隧道超前地质预报
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。
隧道地质超前预报
隧道地质超前预报1、目的与要求1.1采用各种地质分析、物探、超前钻探手段探明前方围岩地质情况，及时调整施工方法和采取相应的技术措施，降低地质灾害发生的机率。
1.2超前地质预报的结果应体现及时性，地质状况正常，不良地质采取的措施及时通知承包人，使工程处于可控状态。
1.3施工过程中应将实际开挖的地质情况与预报结果进行对比分析，以指导和改进地质预报工作。
1.4地质预报结论应有书面报告，并及时呈报承包人、监理单位和筹建处，对所有预报资料存档备查。
1.5地质超前预报的分级1) 隧道施工中地质预测、预报方案应根据区域地质资料和设计文件制订，以达到预报准确、节省资源的目的。
2) 根据地质对隧道安全的危害程度，地质灾害分为A、B、C、D 四级。
见表11.6复杂地质的预测、预报应坚持隧道洞内探测与洞外地质勘探相结合、地质方法与物探方法相结合、贯穿于施工全过程。
不同地质灾害级别的预报方式可采用：1) 一级预报可用于A级地质灾害。
采用地质分析法、地震波反射法、超声波反射法、陆地声纳法、地质雷达法、瞬变电磁法、红外探测法、超前水平钻探法等进行综合预报。
2) 二级预报可用于B级地质灾害。
采用地质分析法、地震波反射法、超声波反射法、陆地声纳法，辅以地质雷达法、瞬变电磁法、红外探测法，必要时进行超前水平钻孔。
3) 三级预报可用于C级地质灾害。
以地质分析法为主，对重要地质(层)界面、断层或物探异常地段宜采用地震波反射法或超声波反射法进行探测，必要时采用红外探测法和超前水平钻孔。
表1地质灾害分级表2、地质预报工作流程地质预报工作流程见下超前地质预报工作流程图1。
3、超前地质预报的方法3.1施工阶段地质调查，隧道施工中，对已开挖段进行地质观察和观测，推测前方的地质情况，调查的主要内容有隧道开挖面的地质描述、岩体结构面产状调查、涌水观测等。
3.2施工地质探测，利用机械设备和检测仪器，预测开挖面前方围岩的工程地质，可通过导坑、钻探、物探的方法进行。
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.
隧道超前地质预报方法
隧道超前地质预报方法
隧道超前地质预报方法是一种通过地质勘探和预测技术来预测隧道施工中可能遇到的地质条件，从而提前采取相应的措施来降低风险和成本。
这些方法包括：
1.地质勘察：通过地质调查、地质钻探等手段，获取隧道施工区域的地质资料，了解地层结构、岩石类型、地下水情况等信息，以及可能存在的地质灾害隐患。
2.地质预测技术：利用地球物理勘探、遥感技术、地质雷达等先进技术手段，对隧道施工区域进行地质预测，预测可能遇到的地质问题和隐患。
3.数值模拟和风险评估：通过数值模拟和风险评估技术，对隧道施工中可能遇到的地质条件进行量化分析，评估可能的影响和风险程度。
4.监测预警系统：建立地质监测预警系统，对隧道施工过程中的地质情况进行实时监测和预警，及时发现和应对地质灾害隐患。
通过以上方法，可以提前预测和控制隧道施工中的地质风险，为工程施工提供科学依据，降低工程风险和成本。
隧道超前地质预报方法
隧道超前地质预报方法隧道超前地质预报是一种通过某种方法，在施工前预测和评估隧道施工过程中可能遇到的地质问题和风险的技术。
它对隧道施工的安全和效率起着至关重要的作用。
本文将介绍一些常用的隧道超前地质预报方法。
1. 阶段性地质调查方法：在隧道施工前，进行阶段性的地质调查，包括采取地质勘探、钻孔、取样等手段获取地质数据，通过对地层的分析和解释，预测可能遇到的地质问题和风险。
这种方法的优点是相对简单易行，可以提供较为准确的地质信息，但是由于只在施工前进行调查，可能对一些时间变化较大的地质问题预测不准确。
