超前地质预报技术
水利水电工程隧道施工超前地质预报技术规程
水利水电工程隧道施工超前地质预报技术规程1. 引言1.1 背景水利水电工程隧道施工过程中，地质条件是一个重要的考虑因素。
超前地质预报技术的应用能够为工程提供准确的地质情况信息，从而指导施工作业的顺利进行。
1.2 目的本技术规程旨在规定水利水电工程隧道施工超前地质预报的技术要求和操作规程，保障工程质量和安全。
1.3 适用范围本技术规程适用于各类水利水电工程隧道施工过程中的超前地质预报工作。
2. 超前地质预报的概述2.1 定义超前地质预报是指在隧道施工前，通过分析地质勘探资料、地质统计和井孔资料等来预测隧道内地质结构和地质构造的技术方法。
2.2 目的和意义超前地质预报的主要目的是提前对隧道内的地质情况进行预估，为施工过程中的安全措施和技术措施提供科学依据，降低施工风险。
2.3 方法和步骤超前地质预报主要包括以下步骤： 1. 收集地质勘探资料 2. 分析地质构造 3. 预测岩体的力学性质 4. 预测隧道内的水文条件 5. 制定超前地质预报报告3. 超前地质预报技术规程3.1 地质勘探资料的收集和分析3.1.1 地质勘探方法1.钻探2.地震探测3.影像扫描3.1.2 地质构造分析1.解读岩层的构造类型2.判断断层的性质和活动程度3.分析岩体的变形特征3.2 岩体力学性质的预测3.2.1 岩石类型和强度1.对不同类型的岩石进行分类2.预测岩石的力学强度3.2.2 岩体应力状态1.分析地应力特征2.预测应力释放的规律3.3 隧道内水文条件的预测3.3.1 水文地质分析1.局部地下水位的测定2.地下水流量和水质的评估3.3.2 水文模型的建立1.基于地下水位和水流数据建立水文模型2.预测隧道施工过程中的水文变化3.4 超前地质预报报告的编制3.4.1 报告内容要求1.对地质情况进行详细描述2.提出合理的施工建议3.4.2 报告的评审和审批1.对报告进行评审2.确认报告的准确性和可行性4. 结论超前地质预报技术规程是水利水电工程隧道施工过程中的重要指导文件，通过合理的预测和分析能够预先发现可能的地质问题并提前采取相应的应对措施，确保工程的安全和质量。
超前地质预报
中铁西南科学研究院地质预报中心：
隧道施工地质灾害对施工人员、施工机具造成的安全威胁，一直是隧道及地下工程界期待解决的问题。隧道 施工地质超前预报研究的主要任务就是探测隧道施工掌子面前方不良地质体的分布，预测因不良地质体存在可能 引发的隧道地质灾害。
从上世纪八十年代始，我们结合大瑶山隧道、天马山隧道，首先在我国开展地质声学法隧道地质超前预报技 术研究(图1)，开展“隧道施工掌子面前方不良地质预报技术”-声波反射法研究(1990～1995年)，提出了HSP水 平声波剖面法隧道施工地质预报的理论和技术，该课题于1995年12月通过铁道部科技成果鉴定，并于1997年获铁 道部科技进步三等奖(图2)。
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超前地质预报
对掌子面前方及其周边的围岩与地层情况做出超前预报
目录
01 物探方法
03 高密度电法
02 超前预报
超前地质预报或隧道超前地质预报(Tunnel Geological Prediction/Prospecting)，是在隧道开挖时，对 掌子面前方及其周边（主要是铁路隧道）的围岩与地层情况做出超前预报。
TST地质超前预报技术具有如下优点：
1. TST隧道超前预报技术是国内外唯一的实现了地下三维波场识别与分离的超前预报技术，有效消除侧向波 和面波干扰，保证成像的真实性；
2. TST是唯一的实现了围岩波速精确分析的超前预报技术，保证构造定位的精确性；
3. TST是建立在逆散射成像原理基础上的超前预报技术，与传统的反射地震技术相比具有更高的分辨率。同 时运用了地震波的运动学和动力学信息，不但可精确确定地质构造的位置，同时获得围岩力学性状的空间变化；
所获荣誉2002年至今，结合辽宁大伙房水库引水工程和锦屏电站引水隧洞TBM施工情况，进一步开展掘进机 施工条件下HSP与波反射法预报研究，以及国家自然科学基金项目“高压大流量岩溶裂隙水与不良地质超前预报 与治理”之子项-岩体温度法隧道施工掌子面前方涌水预报研究；其中，“TBM突破不良地质地段的地质超前预报 及施工预案研究”在“利用TBM刀具切割岩石激发的信号作为HSP声波反射法预报的激发信号，以及适合于TBM施 工的水工隧洞围岩分级修正模型等方面取得明显的创新性，对TBM快速通过不良地质地段及安全施工提供了技术 保障，其TBM超前地质预报技术达到国际先进水平”。
