隧道突水突泥灾害源超前地质预报理论与方法(李术才著)思维导图

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基于激发极化法的隧道含水地质构造超前探测研究_李术才

基于激发极化法的隧道含水地质构造超前探测研究_李术才

第30卷第7期岩石力学与工程学报V ol.30 No.7 2011年7月Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering July,2011基于激发极化法的隧道含水地质构造超前探测研究李术才,刘斌,李树忱,张庆松,聂利超,李利平,许振浩,钟世航(山东大学岩土与结构工程研究中心,山东济南 250061)摘要:突(涌)水地质灾害是制约隧道等地下工程建设的瓶颈问题之一,隧道施工期含水地质构造的超前探测尤其是水量预测已经成为亟待研究和解决的重要工程科技难题。

针对上述难题,提出以激发极化法等地球物理方法为先导的解决思路,研发隧道含水构造超前探测专用激发极化仪器。

提出从视电阻率数据着手解决含水构造定位难题的思路和基于三维电阻率反演方法的隧道含水构造超前探测三维成像方法及其计算效率优化方案。

解答隧道超前探测的基本问题(如三维全空间点源电场求解、三维测量观测方式、干扰识别与去除方法、反演目标区域等),利用反演算例验证断层、溶洞等含导水地质构造三维成像的有效性。

针对含水体的水量预测难题,提出基于二电流激发极化半衰时之差法的隧道含水构造水量预测方法,通过物理模型试验发现半衰时之差与水量之间存在线性正相关关系,二者之间的这种单调线性正相关关系为解决实际工程中含水构造的水量预测难题奠定了基础。

最终形成激发极化法隧道含水地质构造超前探测技术体系,并将该技术用于隧道地质预报实践中,预报结果与实际开挖情况基本一致。

实际应用效果表明,激发极化超前预报技术可有效解决隧道施工期含水构造超前探测的定位难题,尤其可实现含水体水量的估算,拓展了超前地质预报工作的功能,具有良好的应用前景和推广价值。

关键词:隧道工程;含水地质构造;超前地质预报;激发极化法;三维成像;水量估算中图分类号:U 45 文献标识码:A 文章编号:1000–6915(2011)07–1297–13 STUDY OF ADV ANCED DETECTION FOR TUNNEL WATER-BEARING GEOLOGICAL STRUCTURES WITH INDUCEDPOLARIZATION METHODLI Shucai,LIU Bin,LI Shuchen,ZHANG Qingsong,NIE Lichao,LI Liping,XU Zhenhao,ZHONG Shihang (Geotechnical and Structural Engineering Research Center,Shandong University,Jinan,Shandong250061,China)Abstract:The water inrush hazards have become one of the bottleneck problems that constrain the construction of underground engineering such as tunnels. The advanced detection of the water-bearing geological structures especially estimation of the water volume in tunnel construction period has become an important scientific and engineering problem to be studied and solved urgently. For the above problems,the solving method with the induced polarization(IP) method as the guide is proposed. The advanced geological prediction with IP method in tunnel faces with a lot of new problems to be studied and solved urgently in contrast with shallow exploration. The special IP instrument for tunnel advanced detection is developed. The thought for solving the problem of water-body location with apparent resistivity is presented;and the three-dimensional(3D) tomography method of收稿日期:2010–05–19;修回日期:2010–09–21基金项目:国家杰出青年科学基金项目(A50625927);国家重点基础研究发展计划(973)项目(2007CB209407);国家高技术研究发展计划(863)项目(2007AA11Z131)作者简介:李术才(1965–),男,博士,1987年毕业于山东矿业学院土木工程系矿井建设专业,现任教授、博士生导师,主要从事裂隙岩体断裂损伤、地质灾害超前预报与防治等方面的教学与研究工作。

