隧道地质超前预报
隧道超前地质预报的概念及其研究的目的与意义
隧道超前地质预报的概念及其研究的目的与意义一、隧道超前地质预报的定义近年来，随着我国国民经济的迅速发展，以及高速铁路、高速公路、路、城市轨道交通等工程大规模建设，长大隧道数量也越来越多。
但隧道施工进度经常成为制约整个整个工程进展的瓶颈，隧道快速掘进的主要难题是如何超前了解掌子面前方的地质情况和岩石力学参数，其中隧道轴线的地质界面可能会在施工掘进中发生严重的问题，如塌方、突泥、突涌等灾害，尤其是当这些灾害交叉发生时，问题会更加严重。
隧道超前地质预报就是解决个难题行之有效的方法。
隧道超前地质预报是通过物探、钻探或导坑，并配合地质测绘或地质调查等手段收集的资料，对隧道的某个段落，或某个部位及其前方一定范围内的围岩地质特征、结构特征和完整状态、围岩级别及隧道开挖后的稳定性进行预测，并提出隧道前方开挖和支护建议的报告。
力图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，指导隧道施工，以避免施工及运营过程中发生涌水、瓦斯突出、岩爆、大变形等地质灾害，保证施工的安全。
二、隧道超前地质预报的目的与意义隧道工程属于隐蔽工程，常常会受到各种不良地质体的影响，在隧道施工前或者施工过程中如果不能准确地对可能遇到的不良地质体进行预报或预测，就有可能影响施工的进度，甚至会引发灾难性事故。
不良地质体本包括括施工地段岩件不同的岩体、断层裂隙构浩带、强富水诱水她层、岩溶等。
不同岩性的岩体可能会对施工机械造成损害，也有可能发生冒落、塌方等事故，这不仅增加了建造及维护维修成本，还会影响工期，造成较大的损失；断层裂隙构造带对工程影响很大，破碎带可能将上下岩层的水系导通，在岩层间形成润滑层。
断层裂隙面极易滑动，造成岩层失稳，引发山体滑坡及泥石流涌动。
所以在断层裂隙构造带附近施工时，要随时观察构造的联系及导通情况，防止透水和由岩层失稳引起的事故发生；在强富水透水层以及岩溶区，主要是防止透水事故的发生，以及透水后園地层减压造成的岩层失稳。
隧道施工地质超前预报方法
隧道施工地质超前预报方法隧道施工是现代城市建设和交通运输发展中不可或缺的一部分。
然而，由于地质条件的复杂性和不确定性，隧道施工常常面临诸多挑战和风险。
为了有效地应对这些挑战和风险，隧道施工地质超前预报方法应运而生。
地质超前预报方法是指在隧道施工过程中，通过对地质情况的科学分析和预测，提前了解隧道施工所面临的地质条件和隐患，并制定相应的施工方案和安全措施。
这种方法可以提高施工的效率和质量，减少事故的发生，降低施工成本，是隧道施工中不可或缺的一环。
隧道施工地质超前预报方法主要包括以下几个方面：1.地质勘探：地质勘探是隧道施工地质超前预报的基础工作。
地质勘探包括地质地貌、岩土工程和水文地质等方面的调查和研究。
通过地质勘探，可以了解隧道施工区域的地质结构、岩土工程性质和水文地质条件，为隧道施工提供准确的地质数据和信息。
2.地质分析：地质分析是在地质勘探的基础上，对地质数据进行科学分析和综合评价。
地质分析可以通过地质剖面图、岩芯分析、地质构造分析等手段，对隧道施工区域的地质条件进行综合评估，确定可能存在的地质问题和风险。
3.地质预测：地质预测是在地质分析的基础上，对隧道施工过程中可能发生的地质灾害进行预测。
地质预测可以通过建立地质模型、数值模拟和经验方法等手段，对可能发生的地质灾害进行定量分析和预测，为隧道施工提供预警和控制措施。
4.施工监测：施工监测是在隧道施工过程中，对地质条件和隧道变形进行实时监测和记录。
施工监测可以通过使用传感器、监测仪器和遥感技术等手段，对隧道施工过程中的地质变化和隐患进行及时监测和预警，为施工方提供及时的决策依据和调整施工方案。
5.风险评估：风险评估是在地质预测和施工监测的基础上，对隧道施工过程中的地质风险进行定量评估和分析。
风险评估可以通过建立风险模型和评估方法，对隧道施工中可能发生的地质灾害的概率和影响进行评估，为施工方提供风险控制和决策支持。
通过以上几个方面的工作，隧道施工地质超前预报方法可以有效地减少隧道施工中的地质风险和事故发生的可能性，提高施工效率和质量，降低施工成本。
隧道超前地质预报原理及新方法应用实例
隧道超前地质预报采用综合物探方法一览表 表-１
按照《铁路隧道超前地质预报技术指南 》铁建设[2008]105号中的划分,隧道内的物 理探测方法有以下四类：
⑴弹性波反射法；
⑵电磁波反射法；
⑶红外探测法；
⑷高分辨直流电法. 下面按上述分类探讨物探方法在隧道超前 地质预报中的原理及方法.
