ＧＯＮＧＬＵＪＩＡＯＴＯＮＧＫＥＪＩＹＩＮＧＹＯＮＧＪＩＳＨＵＢＡＮ
作者简介：王亚琼（１９７５－），男，安徽太湖人，讲师，博士研究生，从事隧道和地下工程方向的研究工作。
近几年来，随着山区高等级公路建设在我国的展开，公路隧道工程领域的施工技术水平也正在努力自我完善与提高。但由于对施工掌子面前方地质条件了解不清，施工带有很大的盲目性，施工中经常出现预料不到的塌方、冒顶、涌水等事故，同时随着隧道工程数量的增加、规模的扩大，遇到的地质条件越来越复杂，使这一问题变得更加突出，这些地质灾害问题一直困扰着隧道工程发展的速度。如何解决这一难题，倍受世界各国隧道工程界的关注，隧道施工工程地质条件超前预报正是这种情况下提出的，地质超前预报的方法主要有地面电测深法、地面浅层地震法、地震反射波法（ＴＳＰ、ＴＲＴ
）、洞内地质雷达法、洞内瞬变电磁法（ＴＥＭ）等。应用瞬变电磁法预报隧道施工工程地质灾害是近年来发展的一种新方法，虽然这种方法应用到其他领域已取得了许多成功的经验，但具体应用到隧道施工过程中的地质灾害预报技术仍不十份成熟，很多情况依赖检测人员的经验。本文结合具体的工程实例，阐述了瞬变电磁法在公路隧道地质超前预报中的应用，并对一些典型的探测图像进行了分析与解译，所得出的结论对推动瞬变电磁法在隧道地质超前预报具有重要的工程参考意义。
１基本原理
瞬变电磁法（Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ－ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｍｅｔｈｏｄ）属于时间域电磁法，简称（ＴＥＭ），它遵循电磁感应原理，其机理是导电介质在阶跃变化的电磁场激发下而产生的涡
流场效应，即利用一个不接地的回线或磁偶极子（也可以用接地线源电偶极子）向地下发射脉冲电磁波作为激发场源（习惯上称为“一次场”），根据法拉第电磁感应定律，脉冲电磁波结束以后，大地或探测目标体在激发场（即“一次场”）的作用下，其内部会产生感生的涡流（见图１），这种涡流有空间特性和时间特性。其大小与诸多因素有关，如目标体的空间特征和电性特征、激发场的特征等，而且因为热损耗的缘故会逐渐减弱直至消失。人们虽然不能直接测量这种涡流的大小，但是可以利用专门仪器观测这种涡流产生的电磁场（称为“二次场”
）的强弱、空间分布特性和时间特性，达到在时间上由早到晚、深度上由浅到深的勘探目的，从而来解决有关地质问题。
图１中心回线装置瞬变电磁探测原理示意图
由于瞬变场的强度及延迟时间是与地下地质目标体的电性、规模及产状等参数有关的，地质体的导电性越
瞬变电磁法在隧道地质超前预报中的
应用研究
王亚琼１
，卢正伟２
，王
军
２
（１．长安大学桥梁与隧道陕西省重点实验室，陕西
西安
７１００６４；２．山西省交通规划勘察设计院，山西太原０３０００６
）摘要：文章论述了瞬变电磁法在隧道地质超前预报中基本原理和测试方法，并对瞬变电磁场在介质中的传播进
行了模拟。结合工程实例，阐述了瞬变电磁法在隧道公路隧道地质超前预报中的应用，并对一些典型的探测图像做出了分析与解译。实践表明，应用该技术可以有效地探测隧道工程隐患位置及大小，为公路隧道设计施工提供科学依据。
关键词：公路；隧道；超前预报；瞬变电磁场中图分类号：Ｕ４５
文献标识码：Ｂ
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好，瞬变场的强度就越大且热损耗就越小，故衰减越慢，延迟时间越长。因此，根据瞬变场的特征，就可以判断地下地质体的电性和规模，根据剖面测量结果可推断出其赋存位置、埋深及产状等。
２小装置瞬变电磁法
目前瞬变电磁法普遍采用的大线圈发射、大线圈或中心探头接收装置，此类装置具有体积效应影响大且分辨率较差的缺点。借鉴瞬变电磁场在其他行业的成功经验，同时结合公路隧道的特点，在此次隧道超前预报工作中，我们提出小回线（发射线圈一般采用３ｍ×３ｍ）大电流发射、中心探头接收方式的小装置瞬变电磁法。这种装置发、收同点，在近场观测，不仅避免了记录点问题，而且减小了体积效应，受地形影响小，不受静态效应的影响，从而大大提高了瞬变电磁法的探测精度和分辨率。
２．１发射线圈
针对隧道特殊的工作环境，掌子面大小以及最大探测深度来确定发射线圈的边长。公路隧道掌子面较宽，大约１２ｍ（两车道），铁路隧道以及引水隧道等开挖掌子面宽度约为７ｍ。因此，发射线框确定为３ｍ×３ｍ。在隧道掌子面上进行测量时，在铁路隧道中可以布测６～８个测点，在公路隧道可以布测１０～１２个测点。因为我们在掌子面前方探测范围要求为５０ｍ，所以为确定发射线圈的匝数进行了实验研究，结果证实采用８匝线圈效果最好。
２．２接收装置
接收装置选用接收中心探头形式，为了验证应用接收探头的应用效果，我们在隧道内分别应用接收探头（等效于５０ｍ×５０ｍ的方形线框所测量感生电动势）和接收线圈（３ｍ×３ｍ）进行了探测对比，实验表明瞬变场磁接收装置采用中心探头，并且探头前部的装有屏蔽筒，在坑道使用时可以减小外部干扰的影响，并且探头后面进行特殊加工可以屏蔽探测后方信号；同时还发现接收探头能接收到掌子面前不良地质体产生的微弱信号，提高探测的分辨率。因此，在对隧道进行探测时，我们采用中心探头作为接收装置。
２．３信号发射装置
小装置瞬变电磁法发射装置采用ＥＭＲＳ－３Ａ型大功率瞬变场仪，该仪器采用正、负阶跃脉冲波形发射，最大发射电流可达１０００Ａ（本次工作采用９９Ａ），电缆同步，可进行多次叠加（叠加次数采用３２），采样延迟时间为１０ｍｓ。
２．４时窗和叠加次数的选择
一般来说，在实际工作中选择时窗范围希望尽可能
宽一些，以记录到在较宽的延时范围内的有用信号；而
叠加次数则希望取得少一些，以提高观测速度。这两点
主要决定于测区内所用观测装置的信噪比。要想选择合
适的时窗范围和叠加次数，在开始探测以前首先做些试
验工作。如果最后几道读数为仪器噪声电平，说明有用