隧道施工超前地质预报技术规程
隧道施工超前地质预报技术规程隧道施工超前地质预报技术规程是指在隧道施工过程中，通过对地质情况进行预测和预报，提前采取相应的施工措施，以确保施工的安全和顺利进行的规程和指导文件。
隧道施工超前地质预报技术的目的是为了避免因地质条件不明导致的施工事故和延误，提高施工效率和质量。
地质预报是在隧道施工前对地质情况进行调查和分析，通过采集地质资料、进行现场勘察和实验，利用地质力学等相关理论和方法，预测隧道穿越地层的性质和变化趋势，确定施工所面临的地质风险和难点，为施工方案的制定和施工工艺的选择提供依据。
超前地质预报技术是指在隧道施工过程中，通过实时监测和分析地质变化，及时掌握地质情况的变化，预测可能出现的地质灾害和地质问题，为施工方提供及时的预警和决策支持。
超前地质预报技术主要包括地质勘探、地质监测和地质预警等方面的内容。
地质勘探是通过采集地质样品、进行地质钻探和地质测量等方法，获取隧道所经过地层的地质信息。
地质勘探的目的是为了了解地层的岩性、构造、断层、裂隙、地下水等情况，判断地质条件的稳定性和可行性。
地质监测是通过在隧道施工过程中设置监测点和监测设备，对地表和地下的地质变化进行实时监测和记录。
地质监测的内容包括地表沉降、地下水位变化、地下应力变化等，通过监测数据的分析和比对，可以了解隧道周围地层的变化情况，及时预警可能出现的地质灾害和地质问题。
地质预警是在地质监测数据发生异常时，通过数据分析和模型计算，预测可能出现的地质灾害和地质问题，并向施工方提供预警信息和建议。
地质预警的目的是为了确保施工的安全和顺利进行，及时采取相应的措施，防止事故的发生。
隧道施工超前地质预报技术规程是在实践中总结和归纳出来的经验和方法，它对隧道施工的安全和效率具有重要的意义。
通过合理的地质预报和超前地质预警，可以减少隧道施工的风险和难度，提高施工的质量和效益。
在制定隧道施工超前地质预报技术规程时，需要充分考虑地质条件的复杂性和不确定性，结合施工过程中可能出现的地质问题和难点，制定相应的预报和预警措施。
地质超前预报的方法
地质超前预报的方法
地质超前预报是一种通过研究地质现象、地壳变动等手段提前预测地质灾害的方法。
以下是几种常用的地质超前预报方法：
1. 地震预报：通过研究地震活动规律、地壳运动等因素，预测地震的发生时间、地点和强度等，并采取相应的防灾措施。
2. 地质灾害预警：通过对地质灾害危险区域的监测和预警系统的建立，实时监测地质灾害的动态变化，及时向相关部门和民众发布预警信息，提前采取防护措施。
3. 地质雷达：利用地质雷达设备对地下构造进行探测，通过测量反射波的强度和时间差等信息，分析地层结构，预测地质灾害的发生和发展趋势。
4. 地质电阻率法：通过测量地下岩层的电阻率差异，分析地下构造和孔隙情况，预测地质灾害的潜在风险。
5. 地质探查：进行地质勘探和地质调查，获取地质信息并进行分析，以了解地层变化、岩石质量等情况，从而预测可能发生的地质灾害。
6. 气象预报：地质灾害往往与天气和气候有关，通过气象预报可以预测降雨量、强风等天气现象，从而预测地质灾害的潜在风险。
这些方法的应用可以帮助地质学家和相关部门提前发现地质灾害的迹象，及时采取措施避免或减轻损失。
但需要注意的是，地质超前预报并非完全准确，仍存在一定的误差，因此还需结合其他方法和技术进行综合分析和判断。
超前地质预报
超前地质预报一、预报内容1.地层岩性预测预报，特别是对软弱夹层、破碎地层、煤层及特殊岩土的预测预报。
2.地质构造，特别是对断层、节理密集带、褶皱轴等影响体完整性的构造发育情况的预测预报。
3.不良地质，特别是溶洞、人为坑洞、瓦斯等发育情况的预测预报。
4.地下水，特别是对岩溶管道水、富水断层、富水褶皱轴、富水地层中的裂隙水等发育情况的预测预报。
二、预报方法隧道工程超前预报采用地质调查法、地震波反射法、加深炮孔探测法、超前地质钻探法及地质雷达探测法进行综合预报。
在地质调查法的基础上,采用地震波反射法进行中长、长距离探测；采用超前地质钻探进行验证,钻探孔数2个,深度30〜50m；釆用加深炮孔探测法进行短距离预报；并采用地质雷达探测法及物探红外探测法对断层破碎带、软弱岩层变化带及可溶岩地段进行探测。
超前预报工作如下：1.全隧道进行地质素描,隧道岩性变化点、构造发育部位等复杂、重点地段应每循环进行一次素描,其他地段不应超过10m进行一次素描（或每循环一次也可）;2.地震波反射法探测：地震波反射法连续预报时前后两次应重叠10m以上,每次预报距离100〜150m。
