综合超前地质预测预报技术
综合超前地质预报技术在隧道施工中的应用
综合超前地质预报技术在隧道施工中的应用发表时间：2017-03-23T11:13:25.420Z 来源：《基层建设》2016年35期作者：周陈婴[导读] 摘要：在地质复杂区修建隧道时，为降低施工灾害发生频率，确保施工安全，施工前有必要进行超前地质预报。
（中交第二公路勘察设计研究院有限公司湖北武汉 430056）摘要：在地质复杂区修建隧道时，为降低施工灾害发生频率，确保施工安全，施工前有必要进行超前地质预报。
以某隧道为依托，通过地质分析，运用TSP-203、GPR等物探手段进行了探测，探测结果与现场实际揭露情况基本吻合，对隧道施工起到了积极作用,降低了施工风险，保证了安全。
关键词：超前地质预报、地质雷达、TSP、GPR引言随着我国交通事业的快速发展，铁路建设进入高速发展阶段。
我国已成为世界上隧道修建规模与难度最大的国家。
特别是随着重大工程建设重心向地形地质极端复杂的西部山区与岩溶地区转移，正在或即将修建大量的高风险深长隧道工程。
由于深长隧道(洞)在施工前期难以全部查清沿线不良地质情况，导致施工过程中往往遭遇突水突泥、塌方、大变形等重大地质灾害，造成人员伤亡，机械设备报废，部分隧道被迫停建或改线，环境破坏严重，经济损失巨大。
1超前地质预报发展现状及基本原理1.1 TSP超前地质预报TSP超前预报系统采用地震波反射原理，地震波由24个爆破点上的小剂量炸药爆炸产生，当爆炸产生的地震入射波遇到岩体结构有变化的岩层时，在不同介质的分界面上，部分入射波被反射，采用电子传感器接收。
因地震波在岩体中以固定的速度传播，所以反射波的到达时间和入射波到达不同岩体分界面的距离成正比，故能间接测量地质变化带和测点之间的距离，预测隧道掌子面前方的地质结构及围岩地质状况。
1.2 地质雷达探测法地质雷达探测法基本原理是由发射机发射脉冲电磁波，其中一部分是沿着掌子面传播的直达波，经过时间t1后达到接收机；另一部分电磁波传入岩体中，在波的传播过程中遇到电性不同的岩体时，电磁波会发生发射，经过时间t2后达到接收机，然后根据两种波传播时间的差值来确定掌子面前方不同岩体的具体位置[3]。
2023年公路隧道超前地质预报技术规程标准DB45T 2525—2022
公路隧道超前地质预报技术规程1范围本文件规定了公路隧道超前地质预报的术语和定义、一般规定、超前地质预报设计、超前地质预报实施、地质调查法、物探法、超前钻探法、超前导坑法和复杂地质条件的超前地质预报。
本文件适用于公路隧道超前地质预报工作，其它地下工程的超前地质预报可参照使用。
2规范性引用文件本文件没有规范性引用文件。
3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。
隧道超前地质预报geological predication in tunnel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、超前导坑等手段，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、规模等进行探测及分析判释，并提出技术措施建议。
综合超前地质预报comprehensive geological prediction根据预报对象的地质特点，采取两种或两种以上有效的预报手段进行相互比较印证的超前地质预报方法。
地质复杂程度分级classification of geological factors by intricacy综合考虑隧道工程地质与水文地质条件、可能发生的地质灾害对隧道施工及环境的影响程度，对隧道所处地质条件复杂程度进行的分级，包括复杂、较复杂、中等复杂和简单四级，对应着隧道地质灾害分级的：严重、较严重、一般、轻微。
地质调查法geological survey method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。
包括隧道地表补充地质调查和隧道内地质素描等。