信号都己记录下来，时窗范围和叠加次数选择是合适的；如果最后几道的读数超过噪声电平但波动较大，这
表明还未达到噪声电平，应增大时窗范围和叠加次数，
直到最后几道仅为噪声电平为止。
３数值与解析分析
应用不接地回线场源阶跃脉冲激发的瞬变电磁场，
采用以上装置的小型瞬变电磁场仪。假定在电导率为
ε０、磁导率为μ０的均匀各向同性大地表面敷设面积为Ｓ
的矩形发射回线，在回线中供以阶跃脉冲电流见式（１）
Ｉ（ｔ）＝
Ｉｔ＜０
０ｔ≥
"
０
（１）在电流断开之前，发射电流在回线周围的大地和空
间中建立起稳定的磁场。在ｔ＝０时刻，将电流突然断开，由该电流产生的磁场也随即消失。一次磁场的这一
剧变在大地中会激励起感应涡流场以维持在断开电流以
前存在的磁场，使空间的磁场不会即刻消失。随着时间
的推移，地下的感应电流便逐渐向下和向外扩散，其强
度逐渐减弱，在地面场的分布趋于均匀。ＭＮＮａｂｉｇｈｉａｎ
对发射电流关断后不同时刻地下感应涡流的分布进行了
研究，认为感应电流呈环带分布，感应涡流场在地表引
起的瞬变电磁响应为地下各个涡流层的总效应，这种效
应可近似地用向下传播的电流环来等效。这些电流环好
像是从发射回线吹出的一系列“烟圈”，其形状与发射
回线相同，随着时间的推移向下、向外扩散，人们把这
一过程形象地称为“烟圈效应”。应用解析式可以计算
均匀半空间中“烟圈”扩散的过程。由于二维剖面上的
这种扩散过程更便于用等值线图显示，应用ＦＤＴＤ（时
域内有限差分）数值计算方法给出“烟圈效应”的图像。从“烟圈效应”的观点看，早期瞬变电磁场是由近
地表的感应电流产生的，反映浅部电性分布；晚期瞬变
电磁场主要是由深部的感应电流产生的，反映深部的电
性分布。因此，观测和研究大地瞬变电磁场随时间的变
化规律，就可以了解大地电性的垂向变化。
３．１均匀大地的瞬变电磁响应一烟圈效应
地面观测的瞬变电磁场是大地感应涡流产生的，其
涡流可近似地用圆形电流环表示。这些电流环就像由发
射回线吹出的“烟圈”。其半径随着时间的延迟而增大，
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其深度随时间的延迟而加深。图２中ａ为二维线源瞬变场在地下半空间介质中的分布状态。正无限长线电流源位于原点０处，负源位于－５０ｍ处，构成二维不接地回线。当电流突然断开，在电阻率为３００的下半空间产生二次场。图２中ｂ所示不同时间该电场的等值线图，单位为μＶ／ｍ。
图２均匀大地中不同时刻瞬变电场等值线
３．２均匀半空间中异常体的瞬变电磁响应
图３均匀半空间中含低阻体的瞬变电场的等值部面图
应用二维ＦＤＴＤ模拟均匀半空间中二维低阻异常体对瞬变电磁场的时域响应，分析“烟圈”效影的扩散过程，假如在上述均匀半空间中放置一个二维低阻体（电阻率为５Ω?ｍ，宽２０ｍ，高２０ｍ），顶部埋深４５ｍ，水平位置处在４０～６０ｍ之间（见图３），延迟时间为０．０３ｍｓ。将图３与图２相比。可见电场等值线受低阻体的影响，
发生了畸变。在低阻体处及其附近电场等值线密集，梯度变大，使源两侧的场分布很不对称。这种现象可用“烟圈”理论加以解释：当涡流环扩散到导电体时，其扩散速度会降低，如同受到“吸引”。这也表明涡流在导体中密度大、衰减慢。因此瞬变场对导体有良好的分辨能力，这也是利用瞬变场寻找低阻体、含水地质体的依据。
４实测数据分析及解译
４．１工程概况
太原至澳门国家重点公路山西境内晋城至济源（省界）段，其中隧道较多，苇元隧道位于太行山脉南端侵蚀中低山区，隧道最大埋深２６ｍ，最小埋深１４ｍ，是典型的浅埋隧道。隧址区地层主要为石炭系上统太原组，坡顶覆盖薄层为第四系上更新统残坡积物。区内地表水主要为大气降水，地下水为碳酸盐岩类岩溶裂隙水。
柿树掌隧道位于太行山脉南端侵蚀中低山区，地形沿路线纵向起伏较大，坡度较陡。微地貌为基岩坡、基岩梁。隧道最大埋深约２３０．８ｍ。隧址区地层主要为奥陶系中统上马家沟组（Ｏ２ｓ３－Ｏ２ｓ１）及下马家沟组（Ｏ２ｘ３、Ｏ２ｘ２），第四系上更新统坡积物（Ｑ３ｄｌ）仅在济源端洞口出露。隧址区地下水类型主要为岩溶裂隙水，其水位埋藏较深。由于构造裂隙和岩溶发育的不均匀性，可能存在局部赋存上层滞水。
４．２资料处理与解释
瞬变电磁法的应用前提是欲测对象与周围介质存在一定的电性差异。由于瞬变电磁法测量涡流产生的二次场，因此，该法对低阻体的探测能力优于高阻体。实践证明，在复杂地质条件下，仅仅利用异常幅值来分辨其性质往往是不够的，有时甚至是错误的。必须注意它的时间特征，进行必要的参数转换。在进行资料处理前，首先要检查验收原始记录数据、野外测点状况的编录以及仪器工作状况的记录，对原始记录数据进行整理、编号、汇总、装订，然后进行处理分析。
把野外采集的数据解释为地质成果，要经过一系列复杂的处理、计算、分析与解释。野外采集的数据含有发射线圈、发射电流、接收线圈、增益、叠加次数等因素的影响，必须进行归一化。仪器在硬件上虽然已经考虑了５０Ｈｚ干扰及随机干扰的压制问题，但并不彻底，还必须通过软件进一步去噪，再做各种计算和反演。根据反演结果进行定量解释。
４．３实测资料分析
隧道施工期间，分别对苇元和柿树掌隧道进行了地质超前预报，图４和图５分别为瞬变电磁探测的剖面图。图４是完整性较好的未风化灰岩的剖面图，电阻率
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较高，曲线比较规则，表明围岩较好。根据掌子面地质情况调查与测试成果分析，左洞进口掌子面前方ＬＫ２０＋６５０～＋６８０段围岩以未风化为主，中薄层灰岩夹厚层灰岩，层间结合较好，顶板以下５ｍ范围内，以块状厚层状为主，岩体较完整，围岩稳定性好；边墙部位为中薄层灰岩，岩体较破碎，围岩稳定性较好。ＬＫ２０＋６８０～＋７３０段围岩以微风化为主，中薄层灰岩夹厚层灰岩，层间结合稍好，呈块状镶嵌结构。
图４柿树掌隧道左线进口超前探测剖面图