⑵ 由于地质灾害体的存在,仅依靠施工揭露再行处理 的办法,带有很大的盲目性,常常发生各种突发事故,造成 投资增加、人员和施工设备伤害、工期延误等诸多问题.
因此,采用科学的、先进的隧道超前地质预报方法来 准确地预报隧道所通过范围内的不良地质体的性质、规模 和状态是非常必要的.
2、物探方法在隧道超前地质预报中的重要性
第二部分 隧道超前地质预报的物探方法原理与 施作要点
一、弹性波反射法 二、电磁波反射的法 三、红外探测法 四、高分辨直流电法
一、弹性反射波法
• 弹性波反射法是利用人工激发的地震波、声波在不均匀地 质体中所产生的反射波特性来预报隧道掌子面前方地质情 况的一种物探方法,它包括地震波反射法、水平声波反射 法、负视速度法和极小偏移距高频反射连续剖面法等方法 .
野外施测时采用：在掌子面后方60米处,朝掌子面方 向每隔5m对隧道周边探测一次,每次探测顺序依次为左边 墙、左拱腰、拱顶、右拱腰、右边墙和隧底中线,共探测 12个断面,这样沿隧道轴线方向共形成6条探测曲线,分别 为左边墙探测曲线、左拱腰探测曲线、拱顶探测曲线、右 拱腰探测曲线、右边墙探测曲线和隧底中线探测曲线.
• 按照《铁路隧道超前地质预报技术指南》铁建设 [2008]105号中的规定： 隧道超前地质预报应采用地质调查与勘探相结合、物 探与钻探相结合、长距离预报与短距离预报相结合、地面 与地下相结合、超前导坑与主洞相结合的指导思想,通过 对各种方法的预报结果综合分析解释,相互印证,有利于提 高预报的准确率,积极为隧道的安全施工提供必要的技术 支撑.
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。
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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
隧道工程超前地质预报和监控量测指南
隧道工程超前地质预报和监控量测指南1、超前地质预报(1)预报内容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、有害气体及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。
(2)预报方法①超前地质预报方法按预报原理可分为地质分析法、钻探法、物探法和超前导坑法。
A、地质分析法。
包括地层分界线、构造线，地下和地表相关性分析、地质作图等。
B、钻探法。
包括深孔水平钻探、5-8m加深炮孔探测及孔内摄影。
C、物探法。
包括地震波反射法、声波反射法、电磁波反射法、红外探测法等。
D、超前导坑法。
包括平行超前导坑法、正洞超前导坑法。
②超前地质预报按预报长度可分为长距离预报(大于200m),中长距离预报(30~200m)和短距离预报(小于30m).③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。
(3)预报分级①根据地质灾害对隧道施工安全的危害程度，分为以下四级：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、瓦斯、天然气、放射性问题严重的地段以及人为坑洞等。
B级中、小型突水突泥地段，物探发现存在较大异常地段、断裂带等。
C级水文地质条件较好的碳酸盐岩及碎屑岩地段、小型断层破碎带，发生突水突泥的可能性较小。
D级非可溶岩地段，发生突水突泥的可能性极小。
②不同地质风险地段的预报方式：A级预报采用地质分析法、地震波反射法或声波反射法、地质雷达、红外探测、超前水平钻探等手段进行综合预报。
首先以地质分析法进行长距离预报，然后采用中长距离地震波反射法或声波反射法和一种或几种短距离物探方法相结合进行预报，同时进行多孔超前钻探探查。
隧道的地质超前预报方法与不良地质施工措施
我们在隧道的施工过程中会遇到各种不良地质,为避免盲目性,使施工方案和技术措施更科学合理，开展地质超前预报十分必要。
地质超前预报对不良地质能做到早发现，早预防，从而采取恰当的处理措施,减少和化解不良地质给施工带来的不利影响。
1 地质超前预报方法1.1 超前导坑法长隧道和特长隧道大都设有平行导坑。
平导普通与路线平行，距路线20m~30m 不等。
施工过程中利用平导先行的优势，认真采集和积累地质资料，并根据平导开挖过程中揭示的地质资料指导正洞施工，从而使正洞的施工方案和技术手段都建立在科学合理的基础上。
平导开挖断面小，即使浮现不良地质也容易处理，对施工影响不大。
因此,超前导坑法在长隧道和特长隧道施工中被广泛采用。