2. 无人机航测方法：利用无人机进行航测，获取隧道施工区域的高分辨率影像和三维数据，通过对这些数据的分析和处理，可以初步判断隧道的地质情况，并预测可能出现的地质问题。
这种方法的优点是成本相对较低，覆盖范围广，可以快速获取地质信息，但是由于分辨率有限，可能无法准确预测细微的地质问题。
3. 地质雷达方法：地质雷达是一种利用地质物理方法来探测地下结构和地质体的设备。
通过对隧道施工区域进行地质雷达勘探，可以获取地下结构的信息，识别隧道施工过程中可能遇到的地质问题，如断层、裂隙、溶洞等。
这种方法的优点是能够提供较为准确和详细的地质信息，可以实时监测地下结构的变化，但是设备昂贵，需要专业技术人员操作。
4. 地质参数反演方法：通过对隧道施工区域进行地震波、电磁波等探测，采集地质参数的信息，然后利用逆推算法进行计算和分析，预测可能遇到的地质问题。
这种方法的优点是能够提供较为准确的地质参数，可以实时监测地下结构的变化，但是设备昂贵，需要专业技术人员操作。
5. 数值模拟方法：利用数值模拟软件对隧道施工过程进行模拟和预测，通过对地下结构和地质条件的建模，可以模拟施工过程中可能遇到的地质问题和风险，如地层塌陷、岩爆等。
这种方法的优点是可以模拟多种地质情况，提供全面的地质信息，但是需要较强的计算能力和专业的技术支持。
总之，隧道超前地质预报方法是一项复杂而关键的技术，需要综合运用多种方法和手段，才能提供准确和可靠的地质预报结果。
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。
高速公路项目隧道超前地质预报实施细则
高速公路项目隧道超前地质预报实施细则第一章总则第一条为切实加强隧道超前地质预报工作的监督与管理，根据上级单位文件精神，并结合本项目对隧道专项检测的招标文件以及项目实际情况特制定本实施细则。
第二条隧道超前地质预报的目的：隧道超前地质预报是保证隧道施工安全、优化工程设计、实现施工信息化的重要基础。
通过超前地质预报工作，可以进一步查清隐伏的重大地质问题，及时掌握和反馈隧道地质信息，调整隧道设计参数、防护措施，为优化隧道施工组织、制定施工安全应急预案、控制工程变更设计提供依据。
第三条项目公司质量监督部负责对隧道专项检测单位进行管理，以及日常监督检查和协调等工作。
.第四条隧道专项检测单位必须严格工作程序、恪守工作纪律、执行项目公司各项管理规定。
第二章一般要求第五条隧道专项检测单位进场后应及时组建项目部与现场检测小组，项目部应配备独立的办公、生活、交通、通讯等设施。
第六条隧道专项检测单位应按照合同要求合理安排进场人员和设备，确保进场检测设备的数量、状态、性能以及人员数量能满足合同要求和工作需要，同时加强仪器设备的保管、维护与校准，确保检测设备状态良好。
第七条项目公司会不定期组织总监办、驻地办、施工单位联合对隧道专项检测单位的检测人员、检测设备、检测用车辆、办公设备、检测项目及频率等情况进行检查。
第八条隧道专项检测工作不得转包、分包。
一经发现，对责任单位予以清退，并按合同相关条款进行严厉处罚。
第九条项目建设过程中项目公司认为需要重新对隧道某特定部位进行地质预报的项目，应尽义务完成。
第三章人员管理第十条隧道专项检测单位的项目负责人、技术负责人、检测工程师、检测员数量、资质条件必须严格按合同文件要求进行配置，并能胜任本职工作，同时根据标段实际情况可以设立检测小组。
第十一条隧道专项检测人员应挂牌上岗、统一着装、统一标识，进场后尽快熟悉相关技术图纸、技术标准、设计标准等内容。
第十二条隧道专项检测人员应坚持科学严谨、客观公正、数据说话的工作原则，及时、主动、认真地做好超前预报工作。
超前地质预报名词解释
超前地质预报名词解释：超前地质预报（或隧道超前地质预报）是指在隧道开挖时，对掌子面前方及其周边（主要是铁路隧道）的围岩与地层情况做出超前预报。
这项工作利用钻探和现代物探手段探测隧道、隧洞、地下厂房等地下工程的岩土体开挖面前方的地质情况，旨在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。
