地质超前预报讲解

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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”。

超前地质预报

溶洞等点状地质体则不尽如人意，因其计算软件针对面状异常体设计，对点状异常体（如小溶洞等）反应不明显。
三、各种预报方法优缺点分析
• 4. TEM瞬变电磁法 • 优点：探测仪重量轻盈，操作简便，工作时间短，并且
数据处理快捷。 • 缺点：只能定性的判断掌子面前方是否存在含水构造，
而不能定量判断水量大小与含水构造距离。
四ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ综合超前地质预报
• 根据各种预报的优缺点，基于长短结合，洞内外结合，地质、物探与钻探相结合的“三结合”的原则，并结合预报手段优选的层次分析法，针对不同隧道，建立科学合理的综合预报组织机构和预报体系，即先通过地质分析宏观确定所要预报隧道各段的地质情况，在施工过程中判断可能出现的异常地质体，再通过层次分析法确定预报手段，必要时采用超前钻探确认地质异常，通过这几种手段基本可保障施工过程不发生的地质灾害。
二、超前地质预报的具体方法及认识
•
目前国内外超前地质预报手段分为：常规地质法、超
前导坑预报法、超前钻探预报法、物探方法四种。
• ⒈地质分析法：包括地质调查法、地质素描法、地质作图法等；
• ⒉超前导坑预报法：包括平行导坑法、正洞导坑法；
• ⒊超前钻探预报法：包括深孔水平钻探、加深炮孔探测及孔内摄影；
3、物探方法
技术人员隧道内进行地质雷达探测
3、物探方法
技术人员在进行红外探测
三、各种预报方法优缺点分析
• 1.地质调查法 • 施工前期和施工期间均可进行，可粗略预报掌子面前方
的工程、水文地质情况，但结果较为粗略，尤其在地质情况复杂的地段难以发挥关键性作用。 • 2.地质素描 • 不占用施工时间，根据地质工程师丰富的地质经验推断掌子面前方地质，但一般来说，经验法仍需其他物探手段的验证。并且，一般施工单位都缺少经验丰富的地质工程师。

超前地质预报 - 1概述及理论基础

变质岩
（成片）片麻岩、云母片岩、绿泥石片岩、滑石、普通角闪石、千枚岩、板岩（块状）大理岩、石英岩
1、地质学基础岩石的性质
1 2 3 4 5 6 7
岩石的强度岩石的变形岩石的重量孔隙度吸水性软化性抗冻性
1、地质学基础地质构造
岩层和层理
沉积岩构造
褶皱断裂构造
裂隙（节理）断层
1、地质学基础岩层
预报技术有待提高，专业人员参差不齐
02 预报理论和技术的深入研究滞后
预报队伍人员水平不高，现场经验不足
5、超前地质预报的方法和种类
02
物探法
01
地质法
03
超前钻探法
04
超前导洞法
5、超前地质预报的方法和种类
长距离预报＞100m
地质调查法超前钻探法弹性波反射法
地质调查法超前钻探法瞬变电磁法弹性波反射法
各方法预报结果综合分析
相互验证提高预报准确性
03
04
隧道为平行双洞隧道或设有平行导坑
用先行超前隧道进行后行隧道的超前地质预报工作
4、超前地质预报的原则
施工安全重要环
节和技术手段
1
各种方法预报结果综合
3
分析
相互验证提高准确性
地质复杂程度分级，确定重点预报地
2
段，遵循动态设计原则
根据预报地段，遵循动态设计原则
地质构造预报断层节理密集带褶皱等影响岩体完整性构造预测预报
地层岩性预报地层岩性软弱夹层破碎地层煤层特殊岩土体预测预报
02 01
不良地质条件预报岩溶采空区、人工洞室、瓦斯等的预测预报
03 地下水状况预报 04 岩溶管道水及断层裂隙水等发育情况预测预报