1 。
2 超前水平钻探法采用隧道专用钻机进行超前水平钻探，来探明开挖前方的地质情况。
超前水平钻探其实并非彻底“水平”,带有一定的角度.与地震波反射法、地质雷达探测法相比,超前水平钻探法具有更直观、更准确的特点。
超前水平钻探法虽是“一孔之见”，却能起到“管中窥豹”的作用。
超前水平钻探法主要用于探测煤层、瓦斯、断层、溶腔、突水、涌泥等不良地质。
超前水平钻探法探测的距离长，探明的不良地质距工作面较远，便于提前调整施工方案和技术措施。
1.3 超长炮孔钻探法超长炮孔钻探法指的是在掘进过程中，每次打眼都用5m 钻杆在隧道拱部和底部各钻两个探测孔，放炮则控制在3m 以内，使工作面始终保持距不良地质2m 以上的安全距离。
当钻孔浮现不良地质征兆时，可以及时采取应对措施。
采用超长炮孔钻探法，避免了钻机的频繁挪移，可以不中断隧道的正常掘进，简便易行、事半功倍。
超长探孔还可兼做炮眼,节约成本，提高功效。
1 。
4 地震波反射法-—TSP-203 系统TSP 超前地质预报系统是目前隧道及地下工程地质预报工作中，采用的较为先进的设备。
其工作原理是利用地震波的回波原理，人工创造一系列有规则罗列的轻微震源，形成一个地震源断面；同时，三维地震波接收器在计算机的监控下，采集这些震源所发出的震波沿隧道前方及四周区域传播而遭遇不良地质体(如地层层面、节理面、特殊是断层破碎带界面和溶洞、暗河等)被反射返回的地震波数据.这些回波信号的传播速度、延迟时间、波形、强度和方向，是与相应不良地质体的性质和分布状况密切相关的.在一定间隔距离内连续采用上述方法，可以得到前方地层的地质力学参数，如杨氏模量和横向变形系数等，从而预报隧道前方及周围临近区域的地质状况，判断开挖面前方100m~200m 范围内的地质情况。
隧道超前地质预报的方法
第3节 地质超前预报常见方法
TSP超前地质预报
第3节 地质超前预报常见方法
TSP超前地质预报
第3节 地质超前预报常见方法
2、TSP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
3.重大施工地质灾害临警预报。
建立前方可能引发的大规模突水、突泥坍塌等重大地质灾害 临警预报系统
第3节 地质超前预报常见方法
二、地质超前预报方法
（一）地质分析法 （二）超前平行导坑预报法 （三）超前水平钻孔法 （四）物理探测法 （五）特殊灾害地质的预测方法
第3节 地质超前预报常见方法
（一）地质分析法
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
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
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 层程序、地层岩性及岩性变化，查明地层 接触关系。 4.地质构造调查 调查的重点是褶皱、断层、节理、侵 入体或岩脉等。
第1节 初步勘探搜集资料
2.定测要求 不论是一般隧道、长大隧道或者地质 复杂的隧道，均应进行单独的工程地质勘 测工作，编制单独供点的图表资料。
第2节 地质素描
一、作业准备 二、现场素描 三、掌子面地质素描记录表基本内容 四、地质素描示例
第2节 地质素描
一、作业准备
1.1内业技术准备 1）熟悉了解已有勘察资料，掌握掌子面所处 地段的地层岩性、构造特征、不良地质及水文 地质特征； 2）熟悉了解其他预报手段探测成果，分析判 断掌子面所处地段工程地质与水文地质特征可 能出现的差异（与勘察成果比较） 1.2外业技术准备 准备好洞内素描所需要的工具：外业包、罗盘、 地质锤、笔记本、数码相机等。
隧道工程超前地质预报措施
隧道工程超前地质预报措施本工程超前地质预报工作已由业主另行招标，由专业公司进行施作；但为保证施工安全和超前预报的及时性，我部在施工中，也要进行必要超前地质预报工作。
隧道施工中的地质预报方法，主要是根据地表和已开挖的隧道地段的地质调查和各种探测方法取得的资料，以及地质推断法预测开挖工作面前方一定长度范围内(一般每次预测长度为10～20m)围岩的工程地质和水文地质条件。
（1）地质预报内容超前地质预报内容如下：①隧道穿越不稳定岩层较大断层预测；②出现岩溶地段预测；③出现涌水地段预测；④软岩出现内鼓、片劈掉块地段预测；⑤岩体突然开裂或原裂隙逐渐增宽等危害性预测；⑥位移变形加快影响围岩稳定预测；⑦可能出现塌方、滑动影响预测；⑧浅埋段下沉裂缝对隧道稳定预测；⑨地质条件变化对施工影响程度预测。