图５苇元隧道右线进口超前探测剖面图
图５显示围岩电阻率较低，曲线不规则，变化较大，这是节理较发育，围岩完整性较差的表现。根据其测试曲线变化结合掌子面地质情况。Ｋ４＋１４８～＋１４３段洞室，顶板围岩为铝质泥岩，层厚小于１ｍ，不稳定，易风化、易软化开挖时极易发生塌方；拱腰围岩由煤层与铝质泥岩组成，稳定性差易坍塌；边墙围岩由铝质泥岩和煤层组成，强风化，稳定性差，受地下水影响大。开挖时易
发生滑塌。Ｋ４＋１４３～＋０９８顶板围岩为中厚层砂岩夹薄层
泥岩、砂岩，以弱风化为主，局部强风化，节理较发育，
岩体较稳定，局部可出现小坍塌；拱腰围岩由煤层与铝
质泥岩组合向铝质泥岩和砂岩组合过渡，节理裂隙较发育，围岩不稳定；边墙上部由铝质泥岩向铝质泥岩和煤
层过渡，下部由灰岩、铝质泥岩向铝质泥岩过渡，岩体
完整性较差，破碎～较破碎，受地下水影响严重。
５结语
本文针对公路隧道的特点，论述应用瞬变电磁法进
行施工超前预测基本原理，小装置瞬变电磁场仪器的结
构及其优点，同时从数值和解析分析方面模拟了瞬变场
在均匀和存在异常体时的“烟圈”效应，结合实体工程
验证，主要得出结论如下。
（１）从理论分析以及进行相关的数值模拟证明，瞬
变电磁场应用到公路隧道超前预报是完全可行的，同时
它具有快速、准确、轻便等优点。
（２）通过资料的正反演计算处理，解释出的成果和
实际钻孔验证基本吻合，说明瞬变电磁法提供公路隧道
超前地质状态，对施工参考带来便利，具有很好的经济
效益。
（３）瞬变电磁场扩散距离随延迟时间增加而增加；
扩散速度受介质电阻率影响，在低阻体中扩散慢，高阻
体中扩散快，因此对于隧道掌子面前方的含水、软夹层
及软风化夹层具有明显的效果。
（４）早延迟时段的电磁场在没有扩散到异常体时，
是不能反映其存在的；一旦扩散到异常体，其后的延迟
时都有反应，这种现象表明了瞬变场的滞后效应。因此
瞬变场的晚延迟时段可反映埋藏较浅的地质异常体。
（５）瞬电磁场在对物性参数接近的介质的探测还存
在争议，还需深入研究；电磁波在有耗的非均匀介质中
的传播规律以及其对应的地质解释模型仍需进一步完善。
参考文献：
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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 (12) 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。厚度5.0～40.0m。 ③砂岩(T11)：紫红色，成分以长石、石英为主，砂质结构，中-厚层状构造，节理裂隙发育，锤击易碎，强风化，岩芯多呈块状及短柱状，厚度3.0～5.0m。 ○4砂岩(T11)：紫红色，成分以长石、石英为主，砂质结构，中-厚层状构造，节理裂隙发育，锤击易碎，强风化，岩芯多呈块状及短柱状，厚度大于20m。岩层产状：N65°W/22°S，三叠系刘家沟组砂岩主要发育两组节理，节理产状：155°∠85°、60°∠65°，均为微张节理，0.3m ＜S＜0.8m，L＞5m。
山东盛泉矿业有限公司 科技进步成果奖励申报书 成果名称：瞬变电磁法在有掘必探工作中的应用 完成单位：沈家峁煤矿技术科（盖章）协作单位：（盖章）填报日期： 2016 年 9 月 10 日
成果名称瞬变电磁法在有掘必探工作中 的应用 成果起止日期 成果的主要内容： 一、项目简介 随着矿井开采深度的加大，矿井水文地质条件日趋复杂，为防止矿井水害事故发生必须加强探放水管理，严格执行有掘必探、先探后掘、有采必探、先治后采的探放水原则，坚持物探先行、钻探验证、化探跟进的综合探测程序科学有效的开展井下探放水工作，原有的物探设备直流电法仪由于施工难度大、条件要求高、探测结果可靠性差已不符合井下物探要求，矿井瞬变电磁法是当前应用范围广的一种电法勘探技术。此方法观测的是二次场，能够较为直观的进行近区观测(能够使用重叠回线装置)，对低阻含水体特灵敏、不易受体积效应的影响、纵横向分辨率高，而且施工作业方便、快捷、效率比较高。因此，在煤矿水文地质探测方面有很高的应用价值。瞬变电法探测优点：高定向性（方位性)、高分辨率、有效探测距离大、适应性强、易于施工、效率高。YCS150型瞬变电磁仪具备操作简单、小功率、小线圈、大测深、分辨能力及抗干扰能力强、物探结果精度高、成图简单等优点现已投入使用，为更好的服务于井下探放水作业还需对瞬变电磁法探测的应用进行探索研究。 二、YCS150瞬变电磁施工方法 1、掘进迎头探测施工方法： 迎头超前探测，采用偶极共轴法，即发射线圈距接收线圈3-5米；发射线圈2*2米双匝，接收线圈直径0.6米；发射电压7.2V，电流2A;对迎头顺层方向、斜向上、两个平面分别按7个角度进行探测，探测距离为距迎头150米范围的前方视电阻率扇形图。布置方案如图1-1和1-2。 图1-1 现场施工布置框图
渭源至武都建设项目WWSY1标 隧道测超前地质预报实施细则 1、编制依据 1）铁道部《铁路工程物理勘探规程》TB10013—98； 2）交通部《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1-2004）；3）交通部《公路隧道设计规范》（JTG D70—2004）； 4）交通部《公路隧道施工技术规范》（JTG F60—2009）； 5）《岩土工程勘察规范》（GB 50021—2001）； 6）《公路工程地质勘察规范》（JTJ064—98）； 7）水利部《水利水电工程物探规程》（SL326—2005）； 8）十天高速公路隧道工程施工图设计资料； 9）十天高速公路隧道工程地质勘察报告； 10）其它国家颁布、国家部门颁布、地方颁布的有关规范和规章。 2、工程概况 2.1隧道概况 烟坡里隧道位于甘肃省定西市漳县的油单沟与漳县三岔镇烟坡里村之间的厥头山西侧，隧道采用分离式，洞高7.5m；起止桩号为ZK173+070~ZK176+910 YK173+073~YK176+905，左线隧道长3840m，洞顶最大埋深250m，右线隧道长3832m，洞顶最大埋深248m；隧道进口平面线型为直线，出口段为圆曲线，左右线半径均为R-1400；左线纵面线型为1.38%（坡长637m）和-2.20%（坡长3195m）的人字坡。隧道进出口均采用削竹式洞门，设置10处行人横洞、4处行车横洞，左右线各设四处紧急