超前地质预报超前地质预报主要内容超前地质预报概述

超前地质预报超前地质预报主要内容超前地质预报概述
1.1、TSP超前地质预报原理
数据采集时通过依次激发隧洞一边侧墙等间隔炮孔，产生以波形式向周围方向的能量传递，从掌子面前方任一波阻抗差异界面反射的信号及直达波信号将被2个三分量检波器接收，该过程所需时间约1小时。然后利用TSPwin 软件处理可得P波和S波波场分布规律，最终显示掌子面前方与隧道轴线相交的反射同相轴及其地质解译的二维或三维成果图。由相应密度值，可算出预报区内岩体物理力学参数，进而可划分该区围岩工程类别。
二、超前地质预报的具体方法及认识
技术人员隧道内进行地质雷达探测
超前地质预报超前地质预报主要内容超前地质预报概述
二、超前地质预报的具体方法及认识
超前水平钻探场景
超前地质预报超前地质预报主要内容超前地质预报概述
二、超前地质预报的具体方法及认识
技术人员在隧道量测水压
其原理是向岩体中辐射一定频率的高频地震波当地震波遇到波阻抗分界面时将发生折射反射频谱特征也将发生变化通过探测反射信号接收频率为声波频段的地震波求得其传播特征后便可了解工作面前方的岩体特震源和检波器的布臵除离开开挖面对施工干扰较小外还因反射波位于直达波面波延续相位之外而不受干扰因此记录清晰信噪比高反射波同相轴明显
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。
因此，世界各国都把此类问题列入重点研究课题进行攻关。我国自六、七十年代修建成昆铁路线时开始开展此项工作。八十年代以来，特别是近几年，由于铁路基础建设大发展的需要，铁路系统隧道施工超前地质预报技术得到了长足的发展，尽管如此，还没有哪一种仪器和设备能解决所有的地质问题，预报理论与技术仍需完善，仪器和设备仍需不断更新改进，仍然属于边生产边科研性质的技术。

地质超前预报的内容及方法

地质超前预报的内容及方法地质超前预报，听起来就像是科幻小说里的情节，其实它是我们在地质工作中非常重要的一部分。

想象一下，工地上忙得不可开交，突然传来一阵地面抖动，吓得大家像热锅上的蚂蚁。

这个时候，如果我们能够预先知道地质情况，那可真是救命稻草。

地质超前预报就是在这时候派上用场的。

说到底，这是一种通过各种方法，提前预测地下地质条件的技术，帮我们避免很多意外情况。

大家一定会好奇，怎么来做这种预报呢？咱们可以用不少手段，比如地震波的检测、地下水的测量，甚至是用卫星遥感技术。

听起来高大上吧？简单来说，就是通过各种数据来“窥探”地下的秘密。

就像我们看透了一个人的心思，提前了解他到底在想啥。

这种技术就像是一双透视眼，让我们在施工前就能知道地面下面隐藏着什么宝藏，或者说是隐患。

不过，光有数据可不行，咱们还得分析这些数据。

分析可真是一门大学问，就像拆解一个复杂的拼图。

我们得把各种不同的数据组合在一起，有时候这些数据就像是调皮的孩子，各自想玩自己的游戏。

得让它们乖乖地聚到一起，才能拼出一个完整的地下“地图”。

这就需要专业的人员，得有经验的人来带队。

每个人都得各司其职，像乐队一样，大家配合得好，才能奏出美妙的音乐。

咱们的目标是尽量减少意外的发生，毕竟在工地上，可不是什么人都能从地底下冒出来。

除了技术手段，沟通也非常重要。

工人们要知道地下的情况，以便做出相应的调整。

你想啊，大家都心里有数，工作起来就会得心应手，避免那些不必要的惊慌失措。

比如说，如果知道某个地方有水，工人们就可以提前做好排水的准备，省得到时候手忙脚乱。

还有一点特别重要，就是时效性。

地质情况瞬息万变，就像天气一样，昨天晴空万里，今天却突然下起了大雨。

为了能及时掌握变化的情况，我们得定期更新数据。

定期就像是给地下“体检”，确保我们掌握的信息都是最新鲜的。

否则，万一到了施工现场才发现情况不对，那可就真是“竹篮打水一场空”了。

咱们也不能忽视环境的影响。

地质超前预报的内容其实跟周围的环境也有很大关系。

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。

隧道及地下工程超前地质预报技术介绍

。
S45 E
正洞
+700
C2p
F1
+710 +730 +751 +793
C2g
N26
+800
30m
E/4 6SE
平导
3 超前地质预报的主要手段