（2）超前地质探测①根据开挖工作面前推法预测；②用相似比拟法对隧道涌水预测；③根据超前炮眼钻孔对涌水量预测；④开挖工作面浅孔钻探预测；⑤在接近设计提供不良地质地段时，加强地质预报。
在开挖工作面进行浅孔钻探(每工作面两个钻孔)，用于探明前方地质，发现地下水较大时，则进一步钻孔放水，防止涌水发生。
断层破碎带及溶洞地段采用钻进式注浆锚杆超前预支护、钢架、喷锚网防护，缩短循环进尺，尽量采用人工开挖或机械开挖，减少对围岩的扰动，及时支护，做到随挖随护。
并进行隧道开挖面地质素描图和隧道地质展示图记录。
（3）超前预测方法施工中充分利用超前预报作用。
根据施工中记录的地质素描图和地质展示图组织施工，及时调整支护参数。
工作面上采用两个钻探孔辅助地质预报。
钻探孔长度一般为20m。
采用浅孔钻探方法，主要是在钻进过程中，从钻进的时间、速度、压力、冲洗液的颜色、成分以及卡钻、跳钻等和岩性、构造性质及地下水等情况掌握地质条件。
例如，在遇到断层泥时，钻进时间短、钻进速度快，钻孔冲洗液浑浊、呈白色；遇卡钻时，说明岩体破碎；遇跳钻时，则可能有空洞或溶洞等等。
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。
隧道超前地质预报实施方案
隧道超前地质预报实施方案
实施隧道超前地质预报方案的主要步骤如下：
1. 地质勘探：根据隧道所经过的地质环境，进行详细的地
质勘探。
这包括地质剖面和岩体测试，以了解隧道穿越的
地层类型、岩体强度、断层和裂隙的分布等重要地质参数。
2. 地质分析：根据地质勘探数据，进行地质分析，确定隧
道施工中可能面临的地质灾害风险，如岩体不稳定、地下
水涌出、地震活动等。
3. 大量监测：通过设置一系列的监测点和使用现代地质监
测设备，对隧道区域的地质变化进行实时监测。
这包括地
表位移、地下水位、震动等参数的监测。
4. 数据解读：对监测数据进行分析和解读，及时发现地质
变化的迹象，预警可能发生的地质灾害。
5. 建立预警系统：根据地质监测数据，建立预警系统，及
时向监测人员发出预警信息。
6. 采取预警措施：根据预警信息，采取相应的措施来防范
和减轻地质灾害的影响。
例如，加固地下水封堵、加固和
注浆处理不稳定的岩体区域等。
7. 监测和调整：在施工过程中，持续地进行地质监测和调
整预警措施，确保隧道的安全施工。
总结起来，隧道超前地质预报实施方案主要包括地质勘探、地质分析、大量监测、数据解读、建立预警系统、采取预
警措施和监测调整等步骤，旨在提前预警可能发生的地质
灾害，保障隧道的安全施工和运营。
隧道超前地质预报
4、 隧道地质超前预报的主要内容
(1)断层及其影响带和节理密集带的位置、规模和性质 (1)断层及其影响带和节理密集带的位置、规模和性质 (2)软弱夹层(含煤层) (2)软弱夹层(含煤层)的位置、规模及其性质。 (3)岩溶发育位置、规模及其性质。 (3)岩溶发育位置、规模及其性质。 (4)不同岩类间接触界面位置。 (4)不同岩类间接触界面位置。 (5)在采、废弃矿巷分布及其与隧道的关系。 (5)在采、废弃矿巷分布及其与隧道的关系。 (6)工程地质灾害可能发生的位置和规模。 (6)工程地质灾害可能发生的位置和规模。 (7)隧道围岩级别变化及其分界位置。 (7)隧道围岩级别变化及其分界位置。 (8)不同风化程度的分界位置。 (8)不同风化程度的分界位置。 (9)不良地质体( (9)不良地质体(带)的成灾可能性。 (10)隧道涌水位置、水压及水量。 (10)隧道涌水位置、水压及水量。 (11)隧道围岩级别变化及其分布。 (11)隧道围岩级别变化及其分布。
3.6 声波CT层析成像法 声波CT层析成像法
近年来，随着计算机技术的广泛应用和声波CT专用软 近年来，随着计算机技术的广泛应用和声波CT专用软 件的成功开发，在原有跨孔声波测试基础上开发的岩土声 波CT层析成像法己开始应用于隧道施工期地质超前预报， CT层析成像法己开始应用于隧道施工期地质超前预报， 尽管受探测钻孔施作的限制，但在一定范围内岩溶洞穴、 管道的探测中已发挥了重要的作用。 3.7 波反射层析成像法 波反射层析成像法是近年发展起来的一种隧道施工期 地质预报方法．采用反射地震层析成像(TRT，美国NSA工 地质预报方法．采用反射地震层析成像(TRT，美国NSA工 程公司) 程公司)已成功地进行隧道掌子面前方岩脉、岩溶洞穴、 皮弃矿巷、富水破碎带和断层的预报。应用反射电磁波成 像等波反射层析成像法进行隧道施工辈子面前方地质预报 亦有报道。
隧道工程超前地质预报与监控量测
隧道工程超前地质预报与监控量测5.1 超前地质预报5.1.1 一般规定1.超前地质预报是保证隧道施工安全的重要环节和重要技术手段。
