隧道超前地质预报技术PPT课件
[PPT]TSP隧道超前地质预报
![[PPT]TSP隧道超前地质预报](https://img.taocdn.com/s3/m/aa2fdb3d5a8102d276a22f52.png)
正极性-红色 负极性-兰色
云南xx高速公路建设指挥部 云南xxxx无损检测站
TSP在云南xx高速公路隧道超前地质预报中的应用
TSP隧道超前地质预报工作流程
TSP数据采集
TSP数据处理
TSP成果解释 波的运动学特征 波的动力学特征
传播路径 速度
云南xx高速公路建设指挥部 云南xxxx无损检测站
TSP在云南xx高速公路隧道超前地质预报中的应用
通过TSPwin软件计算的岩石物理及力学参数
云南xx高速公路建设指挥部 云南xxxx无损检测站
TSP在云南xx高速公路隧道超前地质预报中的应用
● 关于TSP解释准则 ■正反射振幅表明硬岩层，负反射振幅表明软岩层。 ■若S波反射较P波强，则表明岩层饱含水。 ■Vp/Vs增加或泊松比突然增大，常常由于流体的存在而引起。 ■若Vp下降，则表明裂隙或孔隙度增加。
目前我们正在智能化方面进一步研究和开发该技术，更好地为 隧道施工服务。
云南xx高速公路建设指挥部 云南xxxx无损检测站
TSP在云南xx高速公路隧道超前地质预报中的应用
谢谢大家！
欢迎各位领导、专家 批评指正
云南xx高速公路建设指挥部 云南xxxx无损检测站
TSP在云南xx高速公路隧道超前地质预报中的应用
●实例分析之五—关于煌斑岩—
■
DFYK隧道下行线
K255+047～K255+197 TSP预报
预报位置
设计K255+040～ K255+270为煌斑岩 TSP预报 煌斑岩范围 K255+160～K255+228
K254+998 K255+197
隧道地质超前预报技术
地质勘察技术的优势和局限性
优势 全面、准确的探测
局限性
受地质条件、设备设施 限制
地质勘察技术的未来发展趋势
人工智能技术的引入
提高数据处理效率
多传感器融合技术的应用
提升隧道地质探测精度
数据处理与分析方法的优化
加强地质信息解读能力
案例分析：地质勘察技术在某隧道工 程中的应用
技术指导
地质雷达技术的应用 钻孔声波技术的应用
技术标准
制定地质勘察的技术标 准 明确监测指标和标准值
数据共享
建立信息共享平台 促进数据交流与合作
培训需求
加强技术人员培训 提升行业整体水平
监督机制
建立技术监督体系 确保技术规范执行
隧道地质超前预 报技术未来展望
隧道地质超前预报技术的未来发展方向包括人 工智能、数据融合、智能监测等方面的应用进 一步深化和创新。这些技术的不断更新和推广 将为隧道工程的施工与管理带来革命性的变化， 提升隧道工程的安全性、可靠性和效率，同时 也为行业发展注入新的活力。
THANKS
感谢观看
水电隧道施工中常见的 地质问题
效果评估
地质超前预报技术在 工程中的实际效果
技术创新介绍
最新地质超前预报技术 的应用
案例四：某铁路隧道施工中的地质超 前预报技术应用
地质调查
岩土勘探 地下水勘探
监测措施
地质构造监测 地下水位监测
风险评估
地质灾害风险评估 地质灾难防范措施
应急预案
地质灾害应急预案 紧急处理措施
提高经济效益
有效控制工程成本，提升工程经济效益
优化资源配置
根据地质预报结果，合理配置资源，降低成本
隧道地质超前预报技术在工程进度管 理中的作用
隧道及地下工程超前地质预报技术介绍
► 规模高压涌突水 ， 最大一次达 3 . 3 m 3 /s ， 水头高达 规模高压涌突水， 最大一次达3 /s，