隧道区域内软弱破碎地层或岩溶发育区,每次预报距离应为100m左右；岩体完整的硬质岩地层每次可预报150m。
3.超前地质钻探：在随道区内富水软弱断层破碎带,富水岩溶发育区,重大物探异常区等地质条件复杂地段必须使用,确保施工的安全性。
超前水平钻探每循环钻孔长度不应小于30m,连续预报时前后两循环孔应重叠5〜8m。
可能发生突泥涌水的地段,超前地质钻探应设孔口管和止水装置,防止高压水突出。
富水软弱断层破碎带、岩溶发育区、重大物探异常区等地质复杂地段应釆用超前水平钻探为主的综合方法预报前方地质情况。
4.每个循环应采用加深炮孔探测法进行短距离探测的,一般情况布置5个加深炮孔,当出现不同地层分界,断层破碎带或预报可能出现地质隐患时,布置8个加深炮孔；当釆用上半断面开挖时,相应炮孔为3〜5个；炮孔孔径50 mm,孔深5〜8m。
超前地质预报技术交底
利用在隧道开挖工作面上的炮眼钻孔加深来探测前方围岩的地质情况，在每一循环钻设炮眼时布设3~5个钻孔加深3m以上作为探测孔。
根据不同地质条件及其不同的要求，将钻探法分类，如下表：
超前地质预报钻探分类表
钻探类型
适用条件
适用风险等级
主要手段
ZT-1
所有段落
坍方风险为高度、变形风险为中度
加深炮眼（5孔）
本段根据不同地质情况，结合不同风险等级采取不同的物探方法组合措施，如下表：
超前地质预报物探分类表
物探类型
适用条件
适用风险等级
主要物探手段
WT-1
软弱夹层，非可溶岩与可溶岩接触带，地表物探异常带、差异风化带及可能出现其它不良地质体。含炭（煤）地层。
坍方风险及变形风险为中度
TSP203
WT-2
非可溶岩地段断层及其破碎带、可溶岩岩溶中度发育地段、可能出现的节理密集带。
（2）电磁波反射法：采用地质雷达探测，利用电磁波在隧道开挖工作面前方岩体中的传播与反射，根据传播速度和反射脉冲波走时进行超前地质预报的一种物探方法，主要用于岩溶探测，亦可用于断层破碎带、软弱夹层等不均匀体的探测，每25m一次，一次范围为30m，两次重叠长度应在5m以上。
（3）红外探测法：根据一切物质都在向外辐射红外电磁波的原理，通过接收和分析红外辐射信号进行超前地质预报的一种物探方法。主要适用于定性判断探测点前方有无水体存在及其方位，不能定量给出水量大小等参数，每25m一次，一次范围为30m，两次重叠长度应在5m以上。
2. 超前地质预测预报的方法及其内容
根据具体隧道地质情况、风险源及其风险等级，采取不同的超前探测方法，分别为地质调查法、物探法及超前钻探法。
2.1 地质调查法
隧道施工超前地质预报技术规程
隧道施工超前地质预报技术规程1. 引言隧道工程作为国民经济发展和城市建设的重要组成部分，在现代社会中具有重要的交通、供水、排水、能源等功能。
然而，地质条件的复杂性和难以预测性使得隧道施工过程中遇到的地质灾害风险较大。
为了提高施工效率、降低风险，隧道施工超前地质预报技术成为一个重要的研究方向。
本规程旨在对隧道施工超前地质预报技术进行规范，明确预报技术的目的、原则、方法和应用要求，为隧道施工工程师提供参考和指导。
本规程适用于隧道施工的超前地质预报，包括地质勘探、地质预报、监测预警等方面。
2. 技术目的隧道施工超前地质预报技术的目的在于通过地质勘探、地质预报和监测预警，准确预知隧道施工过程中可能遇到的地质灾害和地质构造，为施工进度的合理安排和工程安全的保障提供技术支持。
通过超前预报，可以减少施工风险，提高施工效率，降低工程成本。
3. 技术原则3.1 安全第一原则隧道施工超前地质预报技术应以工程安全为首要原则。
在预报过程中应注重数据的准确性和可靠性，避免因预估结果不准确而引发事故。
3.2 综合利用原则隧道施工超前地质预报技术应综合利用各种信息源，包括地质勘探、地质调查、岩石力学测试、地震监测等多种手段，以提高预报的准确性和可靠性。
3.3 动态监测原则隧道施工超前地质预报技术应采用动态监测手段，不断跟踪地质情况的演变过程，及时发现异常变化和潜在地质灾害，为施工决策提供及时有效的依据。
3.4 风险评估原则隧道施工超前地质预报技术应结合地质风险评估，对可能遇到的地质灾害进行预测和评估，从而在施工过程中采取相应的风险控制措施。
4. 技术方法4.1 地质勘探方法地质勘探是隧道施工超前地质预报的基础工作。
应综合分析地质、水文、地震等信息，选择合适的勘探方法，包括钻孔、探槽、地震勘探等，获取地下地质和水文信息。
4.2 地质预报方法地质预报是根据地质勘探资料和现场观测，对隧道施工过程中可能发生的地质灾害进行预测。