要将超前地质预报作为隧道施工的一道工序，纳入施工组织设计。
根据隧道的长短和地质复杂程度，有针对性地编写超前地质预报方案。
2.隧道超前地质预报应达到下列主要目的：（1）在施工前期地质勘察成果的基础上，进一步查明掌子面前方一定范围内围岩的地质条件，进而预测前方不良地质以及重大地质问题。
（2）为信息化设计和施工提供依据。
（3）为降低地质灾害发生风险提供预警。
（4）为编制交竣工文件提供地质资料。
3.超前地质预报应包含下列主要内容：（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）地质构造预测预报，特别是对断层、节理密集带、褶皱构造等影响岩体完整性的构造发育情况预测预报。
（3）不良地质预测预报，特别是对溶洞、暗河、人为坑洞、放射性、有害气体、高地应力、高地温等发育情况的预测预报。
（4）地下水预测预报，特别是对岩溶管道水及富水断层、富水褶皱轴及富水地层中的裂隙水等发育情况的预测预报。
4.超前地质预报按预报距离可分为3类，见表5-1。
5.超前地质预报分级见表5-19。
表5-1 超前地质预报按预报长度分类表5.根据隧道工程地质与水文地质条件和复杂程度、地质因素对隧道施工影响程度、诱发环境问题程度等，针对不同类型地质问题，按本书选择不同方法和手段，分段、分级进行超前地质预测预报。
6.施工过程中应将开挖揭露的地质情况与多方法超前地质预测预报对比印证，提高预报准确率和精度，动态调整超前地质预测预报分级、方法、手段。
7.隧道超前地质预报的试验检测单位应具备交通运输部公路工程综合甲级或桥隧专项资质，超前地质预报从业技术人员应持隧道工程或桥隧工程试验检测专业职业资格证书，并掌握基本水文地质知识。
仪器设备的种类、性能精度及效率应能满足预报和工期的要求。
8.隧道超前地质预报按图5-1所示的工作程序进行。
隧道和地下工程超前地质预报技术介绍
超前地质预报技术简介
汇报提纲
1 国内外历史及现状 2 超前地质预报旳目旳、任务及工作内容 3 超前地质预报旳主要手段 4 工艺流程及操作要点 5 材料 6 机具设备 7 劳动组织 8 安全措施 9 预报实例 10 存在问题
1 国内外历史及现状
►1.1 超前地质预报旳主要性 ► 突泥、突水是隧道建设中旳主要工程地质
3 超前地质预报旳主要手段
3.2 多种主要预报手段 3.2.4 物探措施 3.2.4.1 TSP隧道地震波反射法 1、预报原理(能够放一录像) TSP202（TSP203）超前地质预报 系统是利用地震波在不均匀地质体中产生 旳反射波特征来预报隧道掘进面前方及周 围临近区域地质情况旳。它是在掌子面后 方边墙上一定范围内布置一排爆破点，依 此进行薄弱爆破，产生旳地震波信号在隧 道周围岩体内传播，当岩石强度发生变化 时，例如有断层或岩层变化，信号旳一部 分被返回。界面两侧岩石旳强度差别越 大，反射回来旳信号也就越强。返回旳信 号被经过特殊设计旳接受器接受转化成电 信号并进行放大。根据信号返回旳时间和 方向，经过专用数据处理软件处理就能够 得到岩体强度变化界面旳位置及方位。
Ⅱ
施工围岩分级
Ⅱ
Ⅲ
Ⅱ
地层 岩性特征
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
该段位于桐麻岭背斜东翼及其伴生和次生的构造影响带，节理裂隙发育，多为构造节理与风化节理，节理面平直光滑，沿节理裂隙常有地下水渗出。段内普 遍发育二组节理，其产状分别为 N35°W/47°SW、N78°W/79°SW,节理间距3～20cm。XK3+210~XK3+226发育一层间错动，内夹10～20cm厚的断层泥，影响宽度 为1.5m。
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。
隧道施工超前地质预报方案
隧道施工超前地质预报方案一、超前地质预报系统超前地质预报流程图掌子面超前探测地质观测、编录、分析信号处理目标识别与地质解释提交报告有无不良地质有 无根据需要布设探孔按原设计文件施工必要时采取工程技术措施或调整支护参数二、地质分析方法地质调查：对地貌、地质进行调查与地质推理相结合的方法有针对性的补充地质资料。
补充地质资料的主要内容包括：不同岩性、地层在隧道地表的出露及接触关系，岩层产状及变化情况；构造在隧道地表的出露、分布、性质、变化规律及产状变化；地表岩溶发育情况和分布规律。
地质调查方法：地质预报组人员根据建立的标准地层剖面，结合沉积规律，确定各岩层层序、厚度、位置。
对地质构造进行跟踪调查后，展开有针对性的地质调会，详尽地核对细化勘察设计资料，为地质预报做好基础工作。
