综合超前地质预报在隧道工程裂隙水探测中的研究

综合超前地质预报在隧道工程裂隙水探测中的研究

发表时间：2018-09-26T18:10:16.237Z 来源：《防护工程》2018年16期作者：董栋李磊[导读] 裂隙水是影响隧道修建速度和威胁工程施工安全最主要因素之一

中国水利水电第三工程局有限公司勘测设计研究院西安 710032 摘要：裂隙水是影响隧道修建速度和威胁工程施工安全最主要因素之一。本文通过在改建铁路南平至龙岩线扩能改造工程九鹏溪隧道施工实践，采用TRT层析扫描成像法、瞬变电磁法、地质雷达法及地质钻探法的相结合的方法对隧道地下水进行综合预报。该方法充分发挥了各种单一预报方法的技术优势，从立体到平面，全方位的预报掌子面前方地下水变化情况。通过与开挖后掌子面的地质编录进行对

比，实践证明该方法在施工过程中取得了较好的效果，为施工进度安排、资源调配提供了可靠的地质资料，一定程度上避免了隧道坍塌、涌水、突泥等地质灾害的发生。

关键词：综合超前地质预报；隧道工程；裂隙水；TRT法；瞬变电磁法；地质雷达法 Study of Comprehensive Advance Geological prediction in Fissure Groundwater Detection of Tunnel Engineering DONG DONG LI LEI （ Sino hydro engineering bureau 3 company LTD， Xian，710032 ） Abstract：Groundwater is one of the main factors affecting the construction speed and safety of the tunnel.In this paper，through the construction practice of Jiupengxi tunnel in the reconstruction project of Nanping-Longyan railway，the method of TRT tomography，transient electromagnetic method，ground penetrating radar method and geological drilling method is used to forecast the tunnel groundwater. This method gives full play to the technical advantages of various single forecasting methods，from the three-dimensional to the plane，the changes of groundwater in front of the face are all-round prediction.Geological logging are compared with the after Excavation of the face of the palm。It is shown that methods has achieved good results in the construction process，which provides reliable geological data for the construction schedule and resource allocation，and avoids the tunnel collapse，Gushing water，Mud-bursting and other geological disasters to a certain extent. Keyword：comprehensive advanced geological prediction；tunneling engineering；Fissure groundwater；TRT method；transient electromagnetic method；ground penetrating radar method

1 引言

随着我国地下工程建设规模的不断扩大，深长隧道施工过程中可能遇到的突水、突泥等地质灾害给施工安全带来了重大隐患[1]。据1988 年以来修建的铁路隧道统计，涌水量在1×104 m3/d以上的有 31座，因此而造成停工的时间约占施工总工期的30%。如京广线大瑶山隧道穿过9#断层时，突水量达3×104m3/d；成昆线沙木拉达隧道最大总涌水量达19550m3/d，最大突水量达36.11m3/min，曾造成停工达32d之久；京广线南岭隧道曾发生3次较大突泥共11738m3、最大突水量达11143m3/d，总涌水量达16885 mm3/d；大秦线军都山隧道曾发生 12 次共3360m3的突水突泥，其中最大2次共2100m3的泥屑流灾害等；渝怀线圆梁山隧道施工中涌砂、涌水达数十次之多，造成重大伤亡，损失惨重 [2,3]；在建的某铁路隧道由于大规模突水也造成了多名施工人员失踪的灾难性事故[4]。

在我国，隧道施工期地质超前预报研究始于20世纪50年代末[5]，但真正应用于隧道建设包括其它地下工程是在20世纪70年代初，以我国工程地质界老前辈谷德振教授等根据矿巷施工进度和掌子面地质性状作出的矿巷前方将遇到断层并将引发塌方的成功预报为序，开始了我国隧道施工期地质超前预报的研究和应用。如在后期的大瑶山隧道、南岭隧道、军都山隧道都进行了隧道施工超前地质预报的研究和试验工作，并取得了一些成功的经验。大量的工程实践表明，单一的超前地质预报方法无法对隧道裂隙水进行准确的预报，往往造成突水、突泥、涌砂等灾害。因此，需要研究一种综合有效的方法，开展隧道裂隙水的超前地质预报，对确保隧道工程施工的顺利进行有重要的现实意义。

2 隧道裂隙下水探测方法

国内外对隧道施工前方含水情况十分重视，已有许多探测岩溶和裂隙水的方法：包括地质调查法、超前钻探法、瞬变电磁法、TRT层析扫描成像法、地质雷达技术、红外探测法及高分辨直流电法等。

2.1 地质调查法

地质调查法是在充分收集、分析、利用已有区域地质和工程地质资料的基础上，辅以地质补充调绘，从地质的角度分析研究工程的地质与水文地质条件，分析地下水发育的规律，宏观掌握区域地质条件，指导超前地质预报工作。

2.2 超前钻探法

超前钻孔法是在开挖面上进行钻孔，以探明隧道开挖面前方的地质情况，按钻孔器具及距离的不同，又可分为超前地质钻孔法和加深炮孔探测法。该方法用钻探设备向开挖面前方钻探，从而直接揭示前方地层岩性、构造、地下水、岩溶洞穴充填物及其性质、岩石的可钻性、岩体完整程度等。

2.3 瞬变电磁法（TEM）

瞬变电磁法主要是针对隧道富水区域进行探测，水体一般表现低阻特征，基于此基本可以分辨地下水害体的相对位置。瞬变电磁仪对低阻含水体反映灵敏，受体积影响小，纵横向分辨率高且施工灵活轻便，工作效率高。

2.4 TRT层析扫描成像法 TRT层析扫描成像法是通过岩体声学阻抗差异来判断隧道工作面前方地质体的性质（软弱带、破碎带、断层、含水等）、位置、形状、大小。TRT预报时，当地震波遇到声学阻抗差异界面，一部分信号被反射回来，一部分信号透射进入前方介质。反射的地震信号被高灵敏地震信号传感器接收，反射体的尺寸越大，声学阻抗差别越大，回波就越明显，越容易探测到。

2.5 地质雷达法