包括：•对地质构造进行分析，判断其对施工的影响；•对围岩的岩性、结构、变形特性等进行预测；•对可能遇到的地质灾害进行识别和评估。
隧道施工超前地质预报技术规程
隧道施工超前地质预报技术规程1. 引言隧道施工是一项复杂而具有风险的工程，地质条件对隧道的施工和运行安全起着至关重要的作用。
为了有效地预测隧道施工过程中可能遇到的地质问题，提高隧道施工的安全性和效率，超前地质预报技术规程应运而生。
本文将详细介绍隧道施工超前地质预报技术规程的相关内容。
2. 超前地质预报技术规程的目标超前地质预报技术规程的目标是通过科学合理的方法，准确预测隧道施工过程中可能遇到的地质问题，提高施工效率和安全性。
具体目标包括： - 提供准确、可靠的地质信息，为隧道设计和施工决策提供依据； - 预测可能出现的地质灾害风险，采取相应措施降低风险； - 提高隧道掘进速度，节约施工成本； - 保证隧道施工和运营安全。
3. 超前地质预报技术规程的内容3.1 地质调查在隧道施工前，必须进行详尽的地质调查，包括地质勘探和地质灾害调查。
地质调查的目的是获取准确的地质信息，为超前地质预报提供依据。
地质调查应包括以下内容： - 地质构造、岩性、断裂和褶皱等地质特征； - 岩层倾角、岩性变化和断层走向等岩层信息； - 水文地质条件，包括水位、渗透性和含水层等； - 地下水情况，包括水源、水流方向和水量等； - 可能存在的地质灾害风险，如滑坡、塌陷等。
3.2 超前地质预报方法超前地质预报方法是指通过分析已有的地质信息，预测隧道施工过程中可能遇到的问题。
常用的超前地质预报方法包括： - 岩体分类法：根据岩体特征将隧道区域划分为不同类别，并对不同类别采取相应施工措施； - 地应力分析法：通过测量地应力和岩石力学参数，预测可能出现的岩体破坏和顶板下沉等问题； - 水文地质分析法：分析地下水位、渗透性和含水层等因素，预测可能出现的涌水和泥水喷射等问题； - 断层活动性分析法：通过断层的形态、位移和活动性评价，预测可能出现的断层滑移和断层带变形等问题。
3.3 超前地质预报报告根据超前地质预报结果，编制超前地质预报报告。
隧道地质超前预报技术-
宜万铁路隧道突水事故
位于巴东县野 三关镇的大山深 处，全长3.65公 里，所处山体岩 溶发达、水系丰 富，地质结构异 常复杂，是沪蓉 西高速公路最为 艰难的关键控制 性施工项目。
野三关隧道８.５突水突泥及整治
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。
The results of a rockburst in an underground mine in brittle rock subjected to very high stresses
（3）块状围岩的掉块、崩坍破坏： 主要是受到不同结构面相互组合所控制
宜万铁路隧道发生岩崩 载有30人客车被埋
什么是隧道超前地质预报 ？！
隧道超前地质预报：就是利用 一定的技术和手段收集隧道所在岩 体的有关资料，并运用相应的理论 和规律对这些资料进行分析、研究 ，从而对施工掌子面前方岩体情况 或成灾可能性做出预报。
地质预测预报设备表
地质超前预报的提出
我国目前正在进行的大规模的基础设施建设中，包括有大 量的铁路、公路、引水等隧道（隧洞）建设，其中有不少隧道 处在复杂岩性、构造、高地应力地区，有些地区甚至被专家称 为“地质博物馆”。
隧道地质超前预报 技术-
一、地质超前预报的提出
隧道是修筑在岩体、土体或水底的，两端有 出入口的，供车辆、行人、水流、及管线等通过 的通道。
包括交通运输方面的铁路、道路、水（海） 底隧道和各种水工隧洞。
隧道设计及施工之前，要对拟建隧道工 程地段的工程地质条件进行详细勘察；
但由于岩体的复杂性，使得勘察所获得 的资料及隧道开挖后实际揭露出来的情况可 能会有较大的出入。
培训课件：超前地质预报
02
技术创新与研发
随着科技的不断发展，新的技 术手段和设备将被不断研发和 应用，如更高分辨率的地球物 理勘探设备、人工智能和机器 学习算法等，这些新技术将有 助于提高超前地质预报的准确 性和可靠性。
03
大数据和云计算的 应用
大数据和云计算技术的发展为超 前地质预报提供了新的可能，通 过处理和分析大量的数据，可以 更深入地了解地下地质情况，提 高预测的精度和可靠性。
隧道超前地质预报案例
01
隧道超前地质预报概述
隧道超前地质预报是指在隧道施工前，对隧道掘进前方及周围一定范围
内的地质情况进行探测和预测，为隧道施工提供科学依据。
02 03
