率的主要因素有矿物成分、岩石的结构、构造及含水情况等。
根据经验统计和工区地球物理的反演结果分析，得出测区内各地层的电阻率值。
不同地层的电性分布具有一定规律：煤层电阻率值相对较高，砂岩次之，粘土岩类最低。
由于地层的沉积序列比较清晰，在原生地层状态下，其导电性特征在纵向上固定的变化规律，而在横向上相对比较均一。
当存在构造破碎带时，如果构造不含水，则其导电性较差，局部电阻率值增高；如果构造含水，由于其导电性好，相当于存在局部低电阻率值地质体，从而有效判别区域含水程度[3]。
图1瞬变电磁法工作原理1.工况概况云南某高速公路隧道进口端、出口端经调查地下水类型主要为基岩裂隙水，赋存与岩体裂隙中，地下水仅沿其细小的层间裂隙、岩体节理运动，主要受大气降水补给，并受岩石完整性及裂隙开启程度制约，水量一般较贫乏，呈脉状、现状排泄。
TSP结合TEM在风险围岩隧道超前地质预报中的应用
TSP结合TEM在风险围岩隧道超前地质预报中的应用
林川
【期刊名称】《铁道勘察》
【年(卷),期】2024(50)1
【摘要】为了排查隧道施工过程中潜在的地质风险、指导隧道安全开挖掘进,针对某高速铁路风险围岩隧道浅埋段和可溶岩段,利用TSP和TEM两种方法开展超前
地质预报。
TSP预报可对掌子面前方围岩状况进行远距离宏观预测,能划定断层、
破碎带、地下水等不良地质体的位置和大致规模;TEM预报可在掌子面附近开展多角度、多方位测量,能判定开挖面前方一定空间范围内不良围岩特征,特别是地下水、岩溶的分布及规模。
研究表明,TSP震波对应的负反射和低速异常突出反映围岩岩
性变化及岩体破碎程度,依据纵、横波速起伏特征可大致判定地下水发育情况;TEM 低阻异常直观体现围岩富水状态,并可推测岩溶发育及分布状况,视电阻率阻值变化
密集区对应了围岩岩体破碎。
研究结果表明,采用两种或多种方法结合开展综合预报,可提升预报结论的准确度和可靠度,TSP结合TEM成功预报的应用实例可为类
似风险围岩隧道的超前地质预报提供参考和借鉴。
【总页数】9页(P54-62)
【作者】林川
【作者单位】中国铁路设计集团有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】U238;P631
【相关文献】
1.TSP隧道超前地质预报系统在隧道超前预报中的应用
2.TSP203超前地质预报系统在客运专线高风险隧道中的应用
3.TSP法及地质雷达法相结合在隧道超前地质预报中的应用
4.TSP及TEM结合法在隧道超前地质预报中的应用
5.TSP203隧道地震预报系统在拱坝隧道围岩稳定性超前预报中的应用
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
隧道信息化施工中超前地质预报技术的应用与意义
隧道信息化施工中超前地质预报技术的应用与意义摘要：在山岭公路隧道施工中超前地质预报技术的应用十分重要。
因此，依托于山西省王城高速的修建，研究课题以地面地质调查法，地质雷达两种超前地质预报技术为手段，开展超前地质预报技术的分析和探究其应用性，为隧道信息化施工提供有意义的参考和借鉴。
通过大量工程实践证明，以地质雷达为主要手段的超前地质预报方法能有效、准确的起到预报和预警作用。
关键词：地质预报地质雷达隧道施工1 引言本文结合王城高速太安岭隧道超前地质预报研究项目，对大断面公路隧道工程信息化施工技术的应用性进行分析和研究。
经过大量实践与事实，得出结论：超前地质预报能够为重大隧道工程起到指导性作用。
2 主要超前地质预报方法2.1 超前地质预报方法的确定目前国内外常用的超前地质预报方法主要有：地面地质调查法、物探法等。
不同的地质预报方法与技术都存在各自的优点和缺点。
地面地质调查法基于地表与地下地质构造的相关性，对隧道地表的不良地质情况进行大致宏观的分析和预报，它的优点是预报距离长、适应性广、成本低廉，缺点是难以保证准确度和精确度。
物探法是目前隧道地质超前预报较为先进的方法，主要有声波测井法、声波透射法和波反射法，其中以基于波反射法的地质雷达和Tgp最为常用。