1.4MPa，贯通时总涌水量达 1.63m3/s，致使该隧道 MPa，贯通时总涌水量达1 63m /s， 建设工期达16 年之久； 日本的万之濑(lai) 16年之久 (lai)川引水 建设工期达 16 年之久 ； 日本的万之濑 (lai) 川引水 隧道（ km） 在施工中出现严重涌突水， 隧道 （ 8 . 2 km ） ， 在施工中出现严重涌突水 ， 最大 水量2 /s，水头压力高达1 45MPa 致使5 MPa， 水量2.4m3/s，水头压力高达1.45MPa，致使5次改变 施工方案， 延误工期近2 1992年竣工的辛普伦 施工方案 ， 延误工期近 2 年 ； 1992 年竣工的辛普伦 双孔单线隧道是穿越阿尔卑斯山的第四座特长隧道， 双孔单线隧道是穿越阿尔卑斯山的第四座特长隧道， 施工期间发生的特大规模涌水，涌水量达13 13. /s， 施工期间发生的特大规模涌水， 涌水量达13.4 m3/s， 水温高达 47 ~ 56 ℃ ； 前苏联的贝阿铁路北穆隧道 13. km） 最大涌水量达60 60× /d。 （长13.5km），最大涌水量达60×104m3/d。这些工 程事例表明岩溶和涌突水以及煤层瓦斯等给工程本 身 和 周 围 环 境 造 成 极 大 的 危 害 。 ► 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， 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 工程施工安全的前提， 的重要因素。 的重要因素。
很多人在问， 很多人在问，目前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、 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、准确度怎样？在断层、岩溶、 在工程中该如何选择、准确度怎样？在断层、岩溶、 煤层瓦斯等预报中采取什么样的预报方案比较合适？ 煤层瓦斯等预报中采取什么样的预报方案比较合适？ 结合刚发布一年多的行业标准， 结合刚发布一年多的行业标准，今天与大家共同探 讨。
隧道超前地质预报的方法ppt课件
洞、暗河及其他不良地质时，应适当加深。
.
12
第1节 初步勘探搜集资料
3.钻探过程中遇到地下水，应做好水位记录和观测工作， 探明含水层的位置和厚度，并取样做水质分析，判明对 混凝土的侵蚀性。
4.为了解隧道通过的岩、土的力学性质，应取代表样品进 行试验。
5.对有害矿体和气体，应取样做定性、定量分析。
应对掌子面及掌子面附近开挖段进行详细观察。首 先从岩性、岩体完整性、出水量大小等方面进行大 范围、前后左右对比，宏观把握地层岩性等的变化。 对于地层颜色、软硬程度、节理裂隙发育状况、出 水量与周围岩体发生明显差异的部位，进行重点详 细观察，通过手触、锤击、采集样本详细观察查明 差异的性质，分析造成差异的原因。
明明洞基地的工程地质条件。
（8）查明横洞、平行导坑、斜井、竖井等的
工程地质条件。 .
4
第1节 初步勘探搜集资料
成昆铁路的“一线 天”周围地形地貌
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5
第1节 初步勘探搜集资料
2.地形地貌调查 主要是查明隧道通过地段的山体自然情况。
隧道平面图
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6
第1节 初步勘探搜集资料
3.地层、岩性调查 要查明隧道通过地段的地层时代、地
隧道超前地质预报
主要内容： 1 初步勘探搜集资料
2 地质素描
3 地质超前预报常见方法
第1节 初步勘探搜集资料
一、工程地质调查测绘
1.工程地质技术规范的总要求 （1）查明隧道通过地段的地形、地貌、地层、
岩性、构造。
（2）查明隧道是否通过煤层、膨胀性地层及 有害矿体等。
（3）查明不良地质、特殊地质对隧道通过的 影响，特别是对洞口的位置及边坡、
1地质素描法超前地质预报.