隧道内地质素描geological sketch of the inside of tunnel将隧道所揭露的地层岩性、地质构造、结构面产状、地下水出露点位置及出水状态、出水量、煤层、溶洞等准确记录下来并绘制成图表的一种超前地质预报方法。
超前地质预报
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。
03超前预报采取的主要技术路线及主要技术指标
超前预报采取的主要技术路线及主要技术指标依据隧道的地质条件,拟采用全面超前地质预报技术路线，即全面隧道施工地质灾害超前预报技术路线。
（一）隧道所在地区主要洞体不良地质分析与宏观预报1、深入的隧道地面地质调查它是隧道主要洞体不良地质分析的基础，当然，也是宏观预报的基础。
主要包括：深入的地层地质调查、地质构造调查、岩浆岩侵入体调查、岩溶地质调查、煤系地层调查和水文地质调查等等内容。
2、隧道地质条件分析它是隧道所在地区不良地质宏观预报的依据。
因为：大多数隧道隧洞不良地质体本身就是区域地层、地质构造或岩溶地质体的一部分。
主要包括：地层层序和特殊岩层分析，构造体系、构造型式和构造分布规律分析，地应力状态分析，岩浆岩侵入体成因、产状分析，溶洞、暗河、岩溶陷落柱和岩溶淤泥带成生条件、侵蚀基准面和展布规律分析，煤系地层中的煤层、采空区和瓦斯地质分析等等。
3、宏观预报这是在隧道隧洞所在地区地面地质详细、深入调查的基础上，通过隧道地质条件分析，宏观预报隧道隧洞洞体可能出现的主要不良地质的成因、性质、类型、大约位置和规模。
它为洞体不良地质体的长期、短期超前预报打下坚实的、不可或缺的基础。
（二）隧道洞体不良地质体超前预报1、长期超前地质预报在宏观预报的基础上，应用TSP探测和地面地质体投射法等技术手段，对隧道隧洞洞体不良地质体进行的长距离超前地质预报。
预报的距离，一般为掌子面前方100米以上。
（1） TSP探测和解译技术TSP（Tunnel Seismic Prediction，隧道地震波勘探）设备是由瑞士安伯格开发、生产的，是当前国内外最先进的隧道长期超前地质预报设备，也是当前超前地质预报技术中的最重要手段。
它与其它超前地质预报的设备相比，最大优点是：探测距离远（可达隧道掌子面前方300～500米），分辨率高（最高分辨率为1米），抗干扰能力强（基本不受干扰），影响施工很少（钻孔和测试在侧壁进行，洞内探测时间仅用45分钟）。
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。
超前地质预报作业指导书-几种方法介绍
超前地质预报作业指导书1.编制目的为更好地指导施工，规范操作，避免隧道不良地质地段出现塌方冒顶、突泥突水等地质灾害。
2．编制依据《铁路隧道工程施工技术指南》3.适用范围适用于杭长（沪昆）客专铁路隧道工程超前地质预报施作。
4.隧道施工期地质预测、预报的主要内容和方法4.1 地质预测、预报的主要内容1)断层及断层影响带的位置、规模及其性质。
2)软弱夹层的位置、规模及其性质。
3)岩溶的的位置、规模及其性质。
4)工程地质灾害可能发生的位置和规模。
5)含水构造的位置、规模及其性质。
4.2 方法加强超前地质预报，采用TSP203 地震波探测仪或地质雷达、红外线探水仪、地质素描、超前水平钻孔等综合勘探的方法进行探测，超前地质预报是制定施工方案和工程措施的主要依据，也是隧道施工的一道重要工序。
本隧道施工中，在重点地段,上述各种预报手段并用，一般地段以地质素描为主。
实行动态监控，信息化施工。
加强对围岩监测，进一步掌握围岩的特性，为施工提供可靠的技术依据。
5.超前地质预报与补充地质调查工作流程隧道综合超前地质预测预报的工作流程如下图。
实施方法：对于设计提供的不良地质地段，提前50m 进行探测：地震波探测仪每100m 施作一次；HY303 红外线探水每掘进循环施作一次；综合超前地质预报工作流程图补充地质调查掌子面地质调查与素描长距离探测：TSP-203,探测距离100m短距离探测：地质雷达,探测距离15m超前水平钻孔，探测距离30mHY303红外线探水仪，探测距离15m.探测资料判释，提出探测意见及和工程措施意见超前水平钻孔（每断面布置五孔，其中一个孔钻取岩芯）30m 一个循环，每循环搭接长度5m；地质素描每掘进循环进行一次；地质雷达每30m施作一次。