3.2 各种主要预报手段 3.2.3 超前钻探预报法 3.2.3.1 深孔水平钻探 1、原理超前地质钻孔是利用水平钻机在隧道掌子面进行水平地质钻探获取地质信息的一种地质超前预报方式。下图是某隧道复杂地段水平钻孔布置方式图，钻孔纳入了施工工序，每30m一个循环，纯钻时间5～ 9小时，辅助时间1～2小时，干扰施工时间6～11小时（约7～13%）。
拱部
C 3m
N11°E/44°SE
N78°W/79°SW
N35°W/47°SW
设计工程地质水文地质设计围岩分级施工围岩分级地层岩性特征
Ⅱ Ⅱ Ⅲ Ⅱ
该段为下古生界寒武系上统地层，岩性为灰岩、白云质灰岩，岩体呈灰色，中厚层，围岩较坚硬，完整程度为较完整。
构造特征水文地质特征围岩稳定性及初期支护
2.2 超前地质预报的主要工作内容 1 地层岩性，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、褶皱轴等影响岩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、暗河、人为坑洞、放射性、有害气体、高地应力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、富水褶皱轴及富水地层等的预测预报。
1 超前地质预报发展的历史及现状
► 1.2 超前地质预报发展的历史及现状
►
超前地质预报近年来在我国成为一热点技术，隧道及地下工程界对此非常重视。国外早在二十世纪四、五十年代就开展了隧道施工超前地质预报工作，日、法、英、前苏联、德、美等早已将其列为隧道工程建设必须开展的工作。我国自六、七十年代修建成昆铁路线时开始开展此项工作。八十年代以来，国内外隧道施工超前地质预报技术得到了长足的发展，尽管如此，还没有哪一种仪器和设备能解决所有的地质问题，预报理论与技术仍需完善，仪器和设备仍需不断更新改进。直到现在，我国还未有一部国家、地方、部门专门关于超前地质预报方面的规范，仍属于半科研半生产性质的技术，大家在工程实践中仍是探索着前进。2005年中铁隧道集团主编的行业规范《客运专线铁路工程隧道施工技术规范

超前地质预报名词解释

超前地质预报名词解释：超前地质预报（或隧道超前地质预报）是指在隧道开挖时，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。

这项工作利用钻探和现代物探手段探测隧道、隧洞、地下厂房等地下工程的岩土体开挖面前方的地质情况，旨在在施工前掌握前方的岩土体结构、性质、状态，以及地下水、瓦斯等的赋存情况、地应力情况等地质信息。