隧道开挖面地质素描：地质预报人员对隧道开挖面的地质状况作如实的调查和编录，采集必要的数据，具体包括：开挖面地层、岩性、节理发育程度、受构造影响程度、围岩稳定状态等进行编录。
地质素描方法和预报成果见表。
地质素描方法和预报成果表1、TSP203超前地质预报TSP203超前地质预报系统，采用TSP203隧道地质超前预报系统，预测掌子面前方100m至200m范围不良地质，包括断层、特殊软岩、煤系地层中的煤层、富水砂岩层和煤系地层与其它地层的界线，TSP203系统工作示意如下图：TSP探测布置与原理平面示意图掌子面不良地质体爆炸点接收仪测量操作方法和要求：在隧道边墙上布置爆破孔和接收器孔：在内轨顶面上1m高的一侧边墙同一水平线上，按间距1.5m、孔深1.5～2.0m、孔径35～38mm，下倾15～20°的参数钻24个炮孔，最后一个炮孔距掌子面0.5 m左右。
在距第一个炮孔15～20m 处，按孔深2.0m、孔径42～45mm，上倾5～10°的标准在边墙两侧对称钻两个接收孔。
将传感器套管借助风钻安置在接收孔中。
每开挖100m预报一次，预报作业安排在交接班期间完成，每次预报时间不超过2小时。
3-1隧道超前地质预报原则
3-1隧道超前地质预报原则一、实施超前地质预报的目的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、物探、超前地质钻探等手段，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，并提出措施建议。
为正确选择开挖断面、支护设计参数和优化施工方案提供依据，并为预防隧洞涌水、突泥、围岩失稳等可能形成的灾害性事故及时提供信息，便于施工单位提前做好预案，保证施工安全。
超前地质预报主要应达到下列目的：1）进一步查清隧道开挖工作面前方的工程地质与水文地质条件，指导工程施工的顺利进行；2）降低地质灾害发生的机率和危害程度； 3）为优化工程设计提供地质依据； 4）为编制竣工文件提供地质资料。
二、超前地质预报方案1超前地质预报内容超前地质预报应包括下列主要内容：1）地层岩性预测预报，特别是对软弱夹层、破碎地层及特殊岩土的预测预报；2）地质构造预测预报，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）不良地质预测预报，特别是对岩溶、人为坑洞等发育情况的预测预报；4）地下水预测预报，特别是对岩溶水及富水断层、富水褶皱轴、富水地层中的裂隙水等发育情况的预测预报。
2超前地质预报设计原则与方案根据隧道具体工程地质问题和开挖的实际情况，制定超前地质预1报工作原则，其原则是：采用地质调查、物探法和超前钻探等相结合的方法进行预报。
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；采用综合超前地质预报方法时，需将各预报手段所获得的资料进行综合分析与判断，并编制地质综合分析成果报告。
超前钻探法：包括超前地质钻探、加深炮孔探测；必要时孔内摄影。
物探法：包括弹性波反射法（地震波反射法和陆地声纳法等）、电磁波反射法（地质雷达探测）、红外探测等。
采取长短结合、上下对照、定性与定量相结合的原则进行综合预报。
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TGP206隧道地质超前预报探测系统，采用隧道高频地震反射回波的方法，探查隧道前方围岩的不良地质体（例如：岩体构造破碎带、岩性接触带和岩溶发育带等）。
为隧道的快速掘进、支护材料的提前准备，以及灾害事故的预防提供地质资料与信息。
专门为隧道及地下工程施工超前地质预报研制开发的技术成果，已经经过国内著名隧道专家组评审，鉴定为具有国际先进技术水平。
隧道地质超前预报系统可预报隧道前方200米左右（本数值为中等硬度围岩条件，视当地地质构造有所偏差）的岩性变化、断层、破碎带、岩溶发育带、空洞等，并能计算出上述范围内的纵波、横波速度、波速比,泊松比,相应岩体的动弹模量和剪切模量等岩石力学参数。
TGP206隧道地质超前预报探测系统动态范围大，通过改变偏移距离和激发能量即可实现大范围预报。
TGP206隧道地质超前预报探测系统性能提高突出表现在高分辨能力的增强，即对隧道围岩病害地质体的判释能力的提高方面。
根据隧道地质超前预报和隧道地质检测两个方面的需要，开发出TGP隧道地质预报仪和相关软件处理系统。
该隧道地质超前预报仪器系统既可以进行隧道地质超前预报，扩展配置又可以对开挖过程中未发现的隧道隐蔽病害（如隧底岩溶等）进行检测，和检测隧道围岩的弹性波速度、划分隧道围岩类别，以及检查混凝土衬砌与围岩之间是否存在脱空缺陷等。