复杂地质长大隧道施工超前地质水文预报

复杂地质长大隧道施工超前地质水文预报

复杂地质长大隧道施工超前地质水文预报超前地质水文预报是利用钻探和现代物探等手段,对因地质和水文勘察工作的技术措施、技术手段、现场条件等局限,而隐伏的、难以探查的重大地质和水文隐患和问题予以进一步提前查清楚查准确,并据已经掌握的地质水文灾害前兆和超前预测预报地质灾害,及时改进施工方法,调整施工工艺,确定防灾预案,进而指导工程施工,保证顺利进行。

标签:隧道超前地质预报;地质水文灾害分级;分级预报施工安全1引言在隧道施工过程中,通过超前地质水文预报来预测、判断施工工作面前方水文地质、工程地质等水文地质的现实状况,为隧道施工方案的调整优化提前提供全面有效可靠的地质水文依据。

通过隧道地质水文预测,预报掌子面前方地段可能引发隧道地质和水文灾害的可能性及位置、性质与规模,并根据地質水文预测预报结果,提出相应有针对性的技术措施与对策建议,为设计变更和优化提供可靠的地质水文依据,有效降低和避免隧道施工灾害的发生,确保施工人员和设备安全,为提高工程质量、施工效率及经济效益提供技术支撑。

2隧道地质水文灾害分级及分级预报方式2.1对地质水文灾害大致分为四级,以判断其对隧道施工安全、进度等方面的危害和影响程度。

影响超前地质水文综合预报工作的具体因素详见表1。

A级水平:有较为重大的水文灾害和地质隐患的地段,如富含水体、地层破碎软弱、导水性良好的断层和破碎带,特大型、大型涌泥涌水地段,非可溶岩与可溶岩接触带,在物探方法探测中的重大异常地段,大型岩溶溶洞,大型人为坑洞,高地应力地段,特殊地质地段,可能诱发重大环境问题的地质和水文灾害地段,等。

B级水平:在物探方法探测中有较大物探异常的地段,中小型涌泥涌水地段,断裂破碎带等。

C级水平:发生涌泥涌水可能性小、地质水文条件较好的碳酸盐岩及碎屑岩地段。

D级水平:发生涌泥涌水可能性极小的小型断层破碎带和非可溶岩地段。

2.2分级预报方式A级别预报(地质与水文复杂地段):采用地震反射波法(TSP、TGP等)、超前水平钻探法、地质雷达法、加深爆破炮孔法、地质素描法法等多种有效、适合的手段进行综合预测。

地下工程监测与检测技术第七章 隧道超前地质预报技术PPT课件

地下工程监测与检测技术第七章 隧道超前地质预报技术PPT课件

二.隧道超前地质预报方法的分类
按预报方法手段分类可分为地质分析预报法、地球物理探 测法以及超前水平钻探法。
按预报空间位置分类,常见为有洞内与洞外预报。其中, 洞外预报又包含地面地质调查和高密度电法;洞内预报又包含 掌子面地质调查、TSP探测、超前水平钻探、地质雷达探测等。
按预报距离分类,可分为长距离、中距离与短距离预报。 其中长距离预报多采用地面地质调查、高密度电法等;中距离 预报多采用TSP地震反射波法等;短距离预报多采用掌子面地质 调查、地质雷达、红外探测、超前钻探法等。
①高密度电法的基本原理
不同岩层或同一岩层由于成分和结构等因素的不同,具有不同的电阻 率。通过接地电极将直流电供入地下,建立稳定的人工电场,在地表观测 某点垂直方向或某剖面的水平的电阻率变化,从而了解岩层分布或地质构 造的特点。从理论来说,在各向同性的均质岩层中测量时,无论电极装置 如何,所得的电阻率都应相等,即为岩层的真电阻率。但在实际工作中, 所遇到的地层既不同性、又不均质或地表起伏不平,所得电阻率则称为视 电阻率,是不均质体的综合反映。对于某一确定的不均匀地电断面,若按 一定规律改变装置大小或装置相对于电性不均匀体的位置,在此过程中测 量和计算视电阻率值,发现测得的视电阻率值按照一定规律变化,进而探 查和发现地下导电性不均匀体的分布,达到预报前方地质灾害的目的 .
③测试方法
Ⅰ、确定探查深度和测线长度 在电极排列布置前进行探查深度设计。随着电极间距的增
加,测量精度降低。因此,设计探查深度H应约为探查目标体 深度h的1.5倍,在现场条件允许的情况下,取2倍为最佳。测 线的总长L应为探测区域的分布长度D加上两侧各H/2(探查深 度的一半)的长度。
Ⅱ、测线布置 测线网布置应根据任务要求、探测方法、被探测对象规模、埋