根据几种探测手段的探测结果进行综合分析，互相验证，提出预测预报意见和工程措施建议，及时反馈，以调整优化设计，进一步改进和完善施工工艺和方法，实施信息化动态施工管理。
补充地质调查是在设计提供的地质资料的基础上，实地调查核实：不同地层、岩性、岩层产状在隧道地表的出露及接触情况等。
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。
超前地质预报技术在隧道施工中的应用
超前地质预报技术在隧道施工中的应用一、引言隧道施工作为一项综合性大型工程，在建设过程中所面对的地质条件多种多样，极易带来巨大的风险和损失。
因此，超前地质预报技术在隧道施工中得到了越来越广泛的应用，它能帮助工程团队及时发现隧道施工中可能出现的地质灾害，从而采取相应措施加以应对。
二、研究背景隧道施工中的地质灾害是由随机变化的地质构造和地质体性质以及施工工艺等因素综合作用引起的，具有不确定性和难以预测性。
在以往隧道施工中，因为不能准确预测隧道所在地的地质状况而导致了许多任务滞后、突发事件难以控制的情况。
超前地质预报技术是一种可以将地质情况在所需时间内预报的方法，能够提高施工过程中地质预报的精度，为施工提供更多的信息并减少风险，同时也为隧道施工的进展提供了科学化的方案指导以及参考意见。
三、超前地质预报技术的应用1.实时监测技术在隧道施工过程中，实时监测技术可以通过现场观测、数据记录以及数据分析等方式，及时识别出地质变化和隧道内部的稳定性情况，帮助工程团队提前预计和解决地质问题。
实时监测技术可以使用遥感、激光测量、地下水位监测等多项技术手段实现，既可以监测现场状况，也可以提供数据参考。
2.先进的地质探测器超前地质预报技术越来越注重提高观测技术和方法，同时应用先进的地质探测器也是其应用的重要方面之一。
各种地质探测器的出现极大地拓宽了隧道施工工程地质预报的思路，大大提高了地质探测的能力，从而为隧道施工过程中的地质探警告提供更加准确和完善的信息支持。
3.高分辨率地质发掘技术高分辨率地质发掘技术具有高精度和多参考性等特点，可以将地质发掘的范围、深度等进行准确评估，同时提供详细的地质信息，从而帮助工程团队更快、更准确地完成地质数据收集、评估、分析等工作。
高分辨率地质发掘技术的应用可以使施工方便捷，并且将工程风险升到最小值。
四、未来展望技术的更新换代不是一日之功，超前地质预报技术在隧道施工中的运用还存在许多问题和挑战。
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。
超前地质综合预报技术在基岩裂隙水隧道中的应用
收 稿 日期 ：０ ２—０ ０ ２１ ４— ９ 作者 简 介 ： 王 俊 （９ ６ ） 男 ， 理 工 程 师 。 １８ 一 ， 助
经下面几个 阶 段 ： 起 步 阶段 。２ ① Ｏ世 纪 ５ ０年代 至 ８ ０年 代 ， 要 采 用 超 前 地 质 导 坑 、 平 超 前 钻 探 等 简 主 水
单实 用 的方 法进行 预测 预 报 ， 类 方 法 预 报 距 离 短 且 此
大量 占用施工时间。②摸索阶段。２ ０世纪 ８ ０年代至
９ ０年代 ， 内超 前地 质 预报 工作 除在 超 前 钻探 现 场作 国 业方 面做 过 大量 改进 研 究 外 ， 将 物探 技 术 成 功应 用 还 （ 备依 靠 国外 引进 与 自主研 发 ） 并 逐 步 建立 和完 善 设 ，
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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。
超前地质预测预报施工方法工艺及技术措施
