铁路隧道超前地质预报技术指南.doc
隧道地质超前预报作业指导书
隧道地质超前预报作业指导书13.1 编制依据及目的13.1.1目的为确保XX高速铁路隧道施工安全质量，根据设计提供的工程及水文地质资料，结合地质超前预报，进行分析研究，制定完整的施工技术方案。
做好技术、物质、机械设备的储备，避免地质灾害的发生。
使之达到施工设计及施工规范的要求，确保工期目标的实现，特制订本作业指导书。
沿线部分隧道穿越地段工程地质条件复杂主要为粉质粘土、岩溶洞段、浅埋洞段及断层破碎带，隧道安全问题为隧道工程施工的重点。
为此成立专门的地质预报小组，工程施工中采用超前TSP-203型地质预报仪及BK2000型地质雷达进行探测预报不良地质，严格按新奥法原则进行施工，采用双侧壁导坑法、台阶法进行施工，并建立完善的安全控制体系，确保施工安全。
13.1.2编制依据13.2.1XX高速铁路隧道施工设计文件13.2.2《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》13.2适用范围本指导书适用于高速铁路隧道Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩、岩溶地段及隧道断层破碎带洞身段开挖施工。
13.3 综合地质超前预报中各种方法的特点综合地质超前预报中各种方法的特点：TSP203作业快，测距长，干扰相对少，可以与多种预测法结合应用，但精度不高，解释难度大，适于做长距离预测；地质雷达可以准确测定短距离内隧道四周和低部的空洞、水体情况，可补充TSP203的不足；红外线探水仪适于判断地下水情况，作业快，干扰少，较准确，但水量水压无法测定；超前水平钻孔基本可以100%的揭示地下水及围岩物理力学性能，但干扰大，用时长，费用高。
在施工中，根据各种方法的特点确定地质超前预报的原则是：以常规地质综合分析法为基础，TSP地质超前预报系统做长距离宏观控制，地质雷达做近距离判断，红外线探水仪做连续地下水探测，水平钻孔为必做项目，形成综合地质超前预报系统。
并组成专业预报小组，建立健全隧道地质超前预报工作制度，配备先进的仪器设备，开展地质超前预报工作。
工作程序见“综合超前预报系统程序图”，“超前地质预报方式工作范围及作业方式表”。
隧道超前地质预报方案
目录1、工程概况及地质情况 (1)1.1工程概况 (1)1.2工程地质特征 (1)1.3水文地质特征 (2)1.4 不良地址及特殊岩土 (2)1.5隧道工程地质条件的分析评价 (2)1.6隧道工程地质围岩分级 (2)1.7隧道工程地质条件评价 (3)1.8不良地质及特殊地质采取措施 (3)1.9 超前地质预测、预报的重要性 (3)2、超前地质预测、预报总体方案 (4)2.1预测、预报原则 (4)2.2预测、预报总体方案 (4)3、地质超前预报时间安排 (4)4、地质预报主要设备 (6)5、超前地质预报方法和手段 (6)5.1地质分析方法 (6)5.2超前探测 (7)5.3洞内涌突水的实时监测 (11)5.4洞外实时监测 (11)6.超前地质预报成果整理 (12)6.1分段地质预报成果表 (12)6.2隧道贯通后提供的资料 (12)7.其它 (12)1、工程概况及地质情况1.1工程概况新建山西中南部铁路通道小水头1号隧道位于山西省古县并侯村附近，隧道起止里程DK384+125-DK385+075,全长950米，为单洞双线有碴隧道，隧道处于黄土台垣与太岳中低山交界地段，地形起伏较大，地形复杂，沟壑发育，坡度较陡，坡角约40°～50°。
隧道进出口及洞身为第四系覆盖层，沿山梁顶部及一侧山坡覆盖第四系土层，地表多为荒地，生长灌木，隧道最大埋深38米。
1.2工程地质特征1.2.1地层岩性小水头1号隧道地址位于临汾～运城新裂陷九原山～塔儿山陷隆，毗邻浮山大断裂，隧道表覆为第四系上更新统(Q3al)砂质黄土、第四系中更新统洪积(Q2pl)黏质黄土，三叠系下统刘家沟组(T11)砂岩。
洞身部位为中更新统黏质黄土和三叠系刘家沟组砂岩，各层具体描述如下：①砂质黄土(Q3al):褐黄色，稍湿，稍密，土质较均匀，粘性较差，孔隙发育，局部含砂量较大，厚度3～5m。
②黏质黄土(Q2pl)：黄褐色、棕红色，硬塑，土质不均，粘性一般，孔隙不发育，可见少量针状孔隙，含铁锰质结核、钙质结核局部成层，夹有细圆砾土层和砂层，局部半胶结。