地质卡片
地质素描卡片由 3项内容组成： 1.掌子面地 质信息表；2.掌 子面图像；3.掌 子面地质素描。
轨道工程系
《隧道施工质量检测与验收》
Hale Waihona Puke 预测内容隧道地质素描主要预测内容包括：岩性、地质构造、 岩层产状（走向、倾向、倾角）、褶皱、断裂、节理、断 层、岩脉、溶蚀现象、填充物、地下水信息。地质素描须 在洞身开挖时，一边开挖一边进行。通过对上述内容的编 录描述，目的是为了对已开挖隧道地质情况进行分析，并 对前方地质情况作出科学预测。
轨道工程系
《隧道施工质量检测与验收》
采用工具
地质素描工作常 采用地质罗盘、 地质锤、数码相 机、手电筒等工 具。
轨道工程系
《隧道施工质量检测与验收》
工作现场
地质罗盘测试现场 和掌子面地质图像 拍摄。
轨道工程系
《隧道施工质量检测与验收》
原理特点
隧道地质素描法常常在施工过程中，每次进尺后对掌 子面进行地质编录。一般预报距离为30~50米，采用工 程地质经验的方法进行预报。其特点为，不占用施工时间， 根据地质工程师丰富的经验推断掌子面前方地质概况，但 一般来说，经验法还需要其他物探手段验证。
轨道工程系
《隧道施工质量检测与验收》
The End 怎么样，你学会了吗？
地质素描法超前地质预报
含义
轨道工程系
隧道地质素描法，即为隧道掌子面地质编录预 测法，是对隧道掌子面及周边围岩的地层岩性、地 质构造、结构面的产状及裂隙出水、夹泥等地质情 况记性直接描述的方法。主要通过描述围岩的变化 来分析预测掌子面前方的地质情况。下图为隧道施 工中常常用到的地质素描卡片样例。
《隧道施工质量检测与验收》
[PPT]隧道超前地质预报技术(TGP预报)_ppt
![[PPT]隧道超前地质预报技术(TGP预报)_ppt](https://img.taocdn.com/s3/m/80ea0644c850ad02de80415c.png)
隧道地质超前预报技术隧道地质超前预报技术前言一、TGP隧道地质预报观测系统二、TGP预报的基本原理三、隧道地震波预报与存在的问题四、TGP隧道地质超前预报技术五、TGP地质预报工程实例前言前言地质超前预报的作用与定位隧道工程巨大：高速铁路、公路、地铁、水电、矿山开采及军事等工程施工勘察延伸：弥补隧道勘察工作深度的不足1)地质灾害预报2)隐伏不良地质体预报3)围岩地质条件预报宜万铁路别岩槽隧道＋422大突水的溶腔规模：隧道长3721米，F1导水断层长483米，雨季有350米水压差，日最大涌水量28.6万立方米。
宜万铁路野三关隧道暗河岩溶溶腔规模：溶岩大厅断层连通岩溶构造水，一个半小时内突水15万立方，泥石量5万立方米。
前言前言齐岳山隧道掘进过程发现的岩溶构造溶腔近200处，危及安全的有22处，其中发生5次大事故，最大瞬间突水流量每小时达5.2万方。
前言五爪观隧道中的暗河前言龙鳞宫隧道的巨型岩溶溶腔前言掌子面突泥前言福建某公路隧道断层大塌方前言宜万铁路岩溶突水后调查的地质剖面前言岩溶空腔规模大，延展70多米宜万铁路岩溶突水后调查的地质剖面前言岩溶溶腔与构造的连通性好宜万铁路岩溶突水后地质调查剖面图前言突水突泥反映岩溶水、构造水具有水头压力。
以上地质问题与超前预报中的地震波存在何等关系？一、TGP预报的基本原理1,平(大)界面型地质：构造面、岩性接触面、规模溶洞条件：界面规模大于波长应用：反射波2,点（小）界面型地质：溶洞、溶腔、平界面上的突变点条件：规模小于波长应用：绕射波以岩体具有的波速、波长、和频率予以说明有序排列条件下：随地质界面与隧道夹角的变化，地震回波时距曲线形态变化的演示。
排列与界面平行条件二、TGP隧道地质预报观测系统排列布孔洞轴线方向有序排列，孔中激发，孔中三分量接收，多波全震相分析。
排列方式观测有利根据地震波传播的时距关系分析断面与隧道正交地震回波时距曲线形态有序排列条件下：在构造与隧道正交条件下，地震回波的“时~距”曲线形态如上。
隧道超前地质预报(地质雷达)