超前地质预测预报施工方法工艺及技术措施1.1超前地质预报的原则本着“地表和洞内相结合、构造探测和水探测相结合、长中短期分阶段预报相结合”的原则，做到有疑必探、先探后掘，把超前地质预报纳入工序中；充分利用综合探测手段，进行超前地质预报，对不良地质段施工制定相应的技术措施。
1.2超前地质预报的方案根据现有的地质勘测资料，对隧道不良地质段进行补充地质探查。
在隧道工作面按照“由远至近，逐步加密”的方法进行探测。
⑴地面物探施工前期有条件时拟与设计单位或其它有资质的勘测单位对地表重点区段进行补充探查，从宏观上查明隧道通过的地层分布、构造及范围较大的不良地质体的空间位置，进一步掌握地表水的活动规律和分析与地下工程的相关性。
⑵洞内超前地质预报根据《铁路隧道超前地质预报规程》采用地质方法、钻探方法、物探方法相结合，长距离、中长距离、短距离预报相结合的综合预测预报手段。
①长距离地质预报主要采用地质分析法，根据设计提供的地层岩性、地质构造、围岩级别、储水构造、富水规模、岩溶发育规律及特征、其它不良地质及特殊地质发育情况进行宏观预测预报，预报距离一般在掌子面前方200m以上，并根据揭示情况进行不断的修正。
②中长距离预报是在长距离预报的基础上采用地震波反射法或声波反射法、深孔水平钻探等对掌子面前方30～200m范围内的地质情况作进一步的预报，如对不良地质体的位置、规模、性质作较为详细的预报，粗略的预报围岩级别和地下水情况等。
③短距离预报是在中长距离预报的基础上采用掌子面素描、红外探测、地质雷达和超前钻孔等方法进行预报，探明掌子面前方30m范围内地层岩性、地质构造、不良地质及地下水出露情况等，对可能有突泥、突水和其它不良地质情况的地段应进行钻孔验证。
1.3超前地质预报方法及工艺⑴超前地质预报方法超前地质预报方法主要有地质分析法、钻探法、物探法和超前导坑法等，采用单一的超前地质预报手段，不能够取得满意的效果时，应该将几种预报手段综合运用，取长补短，相互补充、印证。
超前地质预测预报技术研究
２ 超 前地 质 预 测 预 报 系统 技 术
以金沙洲 为例根 据金 沙洲 隧道为 浅埋及 不 良地 质 灾 害门类众 多的特点 ， 采取 一定 的超前 地质 预报手 段 ，
推断 出隧道掌 子面前 方 的地层岩 性 、 围岩 的完整性 、 岩
Hale Waihona Puke ３ ２ 高密 度 电法勘察 ．
３ ２ １ 检 测 方 法 及 原 理 ． ．
南海市 黄歧镇 沙溪 村 ， 总体 呈 Ｎ Ｓ向 展布 ； 道兼 容 山 隧
岭隧道 及城 市地铁 的双重 特点 。 隧道进 口洞 口地 质复 杂且存 在偏压 。地质 条件 复 杂 ，Ｈ Ｋ ９ ４ ０一Ｄ ２１ ５＋ ４ ￣ Ｄ ２ １４＋ ７ Ｋ ９ ５ ０段 洞 身主要 穿 越 在石灰 岩弱 风 化 层 ， 沟 、 槽 、 洞 遍 布 ， 下 水 发 溶 溶 溶 地 育 。在 Ｄ ２１５＋５ ０～Ｄ ２１ ６＋ ０ Ｋ ９ ４ Ｋ ９ ４ ０段 洞 身 穿越 在 第 四 系 土 层 ， 部 为 含 水 量 丰 富 的 软 弱 土 层 。 在 局 Ｄ ２ １６＋ ０ Ｋ ９ ２ ０～Ｄ ２１６＋ ５ Ｋ ９ ３ ０处 溶洞较 多 ， 为全 充填 溶洞 。还 存在较 长 的断 层破 碎 带 ， Ｄ ２１ ２＋ ５ 在 Ｋ ９ ８ ２～ Ｄ ２ １２＋８ ８有一条 挤压破 碎带 ； Ｄ ２１ ３＋ ７ Ｋ ９ ８ 在 Ｋ ９ ９ ０～ Ｄ ２ １４＋２ ５段为 泥盆 系上统 帽子 峰组 粉质 砂岩 ， Ｋ ９ ８ 长 石 石英砂 岩 、 岩 等 构 成 节理 裂 隙 发 育 ， 页 以弱 风 化 为 主。隧道 穿越地 段地下 水丰 富 ， 地下 水连接 通道 复杂 ， 水利关 系 的四通八 达等较 多 的不 良地 质 。
铁
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。
关于隧道信息化施工中综合超前地质预报技术的研究
初 始 波 的位 置 ； 各 炮 点 的 资料 进 行 能 量 平衡 ： 经 Ｑ值 评 价 提 取 反射 波； 纵 横 渡 分 离处 理 ； 将 波 形 分 析 的 结 果 显 示成 像 图 ； 从