本文主要分析物探法在隧道超前地质预报中的应用和意义2.2地质雷达技术原理地质雷达（GPR）方法是一种用于探测地下介质分布的广谱（1MHz—1GHz）电磁技术。
地质雷达用一个天线发射高频电磁波，另一个天线接收来自地下介质界面的反射波。
通过对接收的反射波进行分析就可推断地下地质情况。
根据波动理论，电磁波的波动方程为：P = │P│e-j（αx-αr）﹒e-βr （1）（1）式中第二个指数-βr是一个与时间无关的项，它表示电磁波在空间各点的场值随着离场源的距离增大而减小，β为吸收系数。
式中第一个指数幂中αr 表示电磁波传播时的相位项，α为相位系数，与电磁波传播速度V的关系为：V = ω/α （2）当电磁波的频率极高时，上式可简略为：V = c/ε （3）式中c为电磁波在真空中的传播速度；ε为介质的相对介电常数。
TBM隧洞施工超前地质预报现状和技术应用
TBM隧洞施工超前地质预报现状和技术应用发表时间：2018-09-10T17:26:39.157Z 来源：《基层建设》2018年第20期作者：马永涛[导读] 摘要：超前地质预报属于隧洞施工过程中尤为重要的环节，能够有效保障隧洞施工的安全性，并且预防灾害，实现隧洞施工过程的信息化。
中国水利水电第十四工程局有限公司云南昆明 650000摘要：超前地质预报属于隧洞施工过程中尤为重要的环节，能够有效保障隧洞施工的安全性，并且预防灾害，实现隧洞施工过程的信息化。
在隧洞施工超前地质预报方法不断探索及开发的过程中具有不同的适用范围及条件，所以就要在隧洞施工过程中进行相应的补充及验证，组合不同的超前预报方式，从而为隧洞施工提供精准的地质预报数据，避免在隧洞施工过程中出现人身和设备等一系列的安全事故。
本文浅析TBM隧洞施工超前地质预报现状和技术。
关键词：TBM；不良地质；地质预报；控制措施1 TBM施工隧洞超前地质预报的作用TBM施工具有掘进速度快、综合效益高等优点，在铁道、水电、交通、矿山等领域隧洞施工中应用越来越广泛。
但是TBM施工具有对地质依赖性高、不良地质通过能力差等局限性，这对隧洞施工造成极大影响，因围岩破碎、大变形、塌方等原因导致的卡机是TBM掘进面临的最大危险。
因此，十分有必要提前探明TBM施工隧洞掌子面前方不良地质体分布情况，能够有效防止重大事故的发生，从而保证TBM 施工的安全和效率。
2 TBM隧洞施工超前地质预报技术应用新疆某引水隧洞工程总长约为283.393km，根据施工分段规划和施工方案，全线共采用11 台TBM及钻爆法施工。
其中某标段包括18.20km的主洞（其中TBM开挖长15.592km和钻爆法开挖洞段2.568km)，工程主要分布于卡拉麦里断裂带，海拔高程800～1300m，隧洞沿线发育有低矮的小山丘，冲沟较发育。
根据地面地质测绘资料和沿线钻孔资料分析，该段隧洞发育1条大断裂和8条次级断层，对TBM施工影响较大。
隧道超前地质预报技术应用现状及其发展趋势
隧道超前地质预报技术应用现状及其发展趋势摘要：超前地质预报是目前隧道工程中的重要组成环节，不仅能对隧道施工安全性进行提升，还能有效预防灾害，优化隧道施工信息化水平。
本文将对隧道超前地质预报技术的应用情况进行分析，并对目前地质预报的应用优势和不足展开详细研究，希望通过相关技术发展趋势的探索，能为施工建设领域的稳定发展提供有效帮助。
关键词：隧道超前地质预报技术；应用现状；发展趋势要想有效掌握隧道施工中掌子面前方的地质情况，减少和控制施工中的地质灾害问题，提升隧道安全性，就要对隧道施工中超前地质预报工作进行有效完善。
比如贵州某地隧道施工中，就因为对隧道施工超前地质预报的合理应用，大大降低了安全事故的发生，不仅在工作中提升了隧道工程综合效益，还有效保障了群众生命安全。
为此，本文就将在前人研究基础上，对隧道超前地质预报技术应用现状进行研究，并详细分析工作中的问题和发展趋势，希望能对超前地质预报技术发展提供有效参考作用。
一、超前地质预报技术在隧道中的作用对超前地质预报技术的应用是由于前期各种勘察手段掌握的资料和隧道开挖的实际情况存在显著差异，使得施工中难以掌握掌子面前方的地质条件，造成隧道施工具备明显盲目性，甚至还会引发各种类型的地质灾害问题。
因此，超前地质预报作为一项科学监控手段在隧道工程中的应用十分必要[1]。