铁路客运专线隧道工程超前地质预报施工作业指导书
超前地质预报施工作业指导书1、编制目的对超前地质预报进行过程控制，以保证超前地质预报满足施工要求。
2、适用范围适用于本标段所有隧道超前地质预报作业。
3、职责分工由工程部进行施工方法控制，并根据试验结果对施工方案进行改进。
4、编制依据技术标准/质量标准《客运专线隧道工程施工技术指南》－TZ214-2005《铁路工程物理勘探规程》－TB10013-20045、隧道施工期超前地质预报的主要内容和方法5.1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。
5.2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。
6、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见图1。
图1 综合超前地质预测预报工作流程图7、综合超前地质预测预报工作流程实施方法：对于设计提供的不良地质地段，提前50m进行探测：TSP203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；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。
铁路隧道超前地质预报技术指南 铁建[2008]105号附录A C
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附录A 一般安全防护规定A.0.1 超前地质预报人员应认真学习、执行隧道施工安全规程，超前钻探人员还应认真学习、执行隧道施工安全规程。
新参加人员（含临时工）上岗前，必须经过安全生产教育，具有安全生产的基本知识，并应在班长或技术熟练人员的指导下工作。
A.0.2 隧道超前地质预报实施过程中应积极识别各种安全危险源，保障人员和机械设备的安全。
A.0.3 进入隧道工作必须穿戴合体的工作服（天然气、瓦斯隧道严禁穿着易于产生静电的服装）、防护靴、安全帽和防尘（防毒）口罩等防护用品。
A.0.4 严禁上班前和工作中饮酒。
A.0.5 地质预报工作必须在现场找顶作业结束（必要时初期支护）后进行，开始工作前应观察操作空间上方、周围有无安全隐患，特别是钻探开挖工作面附近是否还有危石存在，确保预报人员的安全。
A.0.6 高处作业时作业台架必须安设牢固，台架周围应设置防护栏，凡患有高血压、心脏病等不适应高处作业者不得上架作业。
A.0.7 当隧道岩体中含有煤层瓦斯、石油天然气等易燃易爆物时，必须严格执行国家现行的《煤矿安全规程》、《铁路瓦斯坡道技术规范》等的有关规定。
超前地质预报工作应采用防爆型的仪器、设备。
当采用非防爆型时，在仪器设备及操作空间20m范围内瓦斯浓度必须小于1％。
超前钻探必须采用水循环钻或湿式钻孔，严禁携带火源进洞。
A.0.8 弹性波反射法超前地质预报现场采集数据使用的炸药和雷管必须由持有爆破证的专人领用，爆破作业必须由专业爆破工操作。
非专业人员严禁从事爆破作业。
A.0.9 钻机使用的高压风、高压水的各连接部件均应采用符合要求的高压配件，管路爆破高压风、水伤人；高压电路接线应由专业电工操作。
A.0.10 钻孔时，钻机前方应安设挡板，严禁在钻孔的轴向后方站人，以防钻具和高压冲出的岩屑、泥沙等伤人。
A.0.11 为便于控制超前钻孔揭露大量地下水时的水流及采取措施，孔口应安设孔口管和闸阀，切孔口管必须安设牢固，防止水压将孔口管冲出伤人。
隧道超前地质预报作业指导书
目录一超前地质预报的使用范围 (2)二超前地质预报的目的 (2)三超前地质预报的主要内容 (2)四超前地质预报方法 (3)4.1 物理勘探法 (3)4。
2 地质调查法 (3)4。
3 超前钻探法 (4)4.4超前导坑预报法 (5)五超前地质预报信息的处理 (5)六制定不同工程地质问题相应的预报方案 (12)6.1 岩溶及岩溶突水预报方案 (12)6。
2 断层破碎带预报方案 (13)6.3高地应力预报方案 (13)6。