二 维速 度 模 型 出发将 时 间 断 面 转 换 到 实 际 空 间 ：根 据 选择 的 主 要 反 射界 面 个数 提 取 反 射 界 面。
（ ２） 钻 孔 布 置
其 基 本 原 理 是 人 工 制 造 一 系列 有 规 则 排 列 的 轻 微 震 源 。
形成地震源断 面， 这 些 震 源 发 出 的地 震 波遇 到 地 层 层 面 时 ． 就 会 产生一定的反射波 ； 地震 波 进 行 反 射 的信 号 传 输 的 速 度 、 波
级 围岩。 并且 在 二 叠 系龙 潭组 （ Ｐ １ １ ） 地 层 中舍 薄 至 中厚 层 煤 层 。 在 洞 身施 工过 程 中可 能 会 遇 瓦斯 。 突水 及 岩 溶 等 不 良地 质 ， 施
工 中必 须加工程 措 施 ． 保 证 安
保隧道安全、 快速、 优质施工 ， 不 留后 患 ， 全 面 确 保 隧 道 施 工 取 得 经济 效 益 、 社 会 效 益 和 环 境 效 益 三 者 的 最 优 结 合 。本 文 主 要 阐述 了综 合 超 前 地
质 预报技术在隧道施工中 的运用。
【 关键 词 】 隧道 ； 综合 ： 超前 ： 地质 ； 预报 ； 技术 【 中图分类号 １ Ｕ ４ ５ ６ ． ３ 【 文献标识码 】 Ｂ 【 文章编号 ］ ２ ０ ９ ５ — ２ ０ ６ ６ （ ２ ０ １ ３ ） ２ ０ — ０ ２ １ ７ — ０ ３
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综合超前地质预测预报技术在复杂岩溶隧道施工中的应用李庚许张有生（中铁十六局集团公司宜万铁路工程指挥部恩施444322）摘要：介绍岩溶基本知识和对隧道工程的影响，总结岩溶突泥突水的原因和基本规律，提出了预防岩溶突泥突水的工作要点。
关键词：岩溶隧道；预防；突泥突水；地质灾害；初步探讨A Rudimentary Probe into Prevention of Geological Disaster ofGushing Mud and Water in Karst Tunnel ConstructionZhang Yousheng( Yiwan Railway Engineering Headquarters of China Railway 16TH Group Co.,Ltd. Enshi of Hubie Province 444322) Abstract:introduce elementary knowledge of karst and its effects to tunnel engineering, summarize reasons and fundamental laws of gushing mud and water in karst tunnel,offer essentials of work to prevent gushing mud and water.Key words:karst tunnel;prevention;geological disaster;rudimentary probe1 工程概况宜万铁路十六标段地处巴东县野三关及大支坪镇，标段起止里程为DK123+130～DK134+530，全长11.4Km。
本标段具有两个显著特点：一是野三关及大支坪隧道是全线八座最具典型和代表性的两座I级高风险长大隧道，地质条件极为复杂、工程风险大、科技含量高，集山区铁路艰、难、险之大成，突破长大隧道断层破碎带、岩溶突水突泥、煤系地层及瓦斯、天然气、高地应力岩爆及软岩变形、高地温等不良地质灾害，是本标段的重难点；二是工程量大，增建Ⅱ线后主要工程量为：I、Ⅱ线正洞按单线长度合计22.6Km，辅助坑道7.2Km。
1.1 野三关隧道水文及地质情况野三关隧道位于巴东县碗口河和支井河之间，属长江一级支流清江流域，隧道横穿清江的3条2～3级支流：二溪河、苦桃溪、支井河，地表溶蚀洼地、漏斗、落水洞、竖井遍布，隧道地表以峰丛洼地、丘间谷地等地貌为主。