简单而言，超前地质预报就是借助隧道在施工中的各项手段、技术应用，更准确的掌握施工掌子面前方的围岩情况，从而在做出准确预判的同时，为工作人员提供准确数据，合理解决问题，降低工程灾害的损失，这对于施工安全性和稳定性提升也将起到重要影响。
隧道施工中超前地质预报的使用方向主要为：其一，对当前掌握的地质资料进行准确分析和比对，明确地质资料和实际情况的差别，从而对支护参数进行及时调整，必要时要需要对围岩进行预加固，提升施工安全性，优化工程质量[2]。
其二，为设计方案变更提供有效依据，确保施工方案合法权益得到保护。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Abstract
in the tunnels, processing the data and the data interpretation are put forward, such as the records of data acquisition site, setting instrument parameters, identification of data quality and interpretation combining with previous data etc. Simultaneously，the necessary improvement and the problems which need to be solved of TEM applied in tunnel geological forecast are pointed out. The assumption about the future further work is put forward. Keywords: TEM Tunnel Advanced Forecast Heading Karst Cave
摘
要
在隧道穿凿的过程中常常遭遇各种不良地质体，如岩石破碎带、溶洞、突泥 涌水等，瞬变电磁法(TEM)就是为了解决该问题而引入的一种隧道超前预报技 术。本文研究了瞬变电磁法基本理论和工作方法，在收集前人研究资料及分析瞬 变电磁法已有成果的基础上，归纳总结资料解释的方法及一般规则，并初步探索 出了一套解释标志。将瞬变电磁法应用于明月峡隧道超前地质预报工程实例中， 结合工程地质资料，与 TSP 预报、实际开挖情况对比分析，评价了瞬变电磁法 的适用性和应用效果。本文主要研究成果如下： 1．在结合周围工程地质资料的基础上，将瞬变电磁法应用于明月峡隧道的 超前地质预报中。 其预报结果与TSP预报成果以及实际开挖情况的对比分析表明， 瞬变电磁法在超前探水方面的效果比较突出，较其它预报方法也有明显的优势， 预报较为准确，且成本较低，在隧道内工作时间较短，具有较广泛的应用前景。 但使用该方法进行探测也受到天电、线圈自感和互感、隧道内机械设备、地面积 水等因素的干扰，一定程度上影响了预报效果的准确性。 2．将瞬变电磁法隧道超前预报图件解释的一般规则与瞬变电磁法在隧道超 前地质预报中的实际应用成果相结合，对瞬变电磁法的解释方法进行总结，初步 探索出瞬变电磁法超前地质预报的解释标志。 3．对瞬变电磁法应用于隧道超前地质预报中所积累的经验进行了总结，提 出了隧道内实际探测工作、 后期数据处理方法以及资料解释中值得注意的一些问 题，包括数据采集现场情况的记录、仪器参数设置、数据质量的判别、结合前期 资料解释等。 同时指出了瞬变电磁法应用到隧道超前地质预报中需要改进的地方 以及急需解决的问题。对今后需要进一步开展的工作提出了设想。 关键词：瞬变电磁法 隧道 超前预报 掌子面 溶洞
tutor was Professor LeiWan . He graduated from Chengdu University of Technology in the Earth exploration and information technology major and was granted the Master Degree in June, 2010.