这种多功能仪器适应隧道弹性波多项目检测的需要，软件处理系统全部为WINDOWS编程，界面良好，处理中既有自动处理方式，也有手动处理方式，还具有深入分析异常可靠程度的追踪评估功能。
这种功能设计的操作既适应非物探人员，又适应物探或专业人员利用弹性波传播特性对隧道复杂地质条件进行深入的研究。
TGP隧道地质预报系统由四大部分组成，它们分别是：（1）TGP隧道地质预报检测仪主机，仪器箱体采用全密封式，显示采用强背光功能的TFT液晶显示屏，存储单元为30G，仪器设计具有防水、防尘、防震功能。
·12通道·频带宽度0.5~4000HZ·VPP为24伏下瞬时浮点放大 A/D转换20bit·动态范围高信噪比 120~132db·采样率 30μs、60μs、90μs、120μs、250μs、500μs、1ms、2ms·超长采样记录功能采样点数可达1024、2048、4096、8192点·具有三档模拟滤波功能全通、高通1、高通2（2）高灵敏度三分量速度型接收检波器，安装配套的工具和器材，如专用电缆、起爆触发电器、孔中接收检波器和耦合剂的专用安装工具、专用防水防震工程塑料仪器箱和工具箱等。
（3）数据处理设备（DOTH（750）1.8G/256MB/40G/WIN XP PRO/ATI RADEN *300 64MB DDR2/指纹识别系统）,工程地质图象记录设备（710万像素/4*optic/2*digit）。
（4）TGPWIN隧道地震波处理分析软件包三分量隧道地震波采集模块；空间位置建立模块；均衡增益、频谱分析、滤波模块；干扰波剔除模块；速度分析模块；地震回波提取模块；地震回波相关偏移归位模块；隧道围岩构造的能量衰减与性质分析模块；报告图文编辑模块。
仪器主要技术指标：•主机具有4个独立的三分量通道•频带宽度0.5 - 4000Hz•Vpp为24伏条件下的瞬时浮点放大，A/D 20bit 120-132db，动态范围大/信噪比高；•采样率：10μs、30μs、60μs、90μs、120μs、250μs、500µs、1 ms八档；•超长采样记录功能/采样点数：1024、2048、4096、8192点；•采样记录长度最大为8.192s；•具有模拟滤波器/分三档：全通、高通1、高通2仪器装配：TGP型隧道地质预报仪的装配设计特点如下：考虑到隧道应用环境具有潮湿或滴水的特点，仪器设计为整体式、面板键盘等设计为密封触摸式键盘。
仪器的模数转换器设计为大信号状态采样，有利于仪器信噪比性能的提高。
考虑到多功能检测的需要，隧道地质超前预报仪器设计为4个独立的三分量通道，通过选用专用插头改变仪器输入的接线组合，确定仪器的使用状态。
用于隧道地质超前预报，可以根据需要在1-4个接收检波输入道选择使用。
即仪器最多可以同时布置4个接收孔的预报。
用于隧道地质检测功能，根据检测项目选择专用的插头、电缆和检波器，根据工程需要选择仪器的功能状态。
主要仪器配件：高灵敏三分量检波器（X、Y、Z）（带2.5米专用插头电缆）检波器定向专用安装器及耦合剂专用注入连接杆三分量检波器专用连接电缆（20米）起爆触发信号连接电缆（80米）一分三专用分线器地震波数据存储专用U盘（128M）专用鼠标备用操作键盘备用操作键盘连接插头外接电源连接线外接电源保险管便携式专用电缆背包防水防震工程塑料保护箱TGPWIN隧道地震波处理分析软件包TGPWIN隧道地震波处理分析软件保护狗扩展配置根据工作项目的需要用户可以自由选择TGP型隧道地质预报仪在黔桂铁路银洞坡隧道进行超前预报工作在黔桂铁路途经的贵州省都匀市银洞坡隧道进行了超前预报工作，银洞坡隧道位于黔桂线第五标段，中心里程DK480+874，全长8516m。
该隧道是全线的重点控制工程，地质条件复杂，穿越F4断层和含毒矿床，岩溶局部发育。
在岩溶比较发育的灰岩地区进行隧道施工，进行隧道地质超前预报是非常重要的一项工作，预报检测资料的分析与非岩溶地区相比较难度也大得多。
北京市水电物探研究所采用自身研制开发的TGP12型隧道地质预报系统在这一工段进行了隧道超前预报工作，为隧道的安全施工掘进提供了预报资料。
图一银洞坡隧道位置及外景图二隧道施工中遇到岩溶突水图三现场采集云南某隧道地质超前预报检测成果宜万铁路王家岭隧道凉风垭隧道段施工现场图件资料如下：反射回波采用的速度：纵波Vp =6200米/秒；横波 Vsh = Vs=3300米/秒；Vp/Vs=1.88。