停车带。隧道围岩以IV、V级为主，两端洞口段均为V级围岩。 2.2隧道地质 2.2.1地形地貌 本隧道段位于甘肃省的东南部，处于西北黄土高原边缘与西秦岭山地交汇过渡地带，总体地形北低南高，隧道所经地段地面高程：2084.5~2273.2m，相对最大高差188.7m，隧道进口段，自然坡度38~40°，坡面呈阶梯状的田地，以构造剥蚀低中山地貌为主，山地海拔较高，主峰顶呈棱状，山坡高峻，河谷狭窄，多呈V字形。自白垩系以来，境内地层一直处于间歇性抬升之中，因此形成了多级不同时期、不同高程的剥夷面。 2.2.2地层岩性 根据区域地质资料及本阶段地勘资料，本勘察区隶属于华北区的陕甘宁盆地分区东南部。隧址区主要出露第四系全新统①-1耕植土（Q4pd）、第四系全新统冲洪积②-1粉质粘土(Q4al+pl)、第四系全新统崩滑堆积②-2碎石层（Q4del+c），下伏古近系④-3层强风化砾岩（E）、白垩系上统民和组⑤-1强风化泥质砂岩（K2m）及三叠系上统⑥-1强风化砂岩（T3）、⑥-2中风化砂岩（T3）、⑥-4中风化灰岩（T3）、⑥-4中风化泥质灰岩（T3）和⑥-2中风化钙质砂（T3）。第四系中上更新统黄土（Q2-3）：黄褐色，中密-密实，土质较均，垂直节理少量发育，多分布于洞身段所在地的半山坡，覆盖厚度不大。 2.2.3地质构造与地震
中铁十一局集团沪昆客专长昆湖南段项目经理部 隧道超前地质预报管理办法 长昆项目安质【2010】104号 第一章总则 第一条为规范中铁十一局集团沪昆客专长昆湖南段项目经理部建设项目的隧道超前地质预报工作,充分发挥超前地质预报对隧道施工的指导作用,确保隧道工程安全质量,依据《铁路隧道超前地质预报技术指南》(铁建设〔2008〕105号)、《加强铁路隧道工程安全工作的若干意见》(铁建设〔2007〕102号)、《隧道超前地质预报管理办法》(沪昆湘工管〔2010〕116号)等有关规定,制定本法。 第二条超前地质预报的目的是通过地质调查、物探、超前地质钻探、超前导坑等综合手段,进一步查清隧道开挖工作面前方工程、水文及不良地质等信息,降低地质灾害发生的几率和危害程度,保证隧道工程质量安全。 第三条超前地质预报应结合超前地质预报设计,合理选择预报或监测手段,遵循科学、准确、及时、经济的原则。 第四条项目部工程管理部负责隧道超前地质预报归口管理工作,安质部负责检查督促超前预报措施的落实情况。 第二章职责分工 第五条项目分部职责及分工 (一)履行合同承诺,组织或委托符合铁路隧道超前地质预报要求的技术人员和仪器设备进场,对非高风险和极高风险隧道的软弱围岩及不良地质隧道的地质预报责任主体,由各分部组织实施。
(二)依据隧道风险评估和超前地质预报设计,编制实施大纲,并纳入施工组织设计;经审查批准后组织实施,对一般隧道超前地 - 1 - 质预报成果及数据的真实性负责。 (三)组织超前地质预报知识培训,确保设备操作和数据处理人员持证上岗。综合掌握物探与钻探、长短距离相结合验证方法。 (四)按照设计单位超前预报任务书的要求,做好超前预报工作。向建设、设计、监理及时上报隧道超前地质预报成果,反馈预报工作中发现的地质问题。 (五)发现实际地质情况与设计文件不相符合时,及时提出变更设计申请,并完善相关手续。 (六)归档隧道地质预报成果、变更设计文件、有关会议纪要等内容,纳入工程竣工文件移交。 (七)按照项目部《突发事件管理办法》和《突发事件应急预案》,做好突发事件应急准备工作。 (八)做好设计单位超前地质预报的配合工作,及时提供超前预报条件。 第三章超前地质预报管理 第六条实施预报前,提前将预报时间、手段书面通知监理单位,驻地监理在约定时间内到场旁站并做好记录。 第七条对于高度和极高风险隧道,物理探测结束后,设计单位应及时向监理单位提交正式报告,监理单位接到超前地质预报成果后,一般在6小时内完成审查程
×××标段隧道工程 隧道超前地质预报作业指导书 1、适用范围 本作业指导书适用于×××标段×××段范围内隧道及×××隧道洞口地段超前地质预报工作。具体内容包括：预报内容、预报分级、预报流程及要点。 2、作业准备 2.1内业技术准备 作业指导书编制后，在开工前组织技术人员认真学习实施性施工组织设计，阅读、审核施工图纸，掌握有关技术问题，熟悉规范和技术标准。制定施工安全保证措施，提出应急预案。对施工人员进行技术交底，对参加施工人员进行上岗前的技术培训，考试合格后持证上岗。 2.2外业技术准备 施工作业层中所涉及的各种外部技术数据收集。 修建生活房屋，配齐生活、办公设施，满足主要管理、技术人员进场生活、办公需要。 所有仪器已经到位，经过校验并在使用有效期限内。 3、技术要求 明确隧道超前地质预报作业工艺流程、操作要点和重要性，指导、规范隧道超前地质预报，保障隧道安全掘进。施工过程中必须将超前地质预报纳入施工工序管理，做到先探测、后施工，不探测不施工。 所使用的仪器具有合格的出厂证明及使用期限，并按相关要求进行质