隧道超前地质预报方法
隧道超前地质预报主要采用地质调查、地球物理勘探和钻探等方法进行 。其中，地球物理勘探具有快速、无损、高效等优点，是隧道超前地质 预报的主要手段。
收集资料
总结词
全面、准确、及时
详细描述
收集施工区域内的地质、水文、气象等资料，以及类似工程经验和教训，确保资料的全面、准确和及 时。
编制方案
总结词
科学、合理、可行
详细描述
根据现场踏勘和收集的资料，编制超前地质预报方案。方案应科学、合理、可行，并明 确预报方法、技术要求和安全措施。
实施预报
总结词
目的
确保工程安全、顺利进行，避免因地 质条件不良而导致的工程事故和损失 。
工作原理
1
利用地质勘探、地球物理勘探等方法获取地质信 息。
2
通过分析地质信息，结合工程设计和施工要求， 预测和评估施工区域或沿线的地质条件。
3
根据预测和评估结果，制定相应的工程措施和应 急预案，确保工程安全、顺利进行。
超前地质预报方法介绍
2.3 超前地质预测预报的方法为保证隧道的顺利施工，防止地下水发育地段突水、突泥的发生，防止地表水、地下水流失，确保隧道施工安全，需要采取有效措施对隧道掌子面地质情况进行较为准确的预测预报，根据隧道的具体情况，判定超前地质预报内容并纳入工序管理之中。
经过超前地质预报，在开挖后对地质条件再次认知，通过比照反馈信息和分析，逐步提高对围岩的预报判释的准确性。
超前地质预报的工作程序参见图2图2 超前地质预报工作内容程序图2.3.1地质素描地质素描预测法分为岩层岩性及层位预测法、条带状不良地质体影响隧道长度预测法以及不规则地质体影响隧道长度预测法三种。
对掌子面已揭露出的岩层进行地质素描〔观察岩石的矿物成分及其含量，结构构造特征和特殊标志〕，给予准确定名，测量岩层产状和厚度。
测量该岩层距离已揭露的标志性岩层或界面的距离，并计算其垂直层面的厚度。
将该岩层与地表实测地层剖面图和地层柱状图相比，确定其在地表地层〔岩层〕层序中的位置和层位。
依据实测地层剖面图和地层柱状图的岩层层序，结合TSP探测成果，反复比较分析，最终推断出掌子面前方一定范围内即将出现的不良地质在隧道中的位置和规模。
施工过程中，每次爆破后由地质工程师进行地质素描，内容包括掌子面正面及侧面稳定状态、岩层产状、岩性风化程度、节理裂隙发育程度〔产状、间距、长度、充填物、数量〕、喷射混凝土开裂、掉块现象、涌水情况、水质情况、水的影响、不良气体浓度等。
同时定期对地表水文环境进行观测和监测记录，及时了解隧道施工对地表水的影响，确定施工控制措施，最终做出掌子面地质素描图和洞身地质展示图。
及时对洞内涌水进行水质分析和试验，提交分析和试验结果，对影响隧道衬砌结构的水质提出处理意见，上报技术部门，以利采取有效的防护措施。
主要针对地下水发育地段的断层破碎带及其影响带、岩层接触带、构造及发育带2.3.超前物探长距离超前物探：首选方法为TSP203地质探测仪〔探测距离约200m〕，比照方法为水平钻孔超前探测。
超前地质预报技术方案
超前地质预报技术方案I. 背景地质预报是矿山生产中的重要环节，其意义在于提前预测和评估人工开采过程中可能出现的地质问题（如岩爆、冲击地压、水文地质等），进而制定针对性的预防控制措施，保障矿山安全高效生产。
然而传统的地质预报方法主要依靠经验和主观判断，存在误差和不足。
随着科技的发展，尤其是地质、地球物理、测绘等领域技术的不断进步，能够开发出更加先进的地质预报技术，提高预报精度和准确度，更好地应对复杂的地质环境和工程条件，进一步保障矿山生产安全。
II. 技术内容本方案的技术内容主要包括以下方面：1. 地质勘查技术（1）地震勘探技术：通过测定地下岩石体的弹性波速度、密度等特征参数，分析岩体结构、岩性、裂隙分布等信息，为进一步的钻掘、爆破等作业提供精确的数据支撑。
（2）电磁探测技术：通过测定地下岩石体的电阻率、电磁感应等参数，分析地下结构状况、岩体内部构造特征，识别矿体位置、大小、形态等信息。
2. 地质分析技术（1）三维地质建模：通过采用地质、地球物理、测绘等技术手段获取的各类数据，建立真实、全面、精确的地质模型，模拟地下岩石体的结构、岩性、裂隙分布、水文地质等特征，为后续的工程设计、施工过程提供科学依据。
（2）人工智能技术：采用深度学习、机器学习等算法，通过大量的数据分析和模型训练，构建可靠的地质预报模型，预测岩石体的稳定状态、岩爆风险、水文地质变化等信息，为安全开采提供重要决策支持。
3. 工程技术（1）数字化矿山：采用先进的数字化装备和软件技术，实现矿山内部的全方位数字化、在线化管理，监控矿体变形趋势、应力状态变化、水文地质状态变化等信息，提高矿山运营效率和安全性。