理用Vsh波计算的结果：（Vsh=3300米/秒）1，接收在：左壁K53+224 用横波处理2，接收在：右壁K53+224 用横波处理 3，接收在：右壁K53+120 用横波处理采用Vp波计算结果为：（Vp=6200米/秒）Vp计算结果：1，接收在：左壁K53+224 用纵波处理 2，接收在：右壁K53+224 用纵波处理3，接收在：右壁K53+120 用纵波处理（附）变更设计建议书编号：宜万线7标段隧(2005)第号—（施）致北京铁城建设监理有限责任公司宜万铁路监理站：1、变更原因：凉风垭隧道DK53+322~ DK53+339段原设计为Ⅱ级围岩，采用《宜万隧参03-6》图施工。
在隧道开挖至DK53+322时线右边墙处发育一溶洞，宽约2.5m，沿隧道线路方向渐往右移，穿越隧道掌子面中部及拱部后至DK53+339时移至线左边墙处，并向边墙外延伸，雨后DK53+322处溶洞有较大水量流出，DK53+339处溶洞有少量渗水。
该段围岩较破碎，拱部岩层产状平缓，节理发育，并受该溶洞影响，拱顶岩层出现楔体破坏、掉块。
2、变更方案建议：为确保施工安全，建议：①从DK53+322～DK53+339段采用Ⅳa施工支护；②对拱部楔体破坏部分挂设双层钢筋网、增设中空锚杆、喷射砼回填；③对DK53+322、DK53+339边墙两处溶洞查明水流方向后采用砂浆锚杆、挂设钢筋网喷砼封闭，边墙外2m灌注C20砼回填。
3、工程量估算：①Ⅱ级围岩变更为Ⅳa数量：开挖：Ⅳ级围岩+1150.73m3；Ⅱ级围岩-1011.74 m3；喷砼：素喷+20.672 m3；网喷+18.7 m3；仰拱填充：+62.39 m3；模筑衬砌：+37.13 m3；②拱部楔体破坏处理：钢筋网：1.088t；φ25中空锚杆：204m；喷C20砼：63.55 m3③边墙两处溶洞处理：钢筋网：0.985t；φ22砂浆锚杆：186m；回填C20砼：62.3 m3填报单位：中铁三局集团青岛仰口隧道施工现场在经过现场的数据采集工作后，通过TGP专业软件进行处理、获得P波、SH波、SV波的时间剖面、相关偏移归位剖面等成果。
在成果分析中：以P波、SH波、SV波的原始记录分析测段岩体的地质条件；以相关偏移归位剖面预报前方岩体地质条件，预报分析推断以P波剖面资料为主，结合横波资料综合解释。
解释中遵循以下准则：①正反射振幅表明硬岩层，负反射振幅表明软岩层。
②若S波反射较P波强，则表明岩层饱含水。
综合分析隧道左右壁原始记录，分离后的纵横波（P、SH、SV）记录，以及P波、SH波、SV波的相关偏移归位剖面图得知：测段围岩左壁在K60+955～DK60+935、右壁在K60+945～DK60+935段P波、SH波和SV波三种波形有较大衰减；预报段围岩在K60+872～K60+860、K60+797～K60+782段存在异常，推测上述里程段围岩为构造与裂隙发育带。
K60+915～DK60+872、K60+860～DK60+797、K60+782～K60+765段岩体新鲜、且相对完整。
左壁P、SH、SV波的相关偏移图右壁P、SH、SV波的相关偏移图相关配件隧道地质超前预报用三分量检波器专用连接电缆（20米）隧道地质超前预报用高灵敏三分量检波器及耦合剂专用注入工具及起爆触发信号连接电缆（80米）隧道地质超前预报用一分三专用分线器地震检波器地震映象、地脉动测试电缆（3道）钻孔三分量探头面波勘察、地震勘察电缆（12道）漂浮电缆（12道）背景资料：隧道地质超前预报现状：目前近距离预报（又称近期预报）一般采用地质雷达，预报距离一般为20-30米。
远距离预报（又称中长期预报）采用地震反射波方法，有的采用进口仪器TSP202、TSP203，有的采用地震仪器。
为了预报隧道施工面前方及周围岩体的地质条件，预报可能出现的隧道施工病害事故，作到有的放矢地采用与地质情况相适应的开挖方法和支护手段，是地下工程界多年来不断努力探索的课题。
专家评述：TGP隧道地质预报系统经过在云南水富高速公路冷水溪隧道，宜万铁路王家岭隧道、凉风垭隧道，青岛海滨高速仰口隧道等工程使用，并且应用中注意与现有手段方法进行比较，控制试验条件的完全一致性，即在同一隧道、同一里程、同次震源激发的条件下，采取不同仪器各自接收、各自分析处理、各自提交处理解释成果而后进行成果对比的方法。
工程实践证明国产TGP隧道地质超前预报系统的科学性和适用性。
该系统于2005年8月底通过了由国内知名隧道、地质、物探专家组成的专家组的评审鉴定。
经过认真慎重的比对和评审，专家们一致认为“TGP隧道地质预报系统与相关的处理系统，性能稳定可靠，采集的波形完整，信噪比高，与国外同类仪器对比整体上具有国际先进水平，可替代进口产品。
”TGP的优越性：4 TGP是集放大、转换、采集、存储、控制为一体的全密封防水防震的物探设备；优于利用微机与机箱装配式结构的仪器，TGP适合在恶劣的隧道环境中使用。