4 放射性监测方案 (13)七超前地质预报时安全注意事项 (14)隧道超前地质预报作业指导书一超前地质预报的使用范围隧道及其它地下工程，深埋于地下，工程岩体的工程地质、水文地质条件复杂多变，限于目前地质勘探技术水平、地质勘探密度等因素，期望在勘测阶段完全查明工程岩体的状态、特征，准确地预报可能引发隧道地质灾害的不良地质体的位置、规模和形态是十分困难的。
这些问题的解决主要还得靠施工过程中开展深入的超前地质预报工作。
本指导书适用福平Ⅱ标范围内隧道工程的超前地质预报。
二超前地质预报的目的(1）进一步查明前期没有探明的隐伏的重要地质问题。
(2）进一步探明可能引发隧道地质灾害的不良地质体的位置、规模和性态。
（3)为隧道动态设计提供地质依据。
（4)为编制竣工文件提供地质资料。
三超前地质预报的主要内容(1）地层岩性的预测预报，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、褶皱轴等影响岩体完整性的构造发育情况的预测预报。
(3）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.（4）不良地质的预测预报,特别是对溶岩、人为坑洞等发育情况的预测预报。
四超前地质预报方法超前地质预报目前常用的方法有物理勘探法、地质调查法、超前钻探法、超前导坑预报法等,施工中应将这几种预报手段综合运用，取长补短,相互补充和印证。
宜万铁路岩溶隧道综合超前地质预测预报技术
宜万铁路岩溶隧道综合超前地质预测预报技术谢衔光(中铁西南科学研究院有限公司 成都 610031)摘 要 本文通过目前在建的宜(昌)万(州)铁路复杂岩溶隧道综合超前地质预测预报工作实践,对综合超前地质预测预报的各种手段、耗时及准确度进行了分析,对各种预报手段的适应性进行了比较,论述了各种预报手段的优缺点。
关键词 隧道 岩溶 超前地质预报 分析 比较1 主要地质问题及施工风险简介宜万铁路隧道工程穿越典型的鄂西碳酸盐岩地层,也是我国岩溶最发育的地区之一,碳酸盐岩地层总长度占整个隧道全长的70%以上。
在22座长、特长隧道中,碳酸盐岩隧道(部分或全部)达19座。
多座长大岩溶隧道穿越暗河,在暗河的下部通过,如白云山、五爪关、八字岭、野三关、大支坪、马鹿箐、齐岳山、别岩槽隧道等;多座隧道穿越区域大断裂,如白云山、五爪关、八字岭、野三关、大支坪、云雾山、齐岳山、别岩槽等隧道。
归结起来,主要存在下列地质问题:(1)极发育的岩溶、岩溶水隧道在穿越岩溶地区时,可能遭遇大型岩溶洞穴、暗河或管道流,发生大型突水突泥,并可能引起地面岩溶塌陷,地表水源枯竭等环境地质灾害,危害极其严重。
(2)断层破碎带宜万线多座长大隧道穿越规模宏大的区域性大断裂,可能发生大型塌方,将直接给隧道施工带来艰巨工程。
(3)煤层瓦斯及天然气本线多座长大隧道穿越上述煤系地层,可能遭遇有害气体,造成安全事故。
(4)高地应力宜万线多座长大隧道的埋深大于500m,最大埋深达800余米,且构造复杂,存在高地应力而引发硬质岩岩爆和软质岩变形等地质问题。
因此,宜万铁路是铁路系统公认目前在建的有极高施工风险的铁路项目之一。
在开工之初,业主就明文规定将“隧道综合超前地质预测预报工作”视为必备工序,严加控管,亦即超前地质预报工作不到位,禁止开挖,以有效规避施工风险。
但限于目前预报手段的制约和判释能力上的限制,依然存在预报失准现象,尤其在开工后的3年内较为突出。
该项目于2004年6月正式大面开工建设,此后2005年1月21日马鹿青隧道发生特大型突水突泥,鲜活的11名作业工人瞬间化为乌有;2007年8月5日,全线第一长隧(长度13.833km)-野三关隧道发生特大型突水突泥(图1),一举夺取10人生命,直接经济损失为1300余万元;2007年11月20日,高阳寨隧道进口高陡边坡发生大型塌方(图2),造成35人死亡,1人受伤,直接经济损失近1500万元。
隧道地质超前预报技术
之后，突发大规模突水突泥，峰值涌水量30万方/小时，持续30分钟后稳定，总突水量15.1万方，突泥石5.35万方。
3
突水点附近约200m被块石、泥沙充满；
4
距突水点500m处淤积泥沙厚度约3米。
龙麟宫隧道
DK231+796半充填大型溶洞 2006年8月5日揭示该溶洞。溶洞发育纵向长100m、横向宽150m、向上高出拱顶以上10m、向下深21m。
锦屏二级水电站长探洞内曾发生瞬时涌水量大于等于0. 1 m3/s 的突水突泥点10 处, 最大突水点的最大瞬时涌水量达4. 91m3ˆs, 造成施工设备被淹, 严重影响施工工期。