（2）微震监测：通过布设微震监测点，对矿体的震动状态、震级、震源深度等信息进行实时监测分析，预测岩体断裂破坏、地震矿震等灾害风险，为采掘过程中的安全预防和应急处理提供实时参考。
III. 技术优势（1）精度高、准确度高：本方案采用了多种先进的技术手段，如地震勘探技术、电磁探测技术、三维地质建模等，能够全面、精确地分析地下岩石体的内部结构状况，提供高质量的地质预报信息。
水利水电工程隧道施工超前地质预报技术规程
水利水电工程隧道施工超前地质预报技术规程水利水电工程隧道施工超前地质预报技术规程1. 引言随着经济的发展和人口的增长，水利水电工程的建设需求也逐渐增加。
在水利水电工程中，隧道的施工是一个重要的环节。
然而，隧道施工面临着地质条件复杂、地质灾害风险高等诸多挑战。
为了确保施工的安全和效率，超前地质预报技术成为了水利水电工程隧道施工中不可或缺的一部分。
2. 超前地质预报技术的意义和作用超前地质预报技术是通过分析地质环境、收集地质数据并进行解读，提前预测隧道施工中可能遇到的地质问题和灾害，为施工方案的制定和调整提供科学依据。
这项技术的引入对隧道施工具有重要意义：2.1 提高施工效率：超前地质预报技术能够提前发现地质问题和灾害，避免施工过程中的不必要中断和调整，从而提高了施工的效率。
2.2 降低工程风险：通过地质预报，施工方能提前做好准备和应对措施，降低了工程风险，减少了事故的发生概率。
2.3 节约成本：有了超前地质预报技术，施工方能够更好地调整施工方案，精确评估所需材料和设备的数量，从而避免了材料和资源的浪费，节约了成本。
3. 超前地质预报技术的具体内容在水利水电工程隧道施工超前地质预报中，需进行多个方面的技术应用：3.1 地质调查：通过深入的地质调查，获取施工区域的地质情况。
这包括地质构造、地质岩性、地下水位等信息。
需要注意收集相关的地质断层和裂隙信息，以预测可能发生的地质灾害风险。
3.2 数据采集与解读：根据地质调查收集的数据，采用现代测量和分析技术进行数据处理和解读，并生成地质模型。
地质模型能够提供更加直观和全面的地质信息，为施工方案的制定提供科学依据。
3.3 预测地质灾害：基于地质模型和历史数据，预测可能发生的地质灾害，如地质滑坡、地下水涌流等。
通过综合分析和预测，提前采取相应的措施，减少灾害对施工的影响。
3.4 施工方案调整：根据地质预测结果，及时调整施工方案。
对于地质条件复杂的隧道区域，可以采取支护措施，确保施工的安全性和稳定性。
超前地质预报技术在隧道中的应用-大工检测公路水运工程试验检测人员继续..
第1题弹性波法超前地质预报是以人工激发弹性波，弹性波以球面波形式在围岩中传播，当遇到（）差异界面时，弹性波就会产生回波，弹性波就会产生回波，通过对回波信号进行分析，通过对回波信号进行分析，通过对回波信号进行分析，就可以计算出差异界面距离就可以计算出差异界面距离震源的距离、位置、范围等。
震源的距离、位置、范围等。
A.波阻抗波阻抗B.介电常数介电常数C.电性电性D.红外红外答案:A第2题地质雷达法超前地质预报是由雷达发射天线连续发射高频电磁波，电磁波在传播过程中遇到（）（）差异界面时，回波信号被接收天线接收，通过对回波信号进行分析，可以推断介质的性质与界面的位置性质与界面的位置A.波阻抗波阻抗B.介电常数介电常数C.电性电性D.红外红外答案:B第3题高直流电法超前地质预报是以岩石的（）高直流电法超前地质预报是以岩石的（）差异为基础，对开挖面前方储水、导水构造分布和发育情况进行预报的一种直流电法探测技术。
和发育情况进行预报的一种直流电法探测技术。
A.波阻抗波阻抗B.介电常数介电常数C.电性电性D.红外红外答案:C第4题（）能量团较均匀，能量按一定规律缓慢衰减，波形均一，同相轴连续，振幅较低。
A.完整岩体完整岩体B.断层破碎带断层破碎带C.富水带富水带D.岩脉破碎带岩脉破碎带答案:A第5题能量团不均匀，能量衰减快、规律性差，波形杂乱，同相轴不连续，振幅变化大。
能量团不均匀，能量衰减快、规律性差，波形杂乱，同相轴不连续，振幅变化大。
A.超前普通钻法超前普通钻法B.地质雷达法地质雷达法C.超前导洞法超前导洞法D.地表查勘法地表查勘法答案:A第6题_________一般用于可能有溶洞、暗河或其他较严重地质灾害的隧道段。
一般用于可能有溶洞、暗河或其他较严重地质灾害的隧道段。