通过超前地质预报工作，可以更多地掌握和反馈掌子面前方一定范围内围岩的地质条件，为进一步的施工提供指导，并为各类突发地质灾害发生提供预警。
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. 引言隧道工程作为国民经济发展和城市建设的重要组成部分，在现代社会中具有重要的交通、供水、排水、能源等功能。
然而，地质条件的复杂性和难以预测性使得隧道施工过程中遇到的地质灾害风险较大。
为了提高施工效率、降低风险，隧道施工超前地质预报技术成为一个重要的研究方向。
本规程旨在对隧道施工超前地质预报技术进行规范，明确预报技术的目的、原则、方法和应用要求，为隧道施工工程师提供参考和指导。
本规程适用于隧道施工的超前地质预报，包括地质勘探、地质预报、监测预警等方面。
2. 技术目的隧道施工超前地质预报技术的目的在于通过地质勘探、地质预报和监测预警，准确预知隧道施工过程中可能遇到的地质灾害和地质构造，为施工进度的合理安排和工程安全的保障提供技术支持。
通过超前预报，可以减少施工风险，提高施工效率，降低工程成本。
3. 技术原则3.1 安全第一原则隧道施工超前地质预报技术应以工程安全为首要原则。
在预报过程中应注重数据的准确性和可靠性，避免因预估结果不准确而引发事故。
3.2 综合利用原则隧道施工超前地质预报技术应综合利用各种信息源，包括地质勘探、地质调查、岩石力学测试、地震监测等多种手段，以提高预报的准确性和可靠性。
3.3 动态监测原则隧道施工超前地质预报技术应采用动态监测手段，不断跟踪地质情况的演变过程，及时发现异常变化和潜在地质灾害，为施工决策提供及时有效的依据。
3.4 风险评估原则隧道施工超前地质预报技术应结合地质风险评估，对可能遇到的地质灾害进行预测和评估，从而在施工过程中采取相应的风险控制措施。
4. 技术方法4.1 地质勘探方法地质勘探是隧道施工超前地质预报的基础工作。
应综合分析地质、水文、地震等信息，选择合适的勘探方法，包括钻孔、探槽、地震勘探等，获取地下地质和水文信息。
4.2 地质预报方法地质预报是根据地质勘探资料和现场观测，对隧道施工过程中可能发生的地质灾害进行预测。
包括：•对地质构造进行分析，判断其对施工的影响；•对围岩的岩性、结构、变形特性等进行预测；•对可能遇到的地质灾害进行识别和评估。
隧道超前地质预报方法
隧道超前地质预报方法隧道超前地质预报是指在隧道开挖过程中，利用各种地质调查技术和方法对隧道未来施工区域的地质情况进行预测和评估。
通过提前对地质情况进行预测，可以有效降低隧道施工风险，保证施工进度，减少经济损失。
隧道超前地质预报的方法有很多种，主要包括实地地质调查、岩芯取样、地质勘探、灰色预测、神经网络、监测技术等。
下面我将对其中几种常用的方法进行简要介绍。
首先是实地地质调查，在开挖隧道之前，需要对隧道施工区域的地质情况进行详细调查。
这一步骤包括现场观察、地质剖面记录、地形测量等，通过对现场地质特征的观察和记录，可以初步了解地质情况，为后续的预测提供依据。
其次是岩芯取样。
隧道地质预报中，通过取样分析岩石的物理力学性质、构造和组成等，可以判断岩石的稳定性和隧道开挖后的变形情况。
岩芯取样需要在隧道开挖前进行，取得的岩芯样品需要送往实验室进行分析和测试。
第三种方法是地质勘探。
隧道开挖前需要进行地质勘探，主要包括地质雷达、地电阻率测量、地震勘探等技术。
地质勘探可以帮助了解地下结构和地质情况，通过对地质勘探数据的分析，可以预测隧道开挖过程中可能遇到的地质问题，如断层、脆弱带等。
另一种方法是灰色预测。
灰色预测方法是根据已知数据进行模型建立，通过建立若干个模型对未知数据进行预测，从而得出一种接近真实情况的预测结果。
在隧道超前地质预报中，可以通过灰色预测方法对隧道未来施工区域的地质情况进行预测和评估。