隧道超前地质预报（地质雷达）目录1 概况............................. - 1 -2物探方法基本原理 ................. - 1 -2.1 基本原理............................................ - 1 -2.2 探地雷达在勘查中的基本参数........ - 2 -2.2.1 电磁脉冲波旅行时............... - 2 -2.2.2 电磁波在介质中的传播速度- 3 -2.2.3 电磁波的反射系数............... - 3 - 2.3 数据处理方法................... - 3 -2.3.1 距离归一化................................... - 3 -2.3.2确定波速........................................ - 3 -2.3.3 水平和垂直滤波........................... - 4 -3 设计文件描述的预报段地质条件..... -4 -4 掌子面地质编录及地质分析......... - 4 -5 探底雷达测试与结果分析........... -6 -5.1 测线的布置................. - 6 -5.2 数据处理结果............... - 7 -5.3解译分析................... - 8 -6.结论和建议....................... - 9 -附件一：掌子面地质编录表.......... - 10 -1 概况###隧道为@@@@高速公路G7标段的在建隧道。
隧道位于@@市@@县@@村@@沟右岸。
隧址区属后龙门山推覆构造带，围岩岩性主要为钙质千枚岩、凝灰千枚岩、石英千枚岩。
因受构造影响，岩体局部（一般为不同岩性接触带）片（劈）理极发育，岩石呈薄片状、碎片状结构，岩质极软，破碎。
隧道超前地质预报
3、顺层 隧道进口代表性岩层产状为N10° W/24°NE，倾向线路左侧，视倾角为23°，线路右 侧边坡顺层，隧道开挖易发生垮塌。 隧道出口代表性岩层产状为N40°E/15°SE，倾向线路大里程，视倾角为15°，仰坡顺
《DK21+545 新太阳庄隧道设计图》： 五、不良地质及特殊岩土
（一）不良地质
可能发生突泥涌水的地段，超前钻探应设孔口管和止水装置,防止高压水突 出。
中铁二局贵南客专贵州段工程项目经理部
贵南客专贵州段工程项目经理部二工区质量部 迎难而上 贵在坚持
1.4 超前地质预报类型
1.4 .3 物探法 物探法包括地震波法(负视速度法、地震波反射法、反射地震层析成像法、
地震CT成像和陆地声纳法等）、声波法(水平声波剖面法、声波层析成像法等)、 电磁波反射法(地质雷达等)、电法和红外探测等。。
6、有害气体 隧道洞身DK20+410～+610段穿过含煤层地层。 瓦斯压力：参考临近贵广资料，推测隧道洞身段含煤地层瓦斯压力值约为0.36MPa。 瓦斯含量：参考临近贵广资料，瓦斯含量计算值为3.2m³/t，生产矿井瓦斯相对涌出量为 3.96 m³/t.d。 考虑隧道区具体情况煤层瓦斯含量采用3.58m/t，含炭泥岩0.1m³/t，该段 属于低瓦斯隧道。
地震波反射法、负视速度法适用于各种地质条件，对断层、软硬岩接触面等 面状结构反射信号较为明显。每次预报的距高宜为100m～150m,连续预报时，前 后两次应重叠10m以上；
隧道之超前地质预报技术体系
隧道之超前地质预报技术体系
前言
• 广义的超前地质预报技术，即综合超前地质预 报技术。它包括隧道隧洞所在地区地质分析与 宏观预报、隧道隧洞的洞身不良地质体超前预 报、超前钻探和重大施工地质灾害临近警报四 大部分。其中，隧道隧洞的洞身不良地质体超 前预报（即狭义超前地质预报）又分为长期超 前地质预报、短期超前地质预报两种预报形式 和预报步骤。 由于涵盖内容太多，本文只能简介如下。
隧道之超前地质预报技术体系
TSP-202 与 TSP-203 预 报 精 度 的 比 较 ， 已 被 山 西 “雁们关隧道”中外学者分别采用TSP-202和TSP203的超前地质预报的实践所证实。
在瑞士、英国、法国和日本等发达国家的隧道 隧洞施工中，已普遍采用TSP进行超前地质预 报工作，特别是TBM机械化施工，TSP已成为 TBM的“孪生弟兄”，据国外资料统计，它可为 隧道隧洞施工增收节支总经费的20%。
隧道之超前地质预报技术体系
一、隧道隧洞所在地区 地质分析与宏观预报