通过超前地质预报工作，可以更多地掌握和反馈掌子面前方一定范围内围岩的地质条件，为进一步的施工提供指导，并为各类突发地质灾害发生提供预警。

超前地质预报讲义

（1）地质调查法：包括隧道地表补充地质调查、洞内开挖工作面地质素描和洞身地质素描、地层分界线及构造线地下和地表相关性分析、地质作图等。
（2）超前钻探法：包括超前地质钻探、加深炮孔探测及孔内摄影。（3）物探法：包括弹性波反射法（地震波反射法、水平声波剖面法、陆地声呐法等）、电磁波反射法（地质雷达探测）、红外探测、高分辨率直流电法等。（4）超前导坑预报法：包括平行超前导坑法、正洞超前. 其他报告
（1）隧道涌水、突泥预报应探明可能发生涌水、突泥地段的位置、规模、物质组成、水量、水压等，分析评价其对隧道的危害程度。
（2）涌水、突泥预报应以地质调查法为基础，以超前钻探法为主，结合多种物探手段进行综合超前地质预报。
（3）在可能发生涌水、突泥的地段必须进行超前钻探，且超前钻探必须设有防突装置；当隧道通过煤系地层、金属和非金属矿区中的采空区时，应查明在采及废弃矿巷与隧道的空间关系，分析评价其对隧道的危害程度。
③ 煤层结构变化明显，层理紊乱，由硬变软，厚度与倾角发生变化，煤由湿变干，光泽暗淡，煤层顶、底板出现断裂、波状起伏等。
④ 钻孔时有顶钻、夹钻、顶水、喷孔等动力现象。 ⑤ 工作面发出瓦斯强涌出的“嘶嘶”声，同时带有粉尘。 ⑥ 工作面有移动感。
3 地质调查法
地质调查法是根据隧道已有勘察资料、地表补充地质调查资料和隧道内地质素描，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、临近隧道内不良地质体的前兆分析等，利用常规地质理论、地质作图和趋势分析等，推测开挖工作面前方可能揭示地质情况的一种超前地质预报方法。
（4）地下水预测预报，特别是对岩溶管道水及富水断层、富水褶皱轴、富水地层中的裂隙水等发育情况的预测预报。

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，避免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，通过对比反馈信息和分析，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。

2.3.2超前探测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2.3.2.1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），对比方法为水平钻孔超前探测。