隧道超前地质预报之超前地质预报的物探理论

隧道超前地质预报之超前地质预报的物探理论

隧道超前地质预报之超前地质预报的物探理论参考资料⼆超前地质预报的物探理论迄今为⽌,地下⼯程超前地质预报应⽤的主要⼿段是TSP(或TGP)、地质雷达和红外线探⽔仪和直流电法,涉及的主要物探理论有地震波探测理论、雷达与瞬变电磁探测理论,物理场探测理论和直流电法探测理论。

第⼀节地震波探测理论⼀、地震波的传播规律(⼀)费马原理费马原理⼜称最⼩时间原理。

根据费马原理,波总是沿射线传播以保证波到达时所⽤历时最少这个准则。

在均匀介质中,地震波射线是从振源出发的直线,在其他介质中波射线性质便要复杂⼀些。

(⼆)地震波的反射和透射当地震波在传播过程中遇到介质突然变化的界⾯(如岩体的节理、裂隙和断层等)时,地震波将会产⽣反射和透射,如图3-2所⽰。

(三)地震波的绕射地震波传播过程中遇到地层的间断点和不整合接触点以及断层的棱⾓点等,这些不连续的间断点可以看作是新震源,就会产⽣⼀种新的扰动,向弹性空间四周传播,这种扰动称为绕射波。

即地震波的绕射。

(四)地震波的散射地震波在传播过程中振幅和能量随着离震源点距离的增加⽽减少的现象称为球⾯扩散。

即地震波的散射。

⼆、 TSP探测原理TSP探测时,在掌⼦⾯后⽅⼀定距离的隧道⼀侧边墙上布置⼀定数量的钻孔,通过TSP系统的爆破装置在钻孔中施以微型爆破来产⽣射地震波信号,地震波沿隧道⽅向以球⾯波的形式传播,遇到反射界⾯反射回来由接收器接收,同时转换成电信号并放⼤(如图3-4)。

由于反射波的传播速度、延迟时间、波形、强度和⽅向等均与相关界⾯的性质以及产状密切相关,经过TSP系统的数据处理软件分析处理后,结合具体的地质情况,预测不良地质体的位置、宽度和产状等。

瑞⼠按伯格公司开发的TSP数据处理软件能将地震波信息转化到隧道掌⼦⾯前⽅及周围区域的坐标系统上。

由于地震波从起爆、经反射被接收的⽤时与反射界⾯到起爆点和接收器的距离之和成正⽐关系,所以知道了地震波的传播速度和反射⽤时就可以确定反射界⾯的位置和与隧道轴线的夹⾓。