A.超前导洞法超前导洞法B.超前地质钻法超前地质钻法C.加深炮孔法加深炮孔法D.超前普通钻法超前普通钻法答案:B第7题以地震波法进行超前地质预报时，隧道内观测到的地震回波特点是地震回波以地震波法进行超前地质预报时，隧道内观测到的地震回波特点是地震回波、 。
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• 根据上述超前预报结果，现场采用了相应 的处理措施，避免了突水事故的发生，减 少施工支出2300万元。
3、不可溶性岩地区含水构造裂隙预测
——浙江台缙公路苍岭隧道含水构造预测
• 苍岭隧道于隧道左线发生的突水。突水首 先在掌子面的左上拱角的施工钻孔处发生， 具有一定的承压性，水质清澈，无泥沙等 物质。为了保证隧道施工的安全，对掌子 面前方进行了超前地质预报。
• 采用的手段：
工程地质调查 TSP-203超前预报探测 超前水平钻
工程地质调查和超前钻孔结论
• 根据现场工程地质调查，该段围岩是不溶于 水的凝灰岩。 • 控制性的构造是在现代构造应力场的作用下， 发生张性变化的、延伸很长的剪性节理。 • 超前钻孔中涌出的地下水干净不含杂质，水 明主要深深留作用形成的裂隙水。
国外安伯格 TSP203
TGP12隧道地质超前预报系统的接收传感器
三分量精密高保真的性能，保证地震波信息采集
TGP 型预报仪器采用进口减震包装箱
TGP 型预报仪器采用进口减震包装箱
• TGP观测布置与采集技术
4个接收孔的布置
2个接收孔的布置
炮检互换方式
空间相关归位
TGP采集技术
• 激发 激发孔充水 产生高频波 激振力强 降低管波干扰
安装炸药
少量炸药开路触发方式 克服雷管延时误差
爆炸孔水柱
• 3）地质雷达超前探测
地质雷达(Ground Penetrating Radar,简称GPR) 方法是一种用于探测地下介质分布的广谱电磁技 术。一套完整的地质雷达通常由雷达主机、超宽 带收发天线、毫微秒脉冲源和接收机以及信号显 示、存贮和处理设备等组成。
TSP-203+超前地质预报系统采集的SV波速分布图
综合探测成果示意图
④ 最后根据上述超前预报结果， 进行了溶洞连同性试验： • Ⅰ、现在迂回导坑进行注浆止水，然后观 测正洞和平导的出水情况。 • Ⅱ、然后再在平导进行注浆止水，然后观 测正洞和迂回导坑的出水情况。
由此方法断定该溶洞的水流方向是 由平导经正洞流向迂回导坑。
为下一步的超前地质预报工作 打下一个坚实的基础
2、伴随工程的超前地质预报
1）TSP-203+超前地质预报探测 • 工作原理
地震反射波技术（Tunnel Seismic Prediction） 即TSP技术。如光波在镜面发生反射一样，岩体中传播的地震 波在断层构造破碎带、不同岩性接触带、软弱岩层带、以及 岩溶发育带等界面发生反射、绕射和散射，发生波型变换、 衰减、干涉等现象。
TSP-203超前预报探测结论
• 通过分析在隧道掌子面前方存在一个明显 的构造节理面。其影响宽度25m——35m。 • 赋存裂隙水的主要位置正好处于该构造断 裂的上盘下部。 • 现在所涌出的地下水是受该构造控制的构 造节理带中所赋存的地下水。 （距主断裂构造37m，距掌子面7m）
TSP-203+超前预报探测系统P波波速分布图
• 现有的设备有代表性的有： TSP（202、203、203+）超前预报系统、
2）TSP-203+超前地质预报探测的组成
TSP203系统组件标准测量图示意图
TSP203+超前预报系统钻孔示意图
TSP-203+超前预报探测系统前5步的处理流程图
TSP-203+超前预报探测系统后6步的处理流程图
雷达检测工作原理示意图
TX-RX 600MHz 天线
TX-RX 1600MHz 天线
㈡ 超前物探探测
• 4）超前水平钻
超前水平钻孔示意图
超前水平钻孔剖面示意图
三、超前地质预报的应用工程实例
• 1、强风化带可溶性岩中隐伏含水构造预测 • 2、可溶性岩中隐伏含水溶洞预测 • 3、不可溶性岩地区含水构造裂隙预测
2、可溶性岩中隐伏含水溶洞预测
——宜万铁路野三关隧道岩溶预测
• 在隧道掘进超前水平钻探测的过程中，发现了含 有黑色细纱地下水喷射而出，为了保证隧道施工 的安全，对掌子面前方进行了超前地质预报。
• 采用的手段：
工程地质调查 TSP-203超前预报探测（多个掌子面进行） 超前水平钻
建立其工程地质模型
1、强风化带可溶性岩中隐伏含水构造预测实例 ——云雾山隧道含水溶腔的超前预测探测
• 由于右线发生突泥事故，为了保证左线的 施工安全，特对左线掌子面前方进行超前 地质预报。
• 采用的手段：
工程地质调查 TSP-203超前预报探测 物质场—空间场分析法
右线突泥形成的地面陷穴