属构造剥蚀～溶蚀深切割中山区，山顶高程1593～1100m，河谷切割深度200～700m，地势北高南低，隧道最大埋深达700m。
野三关隧道穿越三叠系嘉陵江组、大冶组灰岩、白云岩，二叠系上统长兴组含燧石结核灰岩、吴家坪组硅质岩夹黑色炭质页岩，二叠系上统茅口组灰岩、栖霞组灰岩、页岩，石炭系白云岩、炭质页岩，泥盆系钙质页岩、粉砂质页岩、石英砂岩，志留系石英细砂岩、页岩等。
1.2 大支坪隧道水文及地质情况大支坪隧道东起支井河，中间经大支坪镇，西至野三河，隧道最大埋深为700m。
隧道处于鄂西长江与清江分水岭的巫山山脉南端八面山系的中山区，隧道斜穿山体。
大支坪隧道区主要出露志留系、泥盆系、石炭系、二叠系和三叠系碳酸盐岩加页岩、煤层等地层，其中三迭系下统大冶组上段、嘉陵江组、二迭系上统长兴组、下统茅口组、栖霞组上段为可溶岩层，岩溶暗河管导发育，二迭系上统吴家坪组发育碳质页岩，三迭系下统大冶组底部发育页岩层。
2超前地质预报技术2.1 地质超前预报管理模式成立了以局、处两级项目经理为组长、总工程师为副组长的地质超前预报领导小组，现场设地质预测预报办公室，配足超前地质预报设备及仪器，并严格将长、中、短期综合超前地质预报及地质灾害临近报警纳入工序管理，贯穿于整个开挖工作面，根据“定人、定职责、定标准、定考核办法、定奖罚措施”的原则，制定了切实可行的《综合超前地质预测预报实施细则》，严格实行定期考核及奖罚兑现制度。
2.2 地质超前预报技术实施方案超前地质预测预报技术是超前预判、及时决策、规避突发性地质灾害的重要技术支撑，是高风险岩溶长大隧道施工成败的关键。
根据《宜万线施工地质超前预报实施细则》及实际施工地质要求，我们采用了以TSP203长距离物探测试为主线，其他多种长、中、短期预报手段综合探测，相互验证，成功规避化解了多处已遇不良地质，为工程正常进展提供了可靠的安全保障。
根据不同地质风险级别划分，地质超前预报主要采用了以下方法：（1）A+级：可能发生大～特大型突水突泥及重大物探异常段落。
（2）A级：可能存在较大地质灾害的地段，如可能遭遇大型暗河系统，发育重大软弱、富水、导水性良好的断层；可能诱发环境地质灾害的地段以及高地应力、瓦斯灾害严重的地段。
（3）B级：可能发生中～小型突水突泥、存在较大物探异常、断裂带等地段。
中距离A 级长距离地质素描：加密观测，注意成灾先兆短距离+2.3 TSP203隧道超前探测系统的应用 2.3.1 工作原理TSP 203隧道超前探测系统是瑞士安伯格公司应用地震波反射原理研发的地质探测系统，其工作原理如图1。
通过制造一系列有规则排列的轻微震源，地震波遇到岩体的波阻抗发生变化时（比如有断层或岩层变化），就会发生反射和折射，反射信号将被接收器所接收。
反射地震波携带有前方地质体的相关信息，通过数据处理软件TSPwin 对所采集的反射地震波数据进行处理，得到地震波在岩层中的传播速度，就能使反射信号的传播时间转换为距离（深度），来确定反射层的空间位置，就可以得到掌子面前方岩层构造变化和岩体物理力学性质变化的情况。
2.3.2 测线布置及钻孔要求（1）记录进行TSP 测量时隧道掌子面所在的位置。
（2）确定接收器的位置离掌子面的距离大约为55米。
（3）测线尽量布置于可能存在地质构造体的一侧，测线布置要考虑炮点炸药爆炸时，不对探测场地内的机械设备及线缆产生危害；（4）确定炮眼的位置，接受器和第一个炮图1 TSP203隧道超前探测系统工作原理 眼的距离应控制在大约20米，在任何情况下都不允许小于15米，各炮眼之间的距离大致为1.5米，但如果所选择的测量剖面较短，此距离可缩小，无论如何此距离都不允许超过2米，测量时必须布置测量所必须的最少炮眼数，至少不得少于18个。
（5）测量接受器孔及炮眼的深度及角度，并作好记录。
接收器钻孔2个，隧道每壁面一个，直径43～45mm ，孔深2m ，沿轴径向，用环氧树脂固结时，向上倾斜5-10度，离地面1m 进行布置。
爆破钻孔24个，直径38mm ，孔深1.5m ，沿隧道轴径向，向下倾斜10-20度，用水或炮泥封堵，布设高度距地面1m 。