量验收，有验收记录，并在有效使用期内。 4、施工程序与工艺流程 4.1 预报内容 （1）地层岩性，特别是对软弱夹层、破碎地层、煤层及特殊土的预测预报。 （2）地质构造，特别是对断层、节理密集带、褶皱轴等影响山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、暗河、人为坑洞、放射性、有气体及高地应力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、富水地层等的预测预报。 4.2 预报方法 （1）超前地质预报方法按预报原理可分为地质分析法、钻探法、物探法和超前导坑法。 ①地质分析法，包括地层分界线、构造线，地下和地表相关全分析、地质作图等。 ②钻探法，包括深水水平钻探、5～8m加深炮孔探测及孔内摄影。 ③物探法，包括地震波反射法、声波反射法、电磁波反射法、红外探测法等。 ④超前导坑法，包括平行超前导坑法、正洞超前导坑法。 （2）超前地质预报按长度可分为长距离预报（大于200m）、中长距离预报（30～200m）和短距离预报（小于30m）。
隧道超前地质预报的概念及其研究的目的与意义 一、隧道超前地质预报的定义 近年来，随着我国国民经济的迅速发展，以及高速铁路、高速公路、路、城市轨道交通等工程大规模建设，长大隧道数量也越来越多。但隧道施工进度经常成为制约整个整个工程进展的瓶颈，隧道快速掘进的主要难题是如何超前了解掌子面前方的地质情况和岩石力学参数，其中隧道轴线的地质界面可能会在施工掘进中发生严重的问题，如塌方、突泥、突涌等灾害，尤其是当这些灾害交叉发生时，问题会更加严重。隧道超前地质预报就是解决个难题行之有效的方法。 隧道超前地质预报是通过物探、钻探或导坑，并配合地质测绘或地质调查等手段收集的资料，对隧道的某个段落，或某个部位及其前方一定范围内的围岩地质特征、结构特征和完整状态、围岩级别及隧道开挖后的稳定性进行预测，并提出隧道前方开挖和支护建议的报告。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，指导隧道施工，以避免施工及运营过程中发生涌水、瓦斯突出、岩爆、大变形等地质灾害，保证施工的安全。 二、隧道超前地质预报的目的与意义 隧道工程属于隐蔽工程，常常会受到各种不良地质体的影响，在隧道施工前或者施工过程中如果不能准确地对可能遇到的不良地质体进行预报或预测，就有可能影响施工的进度，甚至会引发灾难性事故。不良地质体本包括括施工地段岩件不同的岩体、断层裂隙构浩带、强富水诱水她层、岩溶等。不同岩性的岩体可能会对施工机械造成损害，也有可能发生冒落、塌方等事故，这不仅增加了建造及维护维修成本，还会影响工期，造成较大的损失；断层裂隙构造带对工程影响很大，破碎带可能将上下岩层的水系导通，在岩层间形成润滑层。断层裂隙面极易滑动，造成岩层失稳，引发山体滑坡及泥石流涌动。所以在断层裂隙构造带附近施工时，要随时观察构造的联系及导通情况，防止透水和由岩层失稳引起的事故发生；在强富水透水层以及岩溶区，主要是防止透水事故的发生，以及透水后園地层减压造成的岩层失稳。 开挖前对地质情况的了解，对于隧道建设有着十分重要的作用。通过超前地质预报，及时发现异常情况，预报掌子面前方不良地瓜体的位置、产状及其围岩
瞬变电磁法在地质勘探中的应用 姓名：杨帅班级：资工803 学号：20081338 摘要:在地下水勘查工作中,用常规物探方法难以划分地层的结构、确定断裂构造的位置、查明基岩面的起伏形 态及判断地下水的赋存状况。通过瞬变电磁法(TEM)勘测并结合钻孔资料分析,对上述地质问题有了一些突破性 的认识,证明了瞬变电磁法在勘查工作中的有效性。当地下存在电性不均匀体时,通过瞬变电磁法会观测到电性 不均匀体的涡流异常场,进而推断矿体、地下水、地质构造等地下盲体的存在和部位。依据此特征成功地将瞬变电 法在探测中进行了应用。 关键词:瞬变电磁法;视电阻率;等值线;地下水勘查 0前言 随着我国国民经济快速发展,对能源的需求日益增大。 煤炭是我国目前主要能源之一,在煤矿生产和建设中,地质 构造直接影响煤矿生产安全生产和建设的重大灾害之一。 由于瞬变电磁法易于加大勘探深度,具有分辨能力强、工作效率高、受地形影响小等特点,近几年越来越受到人们的重视,被广泛用于油气田、地热、煤炭以及地下水勘查等领域。可以借助被探测地质体所产生的瞬变效应来划分地层结构、确定地质构造的位置、查明基岩面的起伏形态及判断地下水的赋存状况。 1勘探区概况 勘探区位于太行山西麓,沁水煤田东北部边缘中段, 地表部分面积被黄土覆盖,仅在工区内有部分基岩出露, 其它部分地段基岩出露。根据周边出露及揭露地层由老到 新有奥陶系中统峰峰组、石炭系中统本溪组、上统太原组、第四系。
该区的电性特征:第四系多由黄色、红棕色、褐色亚 粘土及砂土组成,不整合于各时代地层之上。厚度不大, 导电性能强,整个新生界松散层及地表强风化岩层从全区 资料对比来看均呈相对中低阻反映。 二1煤层顶板大占砂岩裂隙较发育,含有裂隙水,是煤层顶板直接含水层。采掘使煤层顶板岩层变形、破坏,形成冒落带、裂隙带和弯曲变形带。区内顶板砂岩虽厚度大、且较稳定,裂隙亦较发育,但由于其上被多层砂质泥岩、泥岩隔水层所分割,补给和储存条件均较差,富水性弱。因此煤层顶 板砂岩孔隙裂隙水常以滴水、淋水的形式进入矿井,很少形成突水。由于砂岩赋水的不均一性,在其富水区及导水裂隙密集带,顶板砂岩会形成突水,但突水量一般不会太大。3·2导水通道 充水通道主要有断裂导水通道、煤层顶板采动裂隙通 道、煤层底板采动裂隙通道、废弃井筒、巷道等。矿区覆盖层 沉积厚度不大,前部裂隙和开采后的塌陷为上部煤层开采充足水通道;局部断层2侧岩层裂隙发育带,为矿井的主要充 水通道;煤层开采后,地质条件发生变化,断层带的稳定性遭 受破坏,可成为矿井的充水通道;区内勘探阶段封闭不良的 钻孔和废弃井筒也可成为矿井的充水通道。 4结论 (1)主要含水层为碳酸盐类岩溶裂隙含水层、碎屑岩类 孔隙裂隙含水层和松散岩类孔隙含水层。 (2)韩庄矿的充水水源主要为煤层顶底板砂岩裂隙水、 沿裂隙通道入渗的第四系松散孔隙水、太原组岩溶裂隙水和寒武系岩溶裂隙水,老窑水为主要威胁水源。 (3)充水通道为断层带裂隙发育及采空塌陷带。 参考文献: [1]房佩贤,等.专门水文地质学[M].北京:地质出版社,1996. [2]杨孟达,等.煤矿地质学[M].北京:煤炭工业出版社,2000.