• 隧道隧洞所在地区不良地质宏观预报，是以深 入的地面地质调查为基础，通过区域不良地质 分析方法，宏观预报洞体施工可能遇到的不良 地质类型、规模、大约位置和方向，宏观预报 施工地质灾害的类型和发生的可能性。 只有在宏观预报的原则指导下，才能更准确、 更有效地实施洞体不良体地质超前预报和施工 地质灾害监测、判断及临近警报等后续预报工 作。所以，宏观预报是施工地质灾害超前预报 不可或缺的、第隧道一之超道前地工质预序报技。术体系
隧道之超前地质预报技术体系
目 前 ， TSP 共 开 发 出 TSP-201,TSP-202 和 TSP-203 共 三 个 系 列 ， 其 中 TSP-202 和 TSP-203在国内外最为普及。TSP-202和 TSP-203的最主要区别在于成果的解译手 段和精度：
隧道地质超前预报技术-ppt
云雾山隧道“617、526溶腔”突
水涌砂：2008年7月21日，隧道出口 DK245+645超前探孔时发生突水涌
砂，瞬间涌水量达780方/小时，涌
砂约1000方，涌水造成Ⅰ线淹井 1035m、Ⅱ线淹井710m。
8月26日完成抽水及清砂。
9月6日，10#横通道超前探孔时 又发生突水涌砂，再次造成淹井。
齐岳山隧道出口F11断层超前探孔涌水
齐岳山隧道出口PDK366+195高压水
2004年5月31日，齐岳山隧 道平导施工至PDK361+870处，采
用超前炮眼孔进行超前探测时，
探孔中射出高压水，射程5m，单 孔涌水量60方/小时。 随后加强探测：前方发育充 水溶槽，溶槽由左上向右下发育，
最大宽度12m。测试水压力为
2007年8月4日晚，野三关隧道出口I线DK124＋
602掌子面爆破、排险后正常出碴，5日凌晨0:57分，
出碴接近尾声时，装载机司机突然发现掌子面后右
侧向上涌水，随即撤离出井报警。 之后，突发大规模突水突泥，峰值涌水量30万 方/小时，持续30分钟后稳定，总突水量15.1万方， 突泥石5.35万方。
位置、产状和规模;
通过地质界面、地质体投射技术求得其穿过隧道
的位置、规模等,从而对整座隧道的工程地质状况有
一个宏观的把握,并确定预报的重点区段。
Site Geology investigation
(现场地调查)
Geology investigation
隧道施工掌子面地质素描是超前地质预报 技术中最基本的一种方法,可根据掌子面的地质 变化趋势来推测前方地质情况。
等，评判其危害程度，提出施工方案对策。
隧道超前地质预报
Cost in USD 70,000.00 60,000.00 50,000.00 40,000.00 30,000.00 20,000.00 10,000.00 0.00 200
Core drill TBM Core drill D&B Percussion drill TBM Percussion drill D&B Georadar TBM Georadar D&B TSP 203 TBM TSP 203 D&B
TSP 203隧道超前地质预报系统
Amberg Measuring Technique
前言
隧道是修建在地下的 隐蔽性建筑工程。 隐蔽性建筑工程。隧道地 质情况令人意想不到，随 质情况令人意想不到， 时会出现令人吃惊的各种 形状和不同规模的地质体 ，由于岩层的工程地质特 性的变化， 性的变化，容易发生各种 突发事故，造成建设成本 突发事故， 的增加、 的增加、人员和设备的伤 工期延误等。 害、工期延误等。
Amberg Measuring Technique
成本对比
Cost comparison for prediction methods in TBM and D&B headings
TSP 203 D&B TSP 203 TBM Georadar D&B Georadar TBM Percussion drill D&B Percussion drill TBM Core drill D&B Core drill TBM
掌 子 面
TA 岩
炮 点 接 收 点 TSP 203 隧 道 地 震 预 报 原 理
层
Amberg Measuring Technique
隧道工程-工程地质勘测及超前预报
38
超前地质预报
自形成一个塑性回滞环，如图所示。
隧道工程
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围岩的工程性质