Abstract
During the tunneling we faced varieties of harmful geological objects frequently, such as rock fracture zones, karst caves, water outburst quick mud, then Transient Electromagnetic Method (TEM) is a method of advanced geological forecast of tunnel to solve the problems. In this paper, the basic theory of TEM and its method of working are studied, on the basis of gathering the previous materials and analyzing achievements of TEM, We sum up interpretation methods and the general rules of interpreting maps, and explore a suit of elucidative standard preliminary. TEM is applied in advanced geological forecast in Mingyuexia tunnel Projects, and on the basis of integrating engineering geological data and comparative analyzing the result of TEM with TSP and actual situation, we evaluate the applicability and the effect of TEM. And get these conclusions from study as follows: 1．Based on integrating the data of engineering geology, TEM is applied in advanced geological forecast of Mingyuexia tunnel. Comparative analyzing the result of TEM with TSP and actual situation indicate that the effect of water forecast of TEM is better than the other forecasting methods, and TEM also has obvious advantages, such as more accurate and low cost, taking shorter working hours in the tunnel, and having wider application prospect. But the forecasting of TEM is influenced by some interferential factors in the tunnel, such as the self inductance and mutual inductance in coils, mechanical equipment in tunnel, excess surface water etc. And to a certain extent, it will affect the accuracy of forecasting results. 2．The elucidative methods are summarized and a suit of elucidative standard is explored through combining the general rules with application fruit of TEM in the tunnels. 3．The applied experiences of the TEM is summed up. The problems of working
I
Abstract
The Application of Transient Electromagnetic Methods (TEM) in the Tunnel Advanced Forecast and its Effect Research
Introduction of the author: YuDongjun, male, was born in May, 1985 whose
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解 借阅。本人授权 成都理工大学 成都理工大学 有关保留、 使用学位论文的规定， 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数
有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘， 允许论文被查阅和 据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 （保密的学位论文在解密后适用本授权书） 学位论文作者签名： 学位论文作者导师签名： 年 月 日
成都理工大学 硕士学位论文 瞬态电磁法（TEM）在隧道超前预报中的应用和效果研究 姓名：余东俊 申请学位级别：硕士 专业：地球探测与信息技术 指导教师：雷宛 20磁法(TEM)在隧道超前预报中 的应用和效果研究
作者简介：余东俊，男，1985 年 5 月生，师从成都理工大学雷宛教授，2010 年 06 月毕业于成都理工大学，获地球探测与信息技术专业硕士学位。
成都理工大学硕士学位论文
第1章
1.1 问题的提出
绪
论
进入二十一世纪以来，我国经济快速的发展，国家对于基础设施建设加大了 力度，特别是陆路交通事业方面。但由于我国幅员辽阔，地理条件复杂，特别是 在中西部地区相当大的面积都是高山峻岭。在这样的情况下，修建公路铁路必须 穿山越岭开凿隧道，而且由于有时山岭广阔，开凿隧道工程非常庞大。近年来， 随着西部大开发的步伐的加快， 西部山区高速公路的建设不可避免的要修建长大 隧道，长4176米 的二郎山隧道2001 年建成通车，海拔3400米的中国海拔最高的 最长隧道鹧鸪山隧道于2004 年建成通车等等。这些大长隧道的建设是所属告诉 公路铁路的控制性工程，隧道施工建设的安全和进度决定了整条交通路线的效 率，大而言之对中西部地区乃至全国的交通路网都起着非常重要的作用。而制约 隧道建设的条件包括掘进技术、支护技术、通风技术和不良地质条件等。在现有 的技术条件下，掘进技术、支护技术和通风技术等问题都得到了较好的解决，唯 有不良地质条件，成为了隧道建设的主要难题，隧道的设计、施工、工期、造价 等无不受此影响。但施工前的地质工作由于技术手段、投入经费以及地质条件的 复杂性等问题的限制，所取得的地质资料往往十分粗略有限，难以满足安全有效 地施工的要求，尤其对深埋隧道更是如此。在地质条件复杂的地区，由于这些限 制， 在开挖隧道的工程中经常遇到不良地质体， 如岩石破碎带， 溶洞， 突泥涌水、 断层、坍塌、溶洞等，会给隧道的施工带来很大的隐患，不仅会延缓工期浪费大 量人力财力，有时还会造成巨大灾难，危及施工人员的生命安全。如宜万铁路某 隧道的特大突水事故，其破坏力将巨大的工程车冲压得面目全非，造成巨大的经 济损失和灾难。因此，在隧道开挖值钱对掌子面前方的地质条件开展超前地质预 报，将对隧道的安全施工和顺利贯通发挥着举足轻重的作用。成功的预报可以促 使施工及时采取应对措施，防范于未然；反之，则往往在突发的灾害面前束手无 策，遭受巨大损失。 开展施工期超前地质预报，避免重大灾害事故，对于隧道建设具有非常重要 的意义。 所谓隧道超前地质预报是指在隧道施工期对隧道开挖掌子面前方的地质 情况及不良地质体的工程性质及位置、产状进行探测、分析解释及预报，为隧道 施工方案提供依据。 隧道超前地质预报技术的运用关系到隧道工程的安全、 质量、 进度和经费等重要问题。隧道超前预报技术有很多种类，在目前的隧道施工建设 当中越来越重视使用地球物理探测手段。而其中瞬变电磁法(时间域电磁法)，简 称为TEM ,在我国已成功应用在地矿、水利水电系统的找矿、找水、岩溶勘探等 工程中, 近年来在交通系统已逐步引进并得到推广, 主要用于路基勘察、 隧道施