隧道工程-工程地质勘测及超前预报PPT课件

隧道工程-工程地质勘测及超前预报PPT课件

隧道工程的发展历程
01
02
03
古代隧道工程
古代隧道工程以道路、排 水为主,如秦始皇陵中的 排水通道。
近代隧道工程
随着工业革命的发展,铁 路、公路隧道逐渐增多, 如英国的英格兰中部铁路 隧道。
现代隧道工程
现代隧道工程向着大跨度、 深埋、长距离的方向发展, 如中国的港珠澳大桥海底 隧道。
隧道工程的重要性
案例三
总结词
精细、准确、可靠
详细描述
该案例中,工程地质勘测及超前预报注重细节,采用了高精度的测量和探测技术,对地 铁隧道区域的地质状况进行了准确、可靠的勘测和预报,为地铁隧道的建设和运营提供
了有力保障。
05
总结与展望
隧道工程地质勘测及超前预报的挑战与解决方案
挑战
隧道工程地质勘测及超前预报面临的 主要挑战包括复杂地质条件的勘测、 高精度数据获取、预测模型的建立以 及实时监测系统的研发等。
现代技术
如地球物理勘探、遥感技术、地理信息系统等,利用物理或化学方法探测地下 地质构造和岩土性质。
工程地质勘测在隧道工程中的应用
隧道选线
结构设计
通过工程地质勘测,评估隧道穿越地段的 工程地质条件,为隧道选线提供依据。
根据地质勘测结果,设计隧道洞身、支护 结构等,确保隧道结构的稳定性和安全性 。
施工指导
目的
超前预报技术的目的是为了提前了解和掌握隧道施工前方的 地质情况,预测可能遇到的地质灾害和工程风险,为隧道施 工提供科学依据和安全保障,避免或减少因地质灾害和工程 风险造成的损失。
超前预报技术的方法与技术
方法
超前预报技术的方法包括地质勘探、地球物理探测、数值计算等多种方法。其中 ,地质勘探包括钻探、槽探等;地球物理探测包括地震波法、声波法、电磁法等 ;数值计算包括有限元法、离散元法等。

隧道施工地质超前预报课件

隧道施工地质超前预报课件
成本与效益平衡
地质超前预报技术的研发和应用需要投入大量的人力、物力和财力, 如何在保证预报效果的同时降低成本是实际应用中需要解决的问题。
未来发展方向
技术创新与突破
未来研究应致力于突破现有技术的局限性, 提高预报精度和范围,满足更复杂的地质条 件预报需求。
智能化与自动化
利用人工智能、机器学习等技术实现地质超前预报 的智能化和自动化,提高预报效率和准确性。
03
强化现场勘察
通过改进数据处理算法,减少干 扰因素,提高地质数据的识别精 度。
在施工前进行详细的地质勘察, 收集丰富的地质资料,为超前预 报提供更准确的基础数据。
加强技术培训与交流
定期组织技术培训
01
针对隧道施工地质超前预报的相关技术进行培训,提高技术人
员的技术水平。
开展技术交流活动
02
组织技术交流会议或论坛,促进技术人员之间的经验分享和技
术创新。
建立技术资料库
03
整理和归纳相关技术资料,方便技术人员查阅和学习。
完善相关法规与标准
制定严格的行业标准
制定隧道施工地质超前预报的行业标准,规范 技术应用和操作流程。
完善相关法规
制定和完善相关法规,明确各方责任和义务, 保障隧道施工安全和质量。
建立质量监管机制
建立有效的质量监管机制,对隧道施工地质超前预报的质量进行监督和评估。
隧道施工地质超前 预报课件
contents
目录
• 隧道施工地质超前预报概述 • 隧道施工地质超前预报技术 • 隧道施工地质超前预报应用案例 • 隧道施工地质超前预报的挑战与展望 • 隧道施工地质超前预报的实践建议
01
CATALOGUE
隧道施工地质超前预报概述