超前地质预报培训资料

超前地质预报培训资料一、基本概念1. 超前地质预报的定义：超前地质预报是根据地质资料和勘探资料，结合地质理论和方法，对地下地质构造和资源分布进行预测的工作。

2. 超前地质预报的特点：超前地质预报是一种综合性的地质研究工作，它需要综合运用地质地球物理、地球化学等多种学科知识和技术，以及大量的试验、观测和数据分析。

在预测过程中，需要考虑诸多因素，如地质体系、地质构造、资源类型、地下水情况等，因此对预报人员的综合素质要求较高。

二、预报方法1. 实地勘察：实地勘察是超前地质预报中的重要环节。

通过勘察，预报人员可以了解和研究地质地貌、岩石地层、脉石矿物等基本地质情况，为后续的预报工作提供重要依据。

2. 地质调查：地质调查是收集和整理地质数据的过程，包括地质地貌、地球化学、地球物理等方面的调查工作。

通过地质调查，可以了解目标区域的地质背景和资源分布情况，为超前地质预报提供准确的数据支持。

3. 地球物理勘测：地球物理勘测是超前地质预报的重要手段之一。

通过地震勘探、电磁勘探、重力勘探等方法，可以获取地下的地质信息和物理属性，为地质预报提供重要的依据。

4. 地球化学分析：地球化学分析是预报过程中的另一个重要环节。

通过采集岩石、矿物、土壤等样品，进行化学分析和测试，可以得到地下元素和矿物的分布情况，为地质勘探提供重要的信息。

5. 数据处理和分析：在获取地质数据之后，预报人员需要利用地质信息系统、地质统计学等技术，对数据进行处理和分析，从而得出地质构造和资源分布的预测结果。

三、技能培训1. 地质知识：预报人员需要具备扎实的地质基础知识，包括地质学、岩石学、矿床学等方面的知识。

只有掌握了地质学的基本理论和方法，才能更好地进行超前地质预报工作。

2. 地球物理技术：预报人员需要熟练掌握地球物理勘测技术，如地震勘探、电磁勘探、重力勘探等方法，以及地球物理仪器的使用和数据处理技能。

3. 地球化学分析：预报人员需要了解地球化学分析的基本原理和方法，熟练掌握采集样品、化学分析、实验操作等技能。

地质超前预报讲解

目前在隧道施工期间采用的超前地质预报方法从专业技术方面可分为地质法和物探法两大类。
三、工作内容
隧道施工超前地质预报工作主要内容包括： 1. 资料搜集：（1）搜集前人研究成果；（2）施工过程中搜集； 2. 掌子面前方工程地质条件预报：（1）断层；（2）大节理；（3）岩脉；（4）地下水；（5）地应力；（6）瓦斯。 3. 成灾预报：（1）围岩类别预报——完整、碎裂岩体；（2）块体塌
5.TSP物探测试 TSP是瑞士安伯格测量技术公司于20世纪90年代初
期开发研制的一套超前预报系统设备,该系统采用地震波反射原理，能长距离地预报隧道施工前方的地质变化，如断层破碎带和其它不良地质带，其准确预报范围为掌子面前方100～150ｍ。
实例：军都山隧道施工地质超前预报
• 背景：大秦铁路军都山隧道(1985年)：隧道进尺
一、地质法 1. 超前导坑法
◈ 超前导坑法可分为超前平行导坑和超前正洞导坑。 ⑴超前平行导坑 ◈ 平行导坑的布置平行于正洞，断面小而且和正洞之间有一定的距离，在施工过程中对导坑中遇到的构造、结构面或地下水等情况作地质素描图，通过做地质素描图对正洞的地质条件进行预报。
(2)超前正洞导坑
掌子面编录主要内容包括以下五个：
（1）岩性:是最基本的地质资料。主要描述岩石名称、颜色、结构、构造、矿物成分、风化程度等。
（2）贯穿性节理:是造成块体塌方的主要原因之一。主要描述节理产状、密度、宽度、延伸情况、节理面特征(光滑、粗糙、起伏不平)、出露位置等。
（3）岩脉:岩脉侵入的位置往往是地壳的薄弱点。主要描述岩脉的岩性,出露位置、宽度、接触关系、破碎情况、风化程度等。
二、物探法 1.水平声波剖面预测法(HSP法)
HSP法的基本原理是：向岩体中辐射一定频率的声波，当声波传播路径中存在两种不同介质界面时，声波将发生折射、反射，频谱特征发生变化,通过探测反射波信号，求得其传播特征后，便可了解前方的岩体特征。

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。

培训课件：超前地质预报

培训课件：超前地质预报
欢迎来到本次培训课程！我们将带您深入了解超前地质预报，探索其定义、重要性以及应用领域。让我们开始我们的学习之旅吧！
超前地质预报的定义
超前地质预报是指利用现代科技手段，在工程建设前对工程地质条件进行全面分析和预测的科学方法。它旨在提供准确、可靠的地质信息，以帮助实施工程项目的决策和规划。
超前地质预报的工作流程
1
地质调查
2
进行现场勘察和采样，获取地质实际情况，
为预测和预报提供准确的基础。
3
预测预报
4
根据分析结果，进行地质预测和预报，提
供预警和建议，以降低工程风险。
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收集资料
收集相关地质数据、文献和历史记录，以便进行综合分析和预测。
分析评估
利用收集到的数据和样本，进行地质分析和评估，识别地质风险和潜在问题。
实施和监测
根据预测结果，实施工程设计和建设，同时进行监测和评估，及时应对变化和问题。
超前地质预报的挑战与解决方案
地质复杂性
地质条件复杂多变，需要采用多种科学方法和技术手段进行综合分析和预测。
不确定性
地质预测存在不确定性，需要进行风险评估和灵活调整，以适应实际情况。
数据不完整
地质数据的获取和收集存在困难，需要通过综合利用现有数据和先进技术来填补数据空白。
超前地质预报的案例分析
隧道工程
通过超前地质预报，及时发现地质问题，优化施工方案，保证隧道安全稳定。
矿山开采
利用超前地质预报，减少矿山事故风险，确保建筑物的承载能力和结构稳定性，提高工程质量。
总结和展望
超前地质预报在现代工程建设中扮演着关键角色。通过掌握超前地质预报的定义、重要性、应用领域、工作流程、挑战与解决方案以及案例分析，我们可以更好地应对地质风险，保障工程的安全和可持续发展。感谢您的参与和聆听！