此外，神经网络也是一种常用的超前地质预报方法。
神经网络是一种模拟人类大脑学习和识别模式的计算模型，可以通过训练和学习来对未知数据进行预测。
在隧道地质预报中，可以通过建立神经网络模型，输入地质参数和已知的工况数据，得出一种可能的地质预测结果。
最后，隧道超前地质预报中的监测技术也是非常重要的一种方法。
通过在隧道开挖过程中对地下水位、地下位移、应力等进行实时监测，可以及时发现地质问题，并采取相应的措施进行处理和修补。
监测数据可以为隧道工程的现场管理提供科学的依据和指导。
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。
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。
隧道超前地质预报(课件)
地 勘 预 测 地 质 剖 面
实 测 地 质 剖 面
地勘预测地质剖面
地勘预测地质剖面
实测地质剖面
缺点： 费用高、占用隧道施工时间长，且只是一孔之见，遇软弱岩层取芯 困难，对岩溶隧道布孔位置带有偶然性。
3.2 隧道超前地质预报主要方法
3.2.5 地震波反射法（TSP）-原理
TSP超前地质预报系统是利用地震波在不均匀地质体中产生的反射波 特性来预报隧道掘进面前方及周围临近区域地质状况的。
在掌子面后方边墙上布置一排爆破点，依次进行微弱爆破，产生的 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，比如有断 层或岩层变化，信号的一部分被返回。界面两侧岩石的强度差别越大， 反射回来的信号也就越强。返回的信号被经过特殊设计的接收器接收转 化成电信号并进行放大。
V
C-
V
C-
V
V V
V V
V
安山岩 V
碳质泥岩
CC-
V VV
VV V
C-
图例：
V V
V
V V
安山岩
C -C C-
碳质泥岩
3.2S3隧6°E 道超前地隧质道比地预例质报展1：示主200图要方法
隧道方位
→ 开挖日期
作图日期
左边墙3.2.1 地质素描法
展
示
拱 部
C 3m
图
右 边 墙
N11°E/44°SE
水文 地质特征
该段地下水较发育，处于岩溶水季节循环带与水平循环带，受地表水影响，拱顶滴水， 边墙渗水，本段岩溶发育，表现为沿节理裂隙溶隙、溶孔发育。 XK3+246沿层面岩溶发育且有渗水、滴水现象。
隧道施工超前地质预报
隧道施工超前地质预报1、超前地质预报的目的：1)进一步查清隧道开挖面前方的工程地质和水文地质条件，当工程地质或水文地质条件和设计描述不一致时，及时会同各方对施工方案进行讨论，优化施工方案，指导工程顺利进行。
2）降低地质灾害发生的机率和危害的程度。
3）为优化设计提供依据。
4）为编制竣工文件提供地质资料。
2、超前地质预报作业主要危险源及危害因素：1）工作面坍塌；2）找顶不彻底；3）高处作业台（支）架失稳、安全防护失效；4）突泥、突水。
3、超前地质预报必须编制安全专项方案，超前地质预报人员必须经过隧道施工安全教育培训，并掌握安全操作技术和安全生产的基本知识。
4、预报内容：1）地质岩性预测预报：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：特别是溶洞、暗河、人为坑洞、放射性及有害气体、高地应力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、富水断层、富水褶皱轴及富水地层的预测预报5、预报方法：根据预报原理可分为地质分析法、钻探法、物探法及超前导坑法；超前导坑法包括平行超前导坑法和正洞超前导坑法，地质分析法是通用的一种超前地质预报方法。
超前地质预报按预报长度可分为长距离预报（200m）、中长距离预报（30~200m）和短距离预报（小于30m）；现场施工中开挖作业班组一般每5~10米应进行一次钻探取样，掌握掌子面前方围岩的情况。