武隆铁路隧道施工过程中遭遇到三条地下暗河, 最大平均涌水量达16. 2m3ˆs, 冲毁路基及洞口。 这些涌水点除具有突发性的特点外, 其涌水初期均携带有大量砂粘土, 造成洞内淤积。且大多隧洞施工过程中所出现的涌水现象, 已引起一定的环境地质问题。
齐岳山隧道进口正洞DK363+090超前探测涌水
齐岳山隧道进口正洞DK363+629超前探测涌水
齐岳山隧道出口F11断层超前探孔涌水
齐岳山隧道出口PDK366+195高压水
2004年5月31日，齐岳山隧道平导施工至PDK361+870处，采用超前炮眼孔进行超前探测时，探孔中射出高压水，射程5m，单孔涌水量60方/小时。
随后加强探测：前方发育充水溶槽，溶槽由左上向右下发育，最大宽度12m。测试水压力为0.26MPa，预测涌水量为3000方/小时。
云雾山隧道“617、526溶腔”突水涌砂：2008年7月21日，隧道出口DK245+645超前探孔时发生突水涌砂，瞬间涌水量达780方/小时，涌砂约1000方，涌水造成Ⅰ线淹井1035m、Ⅱ线淹井710m。 8月26日完成抽水及清砂。 9月6日，10#横通道超前探孔时又发生突水涌砂，再次造成淹井。 10月12日，隧道进口Ⅱ线遭遇ⅡDK245+526溶腔，溶腔内充填泥砂，探测期间突出泥砂约250方，涌水量约为90方/小时。
超前地质预报(地质雷达法)施工作业指导书
超前地质预报（地质雷达法）施工作业指导书1.适用范围适用于xx隧道工程超前地质预报（地质雷达法）作业。
2.作业准备2.1施工前应充分掌握隧道设计图纸及相关文件内容，并及时与现场进行核对，以确定合适的超前地质预报方法并配备相应机具设备。
根据施工图设计要求及现场实际情况做好超前地质预报作业技术交底。
2.2熟悉《铁路隧道超前地质预报技术规程》（Q/CR9217-2015）、业主下发有关超前地质预报的管理办法等文件要求。
2.3将隧道超前地质预报工作纳入正常的施工工序管理，建立完善的信息收集和信息反馈系统。
2.4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。
2.5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）。
3.技术要求3.1技术指标3.1.1地层岩性预报，特别是针对软弱夹层、破碎地层及特殊岩土的预测预报。
3.1.2地质构造预报，特别是针对断层、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。
3.1.3不良地质预报，特别是针对瓦斯等发育情况的预测预报。
3.1.4地下水预测预报，特别是针对富水断层、富水褶皱轴、富水地层中的裂隙水等发育情况的预测预报。
3.2技术标准3.2.1探明断层的性质、产状、富水情况、在隧道中的分布位置、断层破碎带的规模、物质组成等，并分析其对隧道的危害程度。
3.2.2测定瓦斯含量、瓦斯压力、涌出量、瓦斯放散初速度等，评价隧道瓦斯严重程度及对工程的影响，提出技术措施建议等。
4.施工程序与工艺流程4.1施工程序施工程序详见图1。
4.2工艺流程工艺流程详见图2、图3。
图1 隧道超前地质预报工作程序框图图2超前地质预报实施流程图图3 地质预报信息处理流程图5.施工要求5.1施工准备5.1.1根据施工图设计要求及现场实际情况做好超前地质预报作业技术交底。
5.1.2超前地质预报施工前应熟悉相应隧道的设计图纸，核对地质资料。
铁路隧道综合地质超前预报技术应用
提高施工效率和质量
提供准确的地质信息，帮助施工 方优化施工工艺和流程，提高施
工效率。
通过提前预测地质条件，可以避 免因地质突变导致的施工中断和
返工，提高施工质量。
对隧道掘进过程中可能出现的影 响施工质量的因素进行预警和控
制，保障施工质量和进度。
06
CATALOGUE
结论与展望
ห้องสมุดไป่ตู้
研究成果总结
综合地质超前预报技术是铁路隧道施工中的重要应用之一 ，其目的是预测前方围岩的工程地质和水文地质条件，为 施工提供依据和指导。
参考文献2
王五, 赵六. (2019). 地质超前预报在铁路隧道施工 中的应用. 中国铁道科学研究院学报, (6), 1-8.