具体布设如图2。
2.3.3 TSP 系统数据采集步骤（1）根据岩层产状与隧洞轴线的关系，在隧道边墙布置炮点的位置；（2）对探测孔参数进行复测，然后将接收器套管放入探测孔中，套管与围岩必须耦合良好；（3）采用乳化炸药、瞬发电雷管制成炸药包；（4）用木制炮棍将炸药包安放到位，炮孔充水或用炮泥填充炮孔；（5）安装测试套筒，将接收器放入测试套管内，放置时对好方向，连接整套测试系统；（6）依次单个激发震源炮点，进行地震波信号数据采集，在采集过程中记录并设置每一炮的几何参数，如装药量、深度及倾角等。
2.3.4 保证高质量数据所需要注意的事项（1）炸药用量炸药用量取决于炸药爆速、围岩性质和预报距离等因素，不能过大，否则干扰波会加强，过小则反射波能量不足，影响预报距离。
以二号岩石乳化炸药为例提供以下参考值。
1孔，距离30m异常：不少于3孔，距离30m每一次测试需根据现场围岩实际岩性来调整炸药用量，硬岩要适当减少炸药量，避免产生过多的声波干扰，软岩、破碎岩体则适当增加药量，主要是考虑到破碎岩石对地震波的漫反射会减弱反射波的传播距离。
（2）雷管 瞬发电雷管受电起爆延迟时间不一致，会造成直达波不在同一直线上，影响到直达波波速的提取和反射波同相轴的识别，影响预报的准确性。
因此尽量使用同一批次的电雷管，对消减起爆延迟造成测试误差有一定帮助。
（3）起爆器 采用50～100发电起爆器，为提高原始资料的准确性，现场操作时一定要保证起爆器的充电时间，待电容充分充满电后再起爆，并检查电池的状态，一旦发现电池电量不足要及时更换。
（4）噪音根据探测现场噪音的种类和来源，确定测试时背景噪音的抑制措施，尽量减少干扰。
（5）接收器套筒耦合接收器套筒与围岩之间耦合的好坏，关系到数据质量好坏，如耦合的不好，会直接接受到声波和炸药爆炸泄漏到筒状的隧道内产生“管道波”的干扰，一般采用环氧树脂耦合或锚固剂耦合，必须保证耦合质量。
2.3.5 数据处理 该系统采用专用数据处理软件TSPwin ，如图3，该软件能自动绘出地质界面相对于隧道轴线的地质平面图和纵断面图，从中可分析得出断层破碎带、软弱夹层或其它不良地质体相对于隧道的空间位置和不同地段岩体的物理力学参数。
数据处理时，要根据每次采集数据质量，如地震频谱、干扰波情况，以及每次探测的目的，综合考虑进行参数设置，并经过不同参数组合处理，得到最优结果。
在利用数据成果进行地质判释时，要结合施工地质图和掌子面附近地质情况综合判释。
2.3.6 TSP203判释原则图2 测线及炮孔布置图图3 TSPwin 处理软件TSP 判释需充分结合地质设计图、相临已开挖段及掌子面地质情况综合判释，应遵循如下原则：（1）综合分析各分量相似反射面的属性，正反射界面表明前方岩体趋好，负反射界面岩体趋差；（2）有无水的判释应综合分析，若S 波反射比P 波强，则表明岩层饱含水；若Vp/Vs 增大或泊松比δ突然增大，常常因流体的存在而引起；（3）若Vp 下降，则表明裂隙密度或孔隙度增加。
3 野三关隧道F18断层综合探测实例根据设计资料，野三关隧道DK124+869～+729区域为F18断层及发育影响带，该断层可能与暗河连通。
断层、裂隙有可能将暗河水或浅部岩溶水导入隧道，引起集中涌水。
F18断层位于斜井施工区域，斜井与出口平导尚未贯通，如发生较大规模突水突泥将对斜井造成重大灾难。
为准确探明F18断层规模，我们采用了以TSP 为主，综合地质雷达及水平钻孔等多种探测手段，基本探明了前方地质情况，为方案的制定提供了可靠依据。
3.1 TSP 探测 3.1.1数据采集2006年4月5日, 我标段对野三关隧道斜井进口方向I 线正洞DK124+872～+722段进行了TSP 探测。
本次探测激发24炮，炮点距1.5m ，接收器置于隧道左右边墙DK124+926处，掌子面里程DK124+872。
采集参数为：采样率62.5μs ，记录长度7218样点，X-Y-Z 三分量接收。
本次TSP 地质预报测试根据X-Y-Z 三分量原始记录（如图4）可知，采集的TSP 数据质量较好。