超前地质预报按采用的预报手段数量可分为单一方法和综合超前地质预报。
6、预报要点：1）研究区域地质、工程地质资料，必要时进行地表补充测绘和勘探，对整个地区地质情况做到比较全面和深刻的认识，分析主要工程地质问题、主要地质灾害隐患及其分布范围、在隧道内揭示的大致里程，制定预报方案。
2）根据地质灾害对隧道施工安全的危害程度和工程设计资料，对不同地段地质预报分级，并按不同类型和级别采用不同的预报手段。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
隧道超前地质预报利用钻探和现代物探等手段，探测隧道、隧洞、地下厂房等地下工程的岩土体开挖面前方的地质情况，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，为进一步的施工提供指导，以避免施工及运营过程中发生涌水、瓦斯突出、岩爆、大变形等等地质灾害，保证施工的安全和顺利进行。
1.超前地质预报定义利用钻探和现代物探等手段，探测隧道、隧洞、地下厂房等地下工程的岩土体开挖面前方的地质情况，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，为进一步的施工提供指导，以避免施工及运营过程中发生涌水、瓦斯突出、岩爆、大变形等等地质灾害，保证施工的安全和顺利进行。
2.超前预报目的开挖前对地质情况的了解，对于隧洞建设有着十分重要的作用。
通过超前预报，及时发现异常情况，预报掌子面前方不良地质体的位置、产状及其围岩结构的完整性与含水的可能性，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、突气等可能形成的灾害性事故及时提供信息，使工程单位提前做好施工准备，保证施工安全，同时还可节约大量资金。
所以隧洞超前预报对于安全科学施工、提高施工效率、缩短施工周期、避免事故损失、节约投资等具有重大的社会效益和经济效益。
超前地质预报应达到下列目的：1、进一步查清隧道开挖工作面前方的工程地质和水文地质条件，指导工程施工的顺利进行。
2、降低地质灾害发生的几率和危害程度。
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。
3.超前预报容隧洞施工超前预报的容一般包括：①不良地质预报及灾害地质预报：预报掌子面前方一定围有无突水、突泥、岩爆及有害气体等，并查明其围、规模、性质，提出施工措施或建议；②水文地质预报：预报洞突涌水量的大小及其变化规律，并评价其对环境地质、水文地质的影响；③断层及其破碎带的预报：预报断层的位置、宽度、产状、性质、填充物的状态，是否为充水断层，并判断其稳定程度，提出施工对策；④围岩类别及其稳定性预报：预报掌子面前方的围岩类别与设计是否吻合，并判断其稳定性，随时提供修改设计、调整支护类型、确定二次衬砌时间的建议等；⑤预测隧洞有害气体含量、成分及动态变化；4.隧洞施工超前预报分类4.1 按预报的作用划分⑴常规预报：是勘测设计阶段地质工作的继续，也是隧洞施工的一个作业过程。
其目的是结合施工进程，收集地质资料，判断围岩类别，了解掌子面前方短距离的工程地质条件，为正确选择断面大小、衬砌类型、施工方法和支护设计或修改施工设计等提供依据，其成果可作为隧洞竣工后维修养护参考。
该预报是短距离预报的主要任务，目前已有比较成熟的经验。
多以地质素描为主，配合简单的物探测试了解掌子面前方地质条件。
常规预报应以施工单位为主，作定量预报、并结合施工进行，预报时尽量不占或少占施工作业时间。
⑵成灾预报：隧洞施工中的地质灾害，是指隧洞施工过程中因前方地质条件的突然变化，导致施工失去控制的非常事件。
该事件可引起人员伤亡、机械设备失效并严重破坏、甚至被迫长时间停工，致使工程部门蒙受重大的经济损失。
隧洞地质灾害主要有大规模塌方、涌水、涌泥、涌石、岩爆、瓦斯等。