超前地质预报施工作业指导书
1 适用范围 适用于对新建铁路西安至宝鸡客运专线XBZQ-2标段小村隧道施工掌子面前方和周边围岩情况的探测。 2 设计概况及编制依据 2.1 设计概况 2.1.1 工程概况 小村隧道，位于陕西省宝鸡市陈仓区，渭河南岸三级阶地，属秦岭山前黄土塬区；从310国道小村附近山坡进洞，下穿唐家塬，从马尾河右侧山坡出洞，隧道起讫里程DK627+747～DK628+650，全长903m，其中明挖52m,IV级围岩300m，V级围岩551m。最小埋深为16.0m最大埋深为46.0m，为双线黄土浅埋隧道；隧道位于R-8000m圆曲线上，洞内纵坡为11‰和3‰的人字坡。 隧道主体结构采用曲墙带仰拱复合式衬砌，衬砌采用C35钢筋混凝土结构。隧道初期支护由钢拱架，钢筋网、锚杆和喷射混凝土组成。隧道进口采用台阶式洞门，设置有20m 明洞，洞口段基础采用φ125cm钻孔桩加固地层，并设置钢筋混凝土承台。隧道出口采用斜切式洞门，设置有32m缓冲结构。洞口边仰坡采用拱形骨架护坡，拱形骨架的上缘设排水槽，在拱形骨架内植草绿化。 2.1.2工程地质 隧道通过地层为第四系上更新统风积黏质黄土及黏质黄土(古土壤)，下部为第四系中更 新统风积黏质黄土夹黏质黄土(古土壤)，底部为中更新统冲积砂及圆砾土等。无断裂构造。 2.1.3水文地质 隧道通过地段内地表水及地下水均不发育。 2.1.4方案设计 小村隧道属黄土浅埋隧道，其不良地质构造主要是软弱土层及断层，超前地质预报主要对上述隧道开挖面前方一定距离的浅埋段灾害地质的施工探测，对照勘测阶段的地质资料，预测、预报地质条件变化及其对施工的影响。针对不同地段的工程地质情况采用不同的预报手段，以达到既预报准确又节省有限预报资源的目的。超前地质预报由超前地质预报组来完成。 2.2 编制依据 2.2.1 《高速铁路隧道工程施工技术指南》（铁建设【2010】241号）； 2.2.2 《高速铁路隧道工程施工质量验收标准》（铁建设【2010】240号）；
各种隧道超前地质预报方法优缺点分析 隧道超前地质预报就是在施工前期地质勘查成果的基础上,进一步查明掌子面前方一定范围内围岩的地质条件。超前探测地层岩性、软弱层的位置、岩体完整程度、断裂带位置及宽度、围岩富水性等不良地质以及隐伏的重大地质问题。为隧道信息化设计、支护参数变更及施工方案优化提供依据,指导施工顺利进行,精品文档,超值下载 确保施工安全。中交路桥科技有限公司专业从事隧道超前地质预报,小乔接下来将为您介绍目前工程上主要用到的超前地质预报方法:地质调查法、超前钻探法、物探法、超前导坑预报法、数码成像技术等。 1、地质调查法 地质调查法就是根据隧道已有勘察资料、地表补充地质调查资料与隧道内地质素描,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、地质作图与趋势分析等,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。 优点:地质调查法不占用施工时间,该方法设备简单(地质罗盘)、操作方便、预报效率高、效果好、费用低,且能为整座隧道提供完整的地质资料。 缺点:对与隧道交角较大而又向前倾的结构面容易产生漏报,对操作人员地质知识水平要求较高,一般要求专业地质人员来完成。 2、物探法 2、1 电磁波反射法
电磁波反射法超前地质预报主要采用地质雷达法。中交路桥科技有限公司拥有多套地质雷达,地质雷达探测就是利用电磁波在隧道开挖工作面前方岩体中的传播及反射,根据传播速度、反射走时与波形特征进行超前地质预报的一种物探方法。 优点:将发射天线与接收天线集于一体,具有分辨率高、快速、无损、连续检测、实时显示等特点。在地表探测5～30m范围内的地下地层或地质异常体(溶洞、土洞、断裂、空隙等)反射信号还就是比较明显的,也就是一种比较理想的手段。 缺点:仪器密封性差,洞内不易防水、防潮、防尘,易造成仪器损坏,特别就是没有专门的天线,操作起来费时费力,且效果不好;探测距离太短,一次只能探测5～30m。 隧道内的环境条件与地质雷达的理论基础——半无限空间不吻合,加之洞内钢拱架、钢筋网、锚杆、钢轨等金属构件的影响,探测结果一般不太理想。 2、2 地震波反射法 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洞掌子面前方及 周围临近区域的地质情况,可以检测出掌子面前方岩性的变化,可以在钻爆法或TBM开挖的隧道中使用,而不必接近掌子面。该法有效预报距离100～200m。 优点:适用范围广,适用于极软岩至极硬岩的任何地质情况。 预报距离长,能预报掌子面前方100～200m范围内的地质状况,围岩越硬越完整,预报长度就越大。 对隧道施工干扰小,它可在隧道施工间隙进行。