超前地质预报解读

• 1）、地面地质调查和地质体投射法 • 2）、断层参数预测法 • 3）、开挖掌子面地质描绘、预测法 • 4）、隧道地震波成像TSP、TGP（长距离探测） • 5）、地质探地雷达法（短距离探测）（GPR） • 6）、水平探孔和钻爆施工孔 • 7）、隧道地震波成像TST • 8）、水平声波剖面法HSP等 • 3、超前地质预报方法、原理 • 超前地质预报方法是以探测设备、现场数据采集方
• 3、超前地质预报应用技术和要求 • 1、隧道超前地质预报技术是一项集地质、物探、隧
道设计、施工专业于一身的综合专业技术，担任这项工作的技术人员必须从事地质、物探、隧道设计、施工5年以上工作经历的人； • 2、超前地质预报单位接收洞内施工地质探测任务后要认真了解施工图前的勘察资料和必要的地面勘察工作； • 3、认真描述掌子面地质状况：岩性、硬度、裂隙发育程度及部位、含水量、有无夹层、岩体破碎程度、裂隙产状、岩体结构、当前掌子面围岩级别。 • 4、采用探地雷达探测时，探测点间距要控制在1020厘米左右；资料处理要确保采集数据的真实性和可靠性；通过探测到的波型和频率变化并结合掌子面地质素描图，判断探测段内的岩体裂隙的发育程度，结构特征及对施工开挖有影响的部位，注明探测段内的围岩变化部位及围岩级别；
• 5、下次探测于上次探测要保证5米的重复段；
• 6、提交探测报告的时间不得超过24小时；
• 7、探测人员要及时到现场了解核对探测结果，及时调整围岩判释结果，正确指导施工。
• 8、复杂地段的地质超前预报工作：
• 复杂地段的地质超前预报工作应以探地雷达和水平探孔探测方法进行，实施时，探地雷达在掌子面要认真提取两个断面的以上地质信息，水平探孔要有两个以上的钻孔资料，探测人员依据来自这两个方面的资料就可以较详细地掌握施工前方地质，从而可提出恰如其分的施工建议。

超前地质预报PPT课件

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日本东海道干线旧丹拿隧道（长7.84km）1981年开工后曾6次遇到大规模高压涌突水，最大一次达3.3m3/s，水头达1.4~4.2MPa，贯通时总涌水量达1.63m3/s，致使该隧道建设工期达 16 年之久；日本的万之濑川引水隧道（ 8.2km ），在施工中出现严重涌突水，最大水量 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，施工期间发生的特大规模涌水，涌水量达13.4m3/s，水温高达47~56℃；前苏联的贝阿铁路北穆隧道（长 13.5km ），最大涌水量达 60×104m3/d。而国内的一些煤矿瓦斯爆炸、隧道塌方事故也多见报道。这些工程事故给工程本身和周围环境造成极大的危害。地下工程施工的技术发展，要求产生新技术解决这一地质问题。超前地质预报技术应运而生。
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日本东海道干线旧丹拿隧道（长7.84km）1981年开工后曾6次遇到大规模高压涌突水，最大一次达3.3m3/s，水头达1.4~4.2MPa，贯通时总涌水量达1.63m3/s，致使该隧道建设工期达 16 年之久；日本的万之濑川引水隧道（ 8.2km ），在施工中出现严重涌突水，最大水量 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，施工期间发生的特大规模涌水，涌水量达13.4m3/s，水温高达47~56℃；前苏联的贝阿铁路北穆隧道（长 13.5km ），最大涌水量达 60×104m3/d。而国内的一些煤矿瓦斯爆炸、隧道塌方事故也多见报道。这些工程事故给工程本身和周围环境造成极大的危害。地下工程施工的技术发展，要求产生新技术解决这一地质问题。超前地质预报技术应运而生。