参考文献3
陈七, 马八. (2018). 基于地质雷达的铁路隧 道超前预报技术. 地下空间与工程学报, (3), 1-7.
THANKS
感谢观看
技术手段
采用综合地质超前预报技术，包 括地震波法、地质雷达法、红外
探水等多种方法。
实施过程
在隧道施工前，对掌子面进行详 细的地质勘察，结合多种预报方
法进行数据采集和分析。
数据处理
利用专业软件对采集的数据进行 处理，生成地质超前预报报告。
预报结果与现场验证
预报结果
根据预报报告，预测了隧道施工期间可能遇到的地质情况和 相应的应对措施。
对隧道掘进过程中可能出现的突水、突泥等灾害进行预警，保障施工人员和设备的 安全。
降低施工风险和成本
提供详细的地质信息，帮助设 计者和施工方制定更加合理、 有效的施工方案，降低施工难 度和成本。
通过预测地质条件，可以避免 因地质突变导致的工程变更和 延误，从而控制施工成本。
隧道及地下工程超前地质预报技术介绍
► 规模高压涌突水 ， 最大一次达 3 . 3 m 3 /s ， 水头高达 规模高压涌突水， 最大一次达3 /s，
1.4MPa，贯通时总涌水量达 1.63m3/s，致使该隧道 MPa，贯通时总涌水量达1 63m /s， 建设工期达16 年之久； 日本的万之濑(lai) 16年之久 (lai)川引水 建设工期达 16 年之久 ； 日本的万之濑 (lai) 川引水 隧道（ km） 在施工中出现严重涌突水， 隧道 （ 8 . 2 km ） ， 在施工中出现严重涌突水 ， 最大 水量2 /s，水头压力高达1 45MPa 致使5 MPa， 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 1992年竣工的辛普伦 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， 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 13. /s， 施工期间发生的特大规模涌水， 涌水量达13.4 m3/s， 水温高达 47 ~ 56 ℃ ； 前苏联的贝阿铁路北穆隧道 13. km） 最大涌水量达60 60× /d。 （长13.5km），最大涌水量达60×104m3/d。这些工 程事例表明岩溶和涌突水以及煤层瓦斯等给工程本 身 和 周 围 环 境 造 成 极 大 的 危 害 。 ► 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， 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 工程施工安全的前提， 的重要因素。 的重要因素。
很多人在问， 很多人在问，目前经常采用的预报手段到底有 哪些、原理是什么、有哪些优缺点、适用范围如何、 哪些、原理是什么、有哪些优缺点、适用范围如何、 在工程中该如何选择、准确度怎样？在断层、岩溶、 在工程中该如何选择、准确度怎样？在断层、岩溶、 煤层瓦斯等预报中采取什么样的预报方案比较合适？ 煤层瓦斯等预报中采取什么样的预报方案比较合适？ 结合刚发布一年多的行业标准， 结合刚发布一年多的行业标准，今天与大家共同探 讨。
铁路客运专线隧道工程超前地质预报施工作业指导书
铁路客运专线隧道工程超前地质预报施工作业指导书9.1.成立超前地质预测预报组织由项目部工程部组织实施，纳入施工工序管理，并根据预报结果，及时反馈设计单位，调整设计、改变施工方案。
在设计单位提供的地质资料和施工补充勘探的基础上，将超前地质预测预报工作纳入到隧道施工的正常工序中，以探明前方围岩的变化情况，预测施工中可能出现的地质灾害。
及时修改、补充和完善隧道施工设计，为隧道的施工提出措施建议，避免重大事故的发生，保证施工的顺利进行。
地质超前预测预报由项目总工程师直接负责，具体工作由地质工程师带领测量监控人员承担。
开工前制定详细的工作大纲，施工中严格按照大纲进行日常的预测预报工作。
将预测预报结果及时提交工程部，作为现场施工的依据。
本标段隧道综合超前地质预测预报工艺流程见图9-1。
图9-1 超前地质预测预报施工工艺流程图9.2.开挖面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岩层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）、喷射砼开裂、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。