铁路隧道超前地质预报培训考试试卷 部门姓名得分 一、单项选择题（共10题，每题5分, 共40分。每题的备选项中，只有1个最符合题意） 1、2010年7月28日铁道部文件《关于进一步明确软弱围岩及不良地质铁路隧 道设计施工有关技术规定的通知》（铁建设［2010］120号）中关于超前地质预报的规定：施工图阶段经评估为高风险和极高风险的软弱围岩及不良地质隧道，超前地质预报的责任主体单位为（B），其超前地质预报工作由（）负责组织实施。 A.建设单位 B.设计单位 C.施工单位 D.监理单位 2、2010年7月28日铁道部文件《关于进一步明确软弱围岩及不良地质铁路隧道设计施工有关技术规定的通知》（铁建设［2010］120号）中关于超前地质预报的规定：其他隧道超前地质预报的责任主体单位为（C），超前地质预报由（）专业人员实施。 A.建设单位 B.设计单位 C.施工单位 D.监理单位 3、铁路隧道工程在各设计阶段均应进行相应的超前地质预报设计，预报方法的选择应与（Ｄ）相适应。 A.施工条件 B. 施工环境 C.现场环境 D.施工方法 4、按超前地质预报长度的不同分为（Ａ） Ａ、３Ｂ、４ Ｃ、２Ｄ、５ 5、长距离预报的预报长度为（C） A.５０～８０m B.80～100m C. 100m以上 D.150m 6、地质复杂程度分级及超前地质预报方案地质复杂程度分级分为（B）级 A. 3 B. 4 C. 5 D. 6 7、按预报手段原理的不同分为（C） A.3种 B.5种 C. 4种 D. 6种 8、TSP每次预报有效长度100m左右，需连续预报时前后两次应重叠（B）以上， A.5m B. 10m C. 15m D. 20m 二、简答题（每题30分，共60分） 1. 超前地质预报的目的及任务是什么？ 答：进一步查清隧道开挖工作面前方的工程地质与水文地质条件，指导工程施工的顺利进行；降低地质灾害发生的机率和危害程度；为优化工程设计提供地质依据；为编制竣工文件提供地质资料。 2.超前地质预报方法的分类按预报手段原理的不同分为： 答： 1 地质调查法：包括隧道地表补充地质调查、洞内开挖工作面地质素
隧道超前地质预报管理 第一章总则 第一条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条件信息，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。 第二条抓好隧道超前地质预报工作，可以预防各类突发性地质灾害，有效规避工程建设风险，实现铁路工程六位一体管理目标。超前地质预报是确保施工安全和结构安全可靠的重要手段，是铁路隧道设计文件的重要组成部分，也是铁路隧道施工作业中关键的重要作业环节，是施工中不可缺少的关键工序，施工单位必须纳入工序管理。 第三条本细则依据《铁路隧道超前地质预报技术指南》（铁建设〔2008〕105号）、《关于进一步明确软弱围岩及不良地质铁路隧道设计施工有关技术规定的通知》（铁建设〔2010〕120号），结合实际制定。 第二章管理机构和职责划分 第四条管理机构 贵阳市域林织铁路第三项目经理部一工区成立隧道超前地质预报管理领导小组。 组长：雷明深
副组长：陈力 组员：工程管理部、安全质量部、现场指挥部、设计单位、专业预报单位、监理单位负责人。 公司管理领导小组负责隧道施工超前地质预报组织领导工作。领导小组下设办公室和专家组，办公室设在工程管理部，归口管理超前地质预报工作。专家组由公司工程部、安质部、现场指挥部负责人和专业超前地质预报单位技术负责人组成，组长由领导小组指定，负责对重大地质情况的施工方案进行研究。 第五条职责分工 铁路隧道超前地质预报实行施工单位、现场指挥部、公司三级管理制度。施工地质按复杂程度分为四级（A级：复杂，B级：较复杂，C级：中等复杂，D级：简单。详见铁建设〔2008〕105号《铁路隧道超前地质预报技术指南》附录B）。 超前地质预报工作涉及建设、设计、施工（含专业超前地质预报单位）、监理等单位，参建各方既要明确分工又要协调配合。 （一）公司职责 1．负责制订超前地质预报管理细则，明确各单位职责分工和工作流程，负责管理超前地质预报各参建单位并协调处理各单位之间的关系。公司工程部负责日常管理，现场指挥部负责现场管理。 2．负责审批A、B级施工地质超前地质预报设计方案、实施细则、预报成果和分析结论。A级由公司总工程师组织审核，B级由公司工程部组织审核并对A级进行预审，C级由现场指挥部组织审核并对A、B级进行预审，D级由施工单位审核，并报现场指挥部核备。
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。
试题 第1题 弹性波法超前地质预报是以人工激发弹性波，弹性波以球面波形式在围岩中传播，当遇到（） 差异界面时，弹性波就会产生回波，通过对回波信号进行分析，就可以计算出差异界面距离 震源的距离、位置、范围等。 A.波阻抗 B.介电常数 C.电性 D.红外 答案:A 您的答案：A 题目分数：6 此题得分：6.0 批注： 第2题 地质雷达法超前地质预报是由雷达发射天线连续发射高频电磁波，电磁波在传播过程中遇到 （）差异界面时，回波信号被接收天线接收，通过对回波信号进行分析，可以推断介质的性 质与界面的位置 A.波阻抗 B.介电常数 C.电性 D.红外 答案:B 您的答案：B 题目分数：6 此题得分：6.0 批注： 第3题 高直流电法超前地质预报是以岩石的（）差异为基础，对开挖面前方储水、导水构造分布和 发育情况进行预报的一种直流电法探测技术。 A.波阻抗 B.介电常数 C.电性
D.红外 答案:C 您的答案：C 题目分数：6 此题得分：6.0 批注： 第4题 （）能量团较均匀，能量按一定规律缓慢衰减，波形均一，同相轴连续，振幅较低。 A.完整岩体 B.断层破碎带 C.富水带 D.岩脉破碎带 答案:A 您的答案： 题目分数：6 此题得分：0.0 批注： 第5题 能量团不均匀，能量衰减快、规律性差，波形杂乱，同相轴不连续，振幅变化大。 A.超前普通钻法 B.地质雷达法 C.超前导洞法 D.地表查勘法 答案:A 您的答案：A 题目分数：6 此题得分：6.0 批注： 第6题 _________一般用于可能有溶洞、暗河或其他较严重地质灾害的隧道段。 A.超前导洞法 B.超前地质钻法 C.加深炮孔法 D.超前普通钻法 答案:B 您的答案：B 题目分数：6 此题得分：6.0