超前地质预报方法介绍

经过超前地质预报，在开挖后对地质条件再次认知，通过对比反馈信息和分析，逐步提高对围岩的预报判释的准确性。

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。

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。

超前地质预报

②红外探水法红外探水技术就是通过红外探水仪探测前方一定范围内红外辐射场
的变化，即通过探测仪探测显示出红外辐射的变化。
在隧道掘进现场，当掌子面前方存在含水构造时，含水构造产生的异常红外辐射场会叠加到围岩正常辐射场上，仪器显示屏上的曲线出现数据突变。而当掌子面前方没有含水构造时，所测定的红外辐射场为正常场值，数据曲线为一条近似直线。
快捷，方便，
但一次探测距离较近，且受围岩状态影响探测深度
受掌子面附近开挖机械设备、台车、用电等影响。
3、现场实施
SIR20主机与100M天线
地质雷达法地质超前预报测线布置示意图
4、成果提交
①地质雷达原始图像
②典型灾害图像 ③解译成果图 ④明确定量化结论 ⑤探测报告(包含隧道背景，上次探测结果验证，本次探测现场参数等)
2、TSP203的成果材料
①三分量的原始数据
②反射波频谱分布图
③反射面提取及偏移图 ④波速、波速比及泊松比曲线 ⑤二维反演成果图 ⑥三维反演成果国
⑦预报结果报表
①三分量的原始数据
②反射波频谱分布图
③反射面提取及偏移图
④波速、波速比及泊松比曲线
⑤二维反演成果图
三维反演成果国
⑦预报结果报表
三、当前地质超前预报的主要内容与方法
1、地质超前预报的主要内容
围岩级别变化及其稳定性；掌子面前方与隧道附近岩溶发育位置、规模及其填充性质；掌子面前方与隧道附近地下水的发育情况；断层及其影响带和节理密集带的位置、规模及其性质；软弱夹层（含煤层）的位置、规模及其性质；风化破碎带、不良地质灾害的分布；
五、TSP超前地质预报 1、简介
TSP（Tunnel Seismic Predicting)，即隧道地震波预报法；目前各种地震波反射法(TSP203，TGP,TRT,TSP24等)皆可认为是TSP超前地质预报，然以 TSP203为代表，甚至特指。

超前地质预报讲义

2 超前地质预报的实施
当隧道施工接近规模较大的断层时，多具有明显的前兆，可通过地表补充地质调查、洞内地质调查、地表与地下构造相关性分析、断层趋势分析等手段预报断层的分布位置。
断层破碎带与周围介质多存在明显的物性差异，可采用弹性波反射法探测破碎带的位置及分布范围。
2 超前地质预报的实施
波速分析：P波对围岩速度差异的反应最好，SH和SV 效果表较差，一般P波低速带就是断层带。
② 初支开裂掉块、支承拱架变形或发出声响。 ③ 拱顶岩石掉块或裂隙逐渐扩大。 ④ 干燥围岩突然涌水等。
2 超前地质预报的实施
（5）煤与瓦斯突出的前兆标志。煤与瓦斯突出的前兆标志主要有以下几种：
① 开挖工作面地层压力增大，鼓壁、深部岩层或煤层的破裂声明显，出现响煤炮、掉渣、支护严重变形等。
② 瓦斯浓度突然增大或忽高忽低，工作面温度降低，闷人，有异味等。
超前地质预报
1 2 3
超前地质预报概述
4
超前地质预报的实施
5
地质调查法
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超前钻探法物探法超前导坑预报法
1 超前地质预报概述
隧道超前地质预报是在分析既有地质资料的基础上，采用地质调查、超前钻探、物探、超前导坑预报等手段，对隧道开挖工作面前方的工程地质与水文地质条件及不良地质体的工程性质、位置、产状、规模等进行探测、分析判释及预报，并提出技术措施和建议，并对前方围岩级别进行综合判断。
2 超前地质预报的实施
（4）当斜井工区、隧道反坡施工地段处于富水区时，超前钻探作业应做好钻孔涌突水处治方案，确保人员和设备的安全，避免淹井事故的发生。
（5）隧道施工应减少或避免塌方的发生。
2 超前地质预报的实施
3. 临近隧道内不良地质体的前兆标志