[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

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。

公路隧道工程思维导图

公路隧道工程思维导图
要求、发生岩爆应采取的处理措施
五、隧道工程质量通病及防治措施
公路隧道洞口、明洞施工:洞口施工、明洞施工
公路隧道开挖:开挖方式及适用范围、公路隧道开挖要求、公路隧
道超欠挖控制、钻眼爆破掘进施工技术要点、公路小
净距及连拱隧道施工、公路隧道逃生与救援
公路隧道支护与衬砌:超前支护、初期支护、横筑混凝土衬砌、公路
三、公路隧道施工技术隧道施工安全步距要求
公路隧道防水与排水:施工防排水、结构防排水、注浆防水
塌方地段施工特点:发生塌方段施岩溶地段施工特点:溶洞对隧道施工的影响、隧道遇到溶洞的处理措施
瓦斯地段施工特点:瓦斯的燃烧和爆炸性、瓦斯放出的类型、防止瓦斯措施
流沙地段施工特点:制定方案、先护后挖、加强支护、尽早衬砌、封闭成环
岩爆地段施工特点:岩爆预报方法、岩爆隧道施工技术措施、岩爆隧道施工
隧道围岩分级:公路隧道围岩分级、围岩级别的判定方法
一、隧道围岩分级及隧道构造
公路隧道的构造:洞门、明洞、洞身类型及构造
隧道地质超前预报:超前预报的目的、内容和方法
超前预报的分级
二、隧道地质超前预报和监控量测技术隧道施工监控量测技术:监控量测的目的、量测内容与方法、量测数据处理、量测管理、竣工文件中包括的量测资料
隧道通风防尘及水电作业:通风、防尘、供水、供电
公路隧道辅助坑道施工:横洞与平行导坑、斜井、竖井
公路隧道盾构施工:盾构法工作原理、盾构机分类及适用范围、盾构
第四章、隧道工程施工
涌水地段施工特点:施工调查、采用辅助坑道排水应符合的要求、采用超前
钻孔排水应符合的要求、超前围岩预注浆堵水应符合的
规定、轻型井点、深井井点降水施工应符合的要求

隧道超前地质预报方法与原理

隧道超前地质预报方法与原理

中国地质大学研究生课程论文封面课程名称地下工程测试技术教师姓名陈建平左长群周传波研究生姓名罗华研究生学号120120584研究生专业地质工程所在院系工程学院类别: 硕士日期: 2013 年 6 月19 日评语注:1、无评阅人签名成绩无效;2、必须用钢笔或圆珠笔批阅,用铅笔阅卷无效;3、如有平时成绩,必须在上面评分表中标出,并计算入总成绩。

浅述超前地质预报方法与原理目录1超前地质预报的定义和任务 (1)1.1超前地质预报的定义 (1)1.2超前地质预报的任务 (1)2超前预报的方法及原理 (2)2.1 正洞地质素描法 (2)2.1.1 地质素描法原理 (2)2.1.2 地质素描法的基本方法 (3)2.1.3 地质素描法优缺点 (3)2.2 超前水平钻孔法 (3)2.2.1 超前水平钻孔法原理 (3)2.2.2 超前水平钻孔预报基本方法 (3)2.2.3 超前水平钻孔法优缺点 (4)2.3 超前导坑法 (4)2.3.1 超前导坑法原理 (4)2.3.2 超前导坑法基本方法 (4)2.3.3 超前导坑法的优缺点 (5)2.4 声波测试法 (5)2.4.1 声波测试法的基本原理 (5)2.4.2 声波测试法的方法 (5)2.4.3 声波测试法的优缺点 (5)2.5 红外探水法 (5)2.5.1 红外探水法原理 (6)2.5.2 红外探水法的基本方法 (6)2.5.3 红外探水法的优缺点 (6)2.6 电磁波法 (6)2.6.1 电磁波法预报的原理 (6)2.6.2 地质雷达法预报的基本方法 (6)2.6.3 地质雷达预报优缺点 (7)2.7 弹性波法 (7)2.7.1 TSP203地质探测系统(反射波) (8)2.7.2 TGP探测系统(反射波) (8)2.7.3 TST地质超前预报技术(散射波) (9)2.8 其他预报方法 (9)2.8.1 跨孔声波CT成像法 (10)2.8.2 数码成像技术 (10)2.8.3 HSP声波反射法 (10)2.8.4 红外探测法 (10)2.8.5 陆地声纳法 (10)2.8.6 高分辨直流电法 (10)3 预报方法的选用 (11)3.1 不同地质条件下预报方案的选用原则 (11)3.2 预报方案的制定 (11)1超前地质预报的定义和任务1.1超前地质预报的定义隧道超前地质预报有广义和狭义之分,广义的超前预报包括工程可行性阶段、勘察设计阶段和施工阶段的预报;狭义的超前地质预报则表示隧道施工期的超前地质预报。

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