隧道地质超前预报技术
• 隧道地质超前预报技术概述 • 隧道地质超前预报技术方法 • 数据采集与处理 • 隧道地质超前预报技术应用案例 • 隧道地质超前预报技术挑战与解决方案 • 总结与展望
01
隧道地质超前预报技术概述
定义与背景
定义
隧道地质超前预报技术是在隧道开挖前，利用地质勘探、地球物理勘探等手段， 对隧道掌子面前方地质情况进行预测和预报的技术。
03
缺点
分辨率相对较低，对小规模地质异常体他方法
TSP法
利用地震波在不均匀地质体中产生的反射波特性来预报隧 道掌子面前方的地质情况。该方法具有探测距离远、分辨 率高等优点，但设备昂贵且操作复杂。
水平钻探法
在隧道掌子面或侧壁进行水平钻探，直接揭露前方地质情 况。该方法直观可靠，但成本较高且施工周期长。
数据解释
根据提取的特征，结合地质知识和经验，对隧道 掌子面前方的地质情况进行推断和解释。
数据可视化展示
二维图像展示
将处理后的数据以二维图 像的形式展示，如地质雷 达剖面图、地震波时间-深 度剖面图等。
三维模型展示
利用三维建模技术，将多 个二维图像组合成三维模 型，更直观地展示隧道掌 子面前方的地质情况。
智能化预报系统
借助大数据、云计算等先进技术，构建智能化隧道地质超 前预报系统，实现数据自动处理、实时分析和预警功能。
多学科交叉融合
隧道地质超前预报技术的发展将更加注重多学科交叉融合，包括地质学、地球 物理学、工程学等学科的深度融合，共同推动隧道地质超前预报技术的进步。
06
总结与展望
研究成果总结回顾
虚拟现实技术展示
结合虚拟现实技术，将三 维模型以更真实的方式呈 现给用户，提供沉浸式的 体验。
铁路工程超前地质预报作业指导书
超前地质预报作业指导书1．适用范围适用于铁路站前1标段隧道工程超前地质预报作业。
2．作业准备2.1内业技术准备组建地质超前预报专业小组，认真学习实施性施工组织设计，阅读、审核施工图纸，掌握隧道工程地质情况，编制超前地质预报计划，采用先进科技手段进行超前地质探测预报。
预报手段主要包括以下几种：地质超前探测预报系统、地质雷达、红外线探测仪、超前地质钻孔等。
2.2外业技术准备根据隧道地质情况，采用不同的超前地质预报方法，现场收集隧道地质情况的各种技术数据，进行分析、解译、对比后得出结论，指导隧道施工。
3．技术要求3.1预报人员为地质专业工程师，有丰富的现场施工经验，吃苦耐劳，有职业责任感。
3.2爆破人员必须为取得爆破作业资格证人员，责任心强，没有违章作业行为。
4．施工程序与工艺流程4.1施工程序施工程序为：地质分析预测→判断地质情况→确定预报手段→收集数据→分析、解译、对比数据→反馈设计→变更调整设计参数→根据变更设计施工。
4.2 工艺流程综合超前地质预报系统流程图超前地质预报5．施工要求5.1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，通过底层层序对比、底层分界线及构造线地下与地表相关性分析、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。
本法适用于各种地质条件下隧道的超前地质预报。
地质调查法包括隧道地表补充地质调查和隧道内地质素描等。
（1）隧道地表补充地质调查隧道地表补充地质调查应包括下列主要内容：对已有地质勘查成果的熟悉、核查和确认；地层、岩性在隧道地表的出露及接触关系，特别是对标志层的熟悉和确认；断层、褶皱、节理密集带等地质构造在隧道地表的出露位置、规模、性质及其产状变化情况；地表岩溶发育位置、规模及分布；煤层、石膏、膨胀岩、天然气、含放射性物质等特殊岩土地层在地表的出露位置、宽度及其产状变化情况；人为坑洞位置、走向、高程等，分析其与隧道的空间关系；根据隧道地表补充地质调查结果，结合设计文件、资料和图纸，核实和修正超前地质预报重点区段。
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。
隧道超前地质预报
3、顺层 隧道进口代表性岩层产状为N10° W/24°NE，倾向线路左侧，视倾角为23°，线路右 侧边坡顺层，隧道开挖易发生垮塌。 隧道出口代表性岩层产状为N40°E/15°SE，倾向线路大里程，视倾角为15°，仰坡顺