成灾预报是对可能的灾害性地质条件进行预报，以指导隧洞施工中的防灾和减灾工作。
该预报是中、长距离预报的主要任务，是为隧洞施工战略决策服务的。
对可能成灾的地质条件，应从设计和施工方法上考虑特殊对策，否则可按常规预报进行。
成灾预报应由设计、科研、施工单位组成专家小组，采用地质、物探综合分析法进行定性和定量预报，并视工作需要占用部分施工作业时间。
⑶专门预报：对特殊地质问题进行预报，如膨胀岩、侵蚀性地下水、高地温、岩溶等。
这些特殊地质条件，常常使施工陷入困境或破坏隧洞衬砌，如果处理不及时或处理失当，甚至可能酿成大的地质灾害。
可见，专门预报也是隧洞施工预报的重要容之一。
该预报应由设计、科研和施工部门组成专门小组，采用综合手段作定性和定量预报。
4.2 按距掌子面的距离划分隧洞施工超前预报距离与隧洞施工速度和工程实际需要密切相关。
结合我国隧洞开挖技术水平和快速施工要求，按掌子面前方距离可分为三类：⑴短距离预报：0～15m。
就我国目前快速施工的水平，一般采用钻爆与TBM相结合的方法。
一个循环进尺约2～3m，二个循环是4～6m，三个循环是6～9m。
实践表明，预报三个循环的前方地质条件，即能满足安全施工要求。
根据我国目前的探测技术，要预报掌子面前方15m围的地质条件并不困难，且测试基本可与施工同步进行。
对成灾预报而言，短距离预报相当于临灾预报或防灾处理阶段。
⑵中距离预报：15～50m。
对于防灾预报来说，只有15m围的临灾预报是不够的。
发现有可能成灾的地质条件，马上要准备处理，显然太紧。
比较理想至少应有30m的距离。
因此，进行围超过15m的中距离预报是隧洞施工所必须的。
另外，从目前已有的预报实践来看，用物探方法在开挖面上进行20～40m的超前探测已十分有效。
说明物探方法在中、长距离预报中是有潜力的。
⑶长距离预报：50m以上为长距离预报。
4.3 按采用的手段划分⑴经验预报：在以往工程经验的基础上，凭感觉就能进行的预报。
它对临灾预报有特殊意义，如凿孔过程中发现有岩粉异常喷出，可能遇到了瓦斯或有害气体；听到岩石劈裂声且随后出现岩块弹射现象可能是岩爆；凿孔异常喷水可能是大量涌水的先兆；隧洞塌方也有先兆等等。
直接预报法或地质分析法的预报效果与从事预报人员的经验丰富程度密切相关。
⑵采用仪器预报：预报目的不同，方法各异，所用仪器也是多种多样的。
如地质分析法只需罗盘、地质锤、放大镜、稀盐酸和皮尺等；水平钻孔法需用大型水平钻机；物探方法需各种物探仪器等。
⑶综合预报：地质体是复杂的综合体。
企图用单一方法查明隧洞的全部地质条件是不可能的，因此应采用综合预报方法。
根据地质条件的差异和不同精度要求，适时选用若干种方法相互补充和印证，才能获得良好效果。
4.4 按精度划分⑴定量预报：“定量”是对前方地质体具体位置、规模、设计参数变化等给出量的概念；对灾害性地质条件，除明确灾害性质外，还应明确可能成灾的位置、规模和影响围等。
当然对量的精度要求也是相对的，如短距离预报精度要求最高；中距离预报精度要求次之；长距离预报则以定性为主，强调战略上的指导作用。
⑵定性预报：定性是对定量而言。
定性一定要准，具体位置的精度可不作严格规定。
5.超前预报方法5.1直接预报法5.1.1 水平钻孔在隧洞安放水平钻机进行水平钻进，根据钻孔资料来推断隧洞前方的地质情况。
钻孔数量、角度及钻孔深度可人为设计和控制。
由钻进速度的变化、钻孔取芯鉴定、钻孔冲洗液颜色、气味、岩粉及遇到的其它情况来预报。
此法可以反映岩体的大概情况，比较直观，施工人员可根据实际地质情况进行下步施工组织。
水平钻孔主要布置在开挖面及其附近，既可在超前导洞布置钻孔，也可在主洞工作面上进行钻探，用以获得准确可靠的地质资料，确保施工组织。
该法可获得工作面前方一定距离的岩芯，也可由钻孔出水情况判断前方有无地下水和前方何处有地下水，从而可以得到开挖面前方的地质情况。