三、岩体的强度
岩体的强度要比岩石的强度低得多，并具有明显的各向
异性。一般情况下，岩体的抗压强度只有岩石抗压强度的 70～80％，结构面发育的岩体，仅有5～10％。和抗压强度一 样，岩体的抗剪强度主要也是取决于岩体内结构面的性态， 包括岩体的力学性质、充填状况、产状、分布和规模等；同
时还受剪切破坏方式所制约。
隧道工程
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围岩的工程性质
四、岩体的构造—力学特性
岩体是由下述几部分构成的： a) 不同尺寸和类型的岩块；
b) 结构面；
c) 岩块间的充填物。
隧道工程
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围岩的工程性质
从岩体构造—力学特性上看，大体上可分为无裂隙岩 体和裂隙岩体两大类。地下工程在多数情况下是修筑在裂 隙岩体中的。裂隙岩体的地质构造特征是结构面的存在。 岩石只是岩体构成的一部分，它的性质不能代表岩体
隧道工程
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围岩的工程性质
六、岩体的流变特性
流变包括两方面：一种是指作用的应力不变， 而应变随时间增长，即所谓蠕变；另一种则是作用 的应变不变，而应力随时间而衰减，即所谓松弛。
隧道工程
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围岩的工程性质
七、岩体结构分类及其破坏特征
工程地质学中把岩体划分为四大种结构类型： Ⅰ.整体结构、块状结构 Ⅱ.层状结构、板状结构
Ⅲ.碎裂结构、镶嵌结构、层状碎裂结构
Ⅳ.散体结构
隧道工程
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超前地质预报
超前地质预报:是地质勘察工作在施工阶段的延续，
是在复杂地质情况工程安全事故多发条件下，为满 足施工安全的需要而新兴的一门学科，是工程地质 学的一部分，是覆盖物理探测、地质、钻探、试验 等专业的一个综合学科。
隧道超前地质预报(地质雷达)
隧道超前地质预报（地质雷达）2物探方法基本原理2・1基本原理 (1)2.2探地雷达在勘查中的基本参数 (2)2.2.1电磁脉冲波旅行时 .................... -2 - 2・2・2电磁波在介质中的传播速度∙3∙ 2・2・3电磁波的反射系数 ............. -3 -2.3数据处理方法 ............................................. -3 - 2・3・1距离归一化 (3)2・3・2确定波速 ........................................2・3・3水平和垂直滤波目录-4 -- 4 -—6 -—6 --8 --IO-............................................................................ -4 -3设计文件描述的预报段地质条件4掌子面地质编录及地质分析・・・・5⅛MWi⅛MM⅛⅛⅛i)<......5・1测线的布置・・5.2数据处理结果5.3解译分析・・•・...................................................图1 探地雷达电磁波传播示意图a图2 探地雷达电磁波传播示意图b一般，岩体.混凝土等的物质的相对介电常数为4-8,空气相对介电常数为1, 而水体的相对介电常数高达81,差异较大，如在探测范围内存在水体、溶洞.断层破碎带，则会在雷达波形图中形成强烈的反射波信号，再经后期处理，能够得到较为清晰的波形异常图。
在众多地质超前预报手段中，使用探地雷达预报属于短期预报手段，预报距离与围岩电性参数、测试环境干扰强弱有关。
一般，探地雷达预报距离在15~35米。
2.2探地雷达在勘查中的基本参数2. 2.1电磁脉冲波旅行时t = √4Z2 + X2Iv≈ 2z∕v式中：Z-勘査目标体的埋深；X■发射.接收天线的距离（式中因z>x,故X可忽略）；V-电磁波在介质中的传播速度。