《DK21+545 新太阳庄隧道设计图》： 五、不良地质及特殊岩土
（一）不良地质
可能发生突泥涌水的地段，超前钻探应设孔口管和止水装置,防止高压水突 出。
中铁二局贵南客专贵州段工程项目经理部
贵南客专贵州段工程项目经理部二工区质量部 迎难而上 贵在坚持
1.4 超前地质预报类型
1.4 .3 物探法 物探法包括地震波法(负视速度法、地震波反射法、反射地震层析成像法、
地震CT成像和陆地声纳法等）、声波法(水平声波剖面法、声波层析成像法等)、 电磁波反射法(地质雷达等)、电法和红外探测等。。
6、有害气体 隧道洞身DK20+410～+610段穿过含煤层地层。 瓦斯压力：参考临近贵广资料，推测隧道洞身段含煤地层瓦斯压力值约为0.36MPa。 瓦斯含量：参考临近贵广资料，瓦斯含量计算值为3.2m³/t，生产矿井瓦斯相对涌出量为 3.96 m³/t.d。 考虑隧道区具体情况煤层瓦斯含量采用3.58m/t，含炭泥岩0.1m³/t，该段 属于低瓦斯隧道。
地震波反射法、负视速度法适用于各种地质条件，对断层、软硬岩接触面等 面状结构反射信号较为明显。每次预报的距高宜为100m～150m,连续预报时，前 后两次应重叠10m以上；
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铁路隧道超前地质预报技术指南
6地质调查法6.0.1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(见附录c)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。
6.0.2地质调查法适用于各种地质条件下隧道的超前地质预报。
6.0.3地质调查法包括隧道地表补充地质调查和隧道内地质素描等。
6.0.4隧道地表补充地质调查应包括下列主要内容：1对已有地质勘察成果的熟悉、核查和确认；2地层、岩性在隧道地表的出露及接触关系，特别是对标志层的熟悉和确认；3断层、褶皱、节理密集带等地质构造在隧道地表的出露位置、规模、性质及其产状变化情况；4地表岩溶发育位置、规模及分布规律；5煤层、石膏、膨胀岩、含石油天然气、含放射性物质等特殊地层在地表的出露位置、宽度及其产状变化情况6人为坑洞位置、走向、高程等，分析其与隧道的空间关系；7根据隧道地表补充地质调查结果，结合设计文件、资料和图纸，核实和修正超前地质预报重点区段。
6.0.5隧道内地质素描是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，是地质调查法工作的一部分，包括开挖工作面地质素描和洞身地质素描。
隧道内地质素描应包括下列主要内容：1工程地质1)地层岩性：描述地层时代、岩性、层间结合程度、风化程度等。
2)地质构造：描述褶皱、断层、节理裂隙特征、岩层产状等。
断层的位置、产状、性质、破碎带的宽度、物质成分、含水情况以及与隧道的关系。
节理裂隙的组数、产状、间距、充填物、延伸长度、张开度及节理面特征、力学性质，分析组合特征、判断岩体完整程度。
3)岩溶：描述岩溶规模、形态、位置、所属地层和构造部位，充填物成分、状态，以及岩溶展布的空间关系。
4)特殊地层：煤层、沥青层、含膏盐层、膨胀岩和含黄铁矿层等应单独描述。
5)人为坑洞：影响范围内的各种坑道和洞穴的分布位置及其与隧道的空间关系。
6)地应力：包括高地应力显示性标志及其发生部位，如岩爆、软弱夹层挤出、探孔饼状岩芯等现象。
7)塌方：应记录塌方部位、方式与规模及其随时间的变化特征，并分析产生塌方的地质原因及其对继续掘进的影响。
8)有害气体及放射性危害源存在情况。
2水文地质1)地下水的分布、出露形态及围岩的透水性、水
量、水压、水温、颜色、泥砂含量测定，以及地下水活动对围岩稳定的影响，必要时进行长期观测。
地下水的出露形态分为：渗水、滴水、滴水成线、股水(涌水)、暗河。
2)水质分析，判定地下水对结构材料的腐蚀性。
3)出水点和地层岩性、地质构造、岩溶、暗河等的关系分析。
4)必要时进行地表相关气象、水文观测，判断洞内涌水与地表径流、降雨的关系。
5)必要时应建立涌突水点地质档案。
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