该法是施工预报最有效方法之一，但也存在不足之处：①对垂直隧洞轴线的地质结构面预报效果较好，与隧洞轴线平行的结构面预报较差；②需占用较长的施工作业时间，费用较高。
5.1.2 超前导坑按导坑与正洞的相互位置分为平行导坑和正洞导坑。
其中，平行导坑与正洞平行，断面小且和正洞之间有一定距离，通过对导坑开挖中遇到的构造、结构面或地下水等情况作地质记录与分析，进而对正洞地质条件进行预报。
该法的优点是：预报成果比较直观、精度高、预报的距离长、便于施工人员安排施工计划和调整施工方案，还可以起到减压放水、改善通风条件和探明地质构造条件的作用，同时，还可用作排除地下水、断层注浆处理、扩建成第二条隧洞之用。
正洞导坑布置在正洞中，是正洞的一部分，其作用与平行导坑相比，效果更好。
超前导坑的缺陷为：一是成本太高，有时需要全洞进行平导开挖；二是施工工期较长。
5.2地质分析法5.2.1 断层参数预测法利用断层影响带的特殊节理或集中带的分布规律，通过对断层影响带的系统编录所得经验公式，来预报隧洞断层破碎带的位置和规模。
由于大多数不良地质现象与断层破碎带有密切的关系，故依据断层破碎带推断其它不良地质体的位置和规模。
5.2.2 地质体投射法在地表准确鉴别不良地质体的性质、位置、规模和岩体质量及精确测定不良地质体产状的基础上，应用地质界面和地质体透射公式进行预报。
5.2.3 正洞地质编录与预报隧洞施工中，及时对其开挖面(掌子面、边墙面和拱顶面)上的各种地质现象进行测绘和记录，利用已挖洞段地质情况来预报前方可能出现的不良地质现象。
它分为①岩层岩性和层位预测法：在开挖面揭露岩层与地表某段岩层为同层和确认标志层的前提下，用地表岩层的层序预测掌子面前方将要出现的岩层；②地质体延伸预测法：在长期预报得出不良地质体厚度的基础上，依据开挖面不良地质体的产状和单壁始见位置，经过一系列的三角函数运算，求得条带状不良地质体在隧洞掌子面前方消失的距离。
该法是对开挖面地质情况如实而准确的反映。
其主要容包括地层岩性、构造和节理裂隙发育情况、地下水状态、围岩稳定性及初期支护采用方法等。
其优点是占用施工时间很短，设备简单，不干扰施工，成果快速，预报效果较好，而且为整个隧洞提供了完整的地质资料；缺点是与隧洞夹角较大而又向前倾的结构面容易产生漏报。
5.3物探法5.3.1 弹性波法5.3.1.1 TSP超前预报技术TSP(Tunnel Seismic Prediction)超前预报系统是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洞掌子面前方及周围临近区域的地质情况。
该法属多波多分量探测技术，可以检测出掌子面前方岩性的变化，如不规则体、不连续面、断层和破碎带等。
它可以在钻爆法或TBM开挖的隧洞中使用，而不必接近掌子面。
数据采集时在隧洞一边侧墙等间隔钻制20余个炮孔，而在两侧壁钻取2个检波器孔，使检波器置入套管中，依次激发各炮，从掌子面前方任一波阻抗差异界面反射的信号及直达波信号将被2个三分量检波器接收，该过程所需时间约1小时。
然后利用TSPwin软件处理可得P波和S波波场分布规律，其分析过程为：数据调整→带通滤波→首波拾取→拾取处理→炮能量平衡→直达波损耗系数Q估算→反射波提取→P波、S波分离→速度分析→纵向深度位置搜索→反射界面提取等，最终显示掌子面前方与隧道轴线相交的反射同相轴及其地质解译的二维或三维成果图。
由相应密度值，可算出预报区岩体物理力学参数，进而可划分该区围岩工程类别。
实践表明该法有效预报距离100～200m。
通过分析反射波速度，即可进行时深转换，由隧洞轴的交角及洞面的距离来确定反射层所对应界面的空间位置和规模，再结合P波和S波的动力学特征，遵循以下原则来推断地质体的性质：①正反射振幅表明进入硬岩层，负反射振幅表明进入软岩层；②若S波反射较P 波强，则表明岩层饱水；③Vp/Vs增大或泊松比突然增大，常常由于流体的存在而引起；④若Vp下降，则表明裂隙或孔隙度增加。