云雾山隧道现代构造应力场与主要褶皱构造 关系示意图
遂渝高速公路某隧道突泥所淤塞的隧道
遂渝高速公路某隧道突水引起的设备损坏
3、现有的技术条件
• 成熟的传统工程地质方法
对于工作区的岩石、构造、地下水有一个初步 的了解。
• 各种先进的超前预报设备
主要有包括TSP、TGP、地质雷达、超前水平钻、 红外探水、地表浅层物探技术在内的设备大量使用。
• 日益完善的超前地质预报体系
TSP-203+超前地质预报系统采集的P波速分布图
云雾山隧道超前地质预报物质场预测单元示意图
云雾山隧道超前地质预报空间场预测单元示意图
云雾山隧道TSP-203+超前地质预报预测单元示意图
云雾山隧道隐伏含水构造超前地质预报预测 单元示意图
• 根据上述超前预报结果，现场采用了相应 的处理措施，避免了突泥事故的再次发生， 减少施工支出1700万元。
主要是各种解译技术、分析技术的成熟。
二、超前地质预报的常用技术
1、工程区内的宏观地质调查
主要是常规的工程地质工作
2、伴随工程的超前地质预报
• • • • TSP超前预报技术 TGP超前预报技术 地质雷达探测技术 超前水平钻
1、工程区内的宏观地质调查
• 隧道隧洞所在地区不良地质宏观预报，
① 以深入的地面地质调查为基础， ② 通过区域不良地质分析方法， ③ 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， ④ 宏观预报施工地质灾害的类型和发生的可能性。
谢谢大家 请大家多提宝贵意见
• ③由TSP-203超前预报探测资料可以探得再 掌子面前方，隧道中线的下10m的范围内， 发现3个较大型椭圆形波速降低区，降低幅 度达到21%～30%，初步推断为岩溶不良地 质构造，且均与隧道斜交 ，其距离掌子面 的距离和超前水平钻的距离折算后相吻合。
TSP-203+超前地质预报系统采集的P波速分布图
TSP-203+超前预报探测系统P波波速分布图
TSP-203+超前预报探测系统SH波波速分布图
TSP-203+超前预报探测系统SV波波速分布图
2）TGP 仪器系统 工作原理
•
TGP型仪器与配套设备
隧道地质超前预报仪器系统
TGP12型预报仪器主机
采集与控制的电路安装在防静电、防电磁干扰、防水的美国 进口精密仪器箱体内。具有强抗干扰和适应隧道恶劣环境的性能
施工离不开超前地质预报，需要高 水平的超前地质预报
2、现在工程的地质条件的特点
工程地质环境越来越复杂 各种地质灾害越来越频发 人员物质损失越来越严重
为了防治地质灾害，保证施工 安全，需要高水平的超前地质预报
ห้องสมุดไป่ตู้
宜万铁路某隧道特大突水事故照片
宜万铁路某隧道特大突水事故照片
宜万铁路某隧道突水
宜万铁路某隧道突水引起的山体滑坡
• 宏观预报是施工地质灾害超前预报不可或 缺的基础、是第一道工序。这其中设计资 料是十分重要的。
工程区内的宏观地质调查主要包括
•
• • • • •
地层地质调查 地质构造调查 水文地质调查 岩溶地质调查 煤系及软弱底层地层调查 岩浆岩侵入体调查
寻找不良地质的的识别标志
•① •② •③ •④ 地层岩石方面的标志 地下水方面的标志 构造方面的标志 物探方面的标志
• ①由地表和隧道围岩均为可溶性岩石，结 合该地区的地质构造，可初步推断该地区 具备隐伏岩溶发育条件。
施工区地表岩溶地貌
施工 区地 表岩 溶地 貌
• ②由超前水平钻资料超前水平钻探获得的 含有表面被黑色腐殖质包裹的细沙的地下 水，可以初步断定掌子面前方有外源性的 地下水，且地下水的赋存空间较大，积水 较深。
TSP-203+超前预报探测系统SV波波速分布图
• 根据上述超前预报结果，现场在施工中采 取了相应的措施，减少经济损失560万元。
四、结论
• 超前地质预报能够为施工提供重要的信息， 但不是决定施工方案的唯一标准。 • 超前地质预报可以对原设计进行修订和补 充，但不能够取代原设计。
• 超前地质预报可以成为施工中重要的一个 环节，但不是决定工程成败的全部。
超前地质预报技术的 研究及应用
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超前地质预报技术
一、超前地质预报的重要性 二、超前地质预报的常用技术 三、超前地质预报的应用工程实例
四、结论
一、超前地质预报的重要性
1、由现在工程的特点决定的 2、由现在工程的地质条件决定的 3、由现有的技术条件决定的
1、现在工程的特点
施工的难度越来越大 施工的要求越来越高 施工的工期越来越紧 施工的单价越来越低