第三节瞬变电磁法（TEM） 一、方法原理 瞬变电磁法是利用不接地回线或接地线源通以脉冲电流为场源，以激励探测目的物感应二次电流，在脉冲间歇测量二次场随时间变化的响应。当发射回线中的电流突然断开时，在介质中激励出二次涡流场（激发极化场），二次场从产生到结束的时间是短暂的，这就是“瞬变”名词的由来。在二次涡流场的衰减过程中，早期以高频为主，反映的是浅层信息，晚期以低频为主，反映的是深层地下信息。研究瞬变电磁场随时间变化规律，即可探测不同导电性介质的垂向分布。 瞬变电磁法的探测深度与回线线圈的大小、匝数有关，线圈越大、匝数越多，探测的深度就越深。 瞬变电磁法的观测是在脉冲间隙中进行，不存在一次场源的干扰，这称之为时间上的可分性，脉冲是多频率的合成，不同的延时观测的主频率不同，相应的时间场在地层中的传播速度不同，调查的深度也就不同，这称之为空间的可分性。由这两种可分性导致瞬变电磁法有以下特点：把频率域法的精确度问题转化成灵敏度问题，加大功率，灵敏度可以增大信噪比，加大勘探深度；在高阻围岩地区不会产生地形起伏影响的假异常；在低阻围岩地区由于是多道观测，早期道的地形影响也较易分辨；可以采用同点组合（同一回线、重叠回线等）进行观测，使与探测目标的耦合最好，取得的异常强，形态简单，分层能力强；线圈点位、方位或接收距要求相对不严格，测地工作简单，功效高；有穿透低阻覆盖层的能力，探测深度大；剖面测量与测深工
作同时完成，提供了更多有用信息，减少了多解性。 二、地球物理前提 由于瞬变电磁法是观测断电后由一次脉冲激励出的二次涡流场随时间的变化规律，二次涡流场随时间的衰减快慢和强弱与被探测介质（道碴、混凝土、岩石等）及介质状态（含水与干燥、完整与破裂）有关，TEM法衰减曲线的变化过程反映了检测点由高频到低频、由浅层到深层的地质信息变化过程。检测的参数是各层规一化的电阻率，对实测的衰减曲线进行反演拟合，绘制地下电性分层及分层的电阻率柱状图，进而以反演拟合曲线为基础，绘制成曲线簇断面图、等值线断面图及电性分级断面图。 TEM法主要用于隧底检测。隧底结构的正常场，一般情况下，干燥的道碴与铺底砼、基岩相比，相对电阻率高、电导率低，铺底砼的电阻率次高、电导率次低，基岩的电阻率相对较低、电导率相对较高，略高于铺底砼。当隧底结构出现异常，有裂损的铺底砼与完好的铺底砼相比，电导率升高、电阻率降低。如果在铺底层与基岩顶面之间有干虚碴层或存在吊空、松散层时，则将出现低电导率、高电阻率层；相反，虚碴层、松散层含水时，则出现高电导率、低电阻率。因此，用TEM法对隧底进行检测后，将实测的衰减曲线进行反演拟合，并以反演拟合为基础，绘制成电性分级断面图等图件，最后结合收集的既有资料（隧底结构图、竣工图、施工开挖地质情况等），对这些图件进行分析解释，提供隧底结构分层（道碴层、铺底层、基岩面、道碴充水充泥段和陷槽段）、有无底板层（含仰拱）、底板层破损段、
第1题 隧道超前地质预报是指通过地质调查、钻探、和什么等探测手段获得的隧道掌子面前方的地质信息。 A.预估 B.物探 C.定量计算 D.计算机 答案:B 您的答案：B 题目分数：4 此题得分：4.0 批注： 第2题 中生代地层不包括 A.白垩系 B.侏罗系 C.石炭系 D.三叠系 答案:C 您的答案：C 题目分数：4 此题得分：4.0 批注：
下面哪一个不是沉积岩 A.砂岩 B.白云岩 C.煤层 D.凝灰岩 答案:D 您的答案：B 题目分数：4 此题得分：0.0 批注： 第4题 下面哪一个不是特殊土 A.膨胀土 B.湿陷性黄土 C.冻土 D.粘土 答案:D 您的答案：D 题目分数：4 此题得分：4.0 批注： 第5题 下面哪一个是变质岩
B.辉绿岩 C.橄榄岩 D.粉砂岩 答案:A 您的答案：A 题目分数：4 此题得分：4.0 批注： 第6题 Ⅲ级围岩BQ/[BQ]区间值为 A.550-451 B.450-351 C.350-251 D.≤250 答案:B 您的答案：B 题目分数：4 此题得分：4.0 批注： 第7题 地质雷达说的超前预报连续预报时前后两次重叠的长度在多少米以上 A.15米 B.10米
D.0米 答案:C 您的答案：A 题目分数：4 此题得分：0.0 批注： 第8题 隧道超前地质预报的意义中哪一项是错误的 A.为安全施工创造条件 B.为信息化设计提供基础地质资料 C.可以代替勘察工作 D.为编制竣工文件和运营维护提供基础资料答案:C 您的答案：C 题目分数：4 此题得分：4.0 批注： 第9题 隧道超前地质预报的特点有那些？ A.综合性 B.系统性 C.时效性 D.适应性
新建山西中南部铁路通道瓦塘至汤阴（东）段 站前工程ZNTJ-5标 超前地质预报 专项施工方案 中铁十七局集团山西中南部铁路通道 ZNTJ-5标项目经理部 二〇一〇年六月
超前地质预报专项施工方案 编制： 审核： 批准： 中铁十七局集团山西中南部铁路通道ZNTJ-5标项目经理部
目录 1.编制说明 (1) 2.工程概况 (1) 3.超前地质预报的目的和目标 (3) 4.超前地质预报主要项目 (3) 5.超前地质预报的方法和手段 (3) 6.超前地质预报实施计划 (4) 7.超前地质预报方法 (8) 8.超前地质预报保证措施 (14) 9.正确处理地质预报与施工的关系 (16)
隧道超前地质预报专项施工方案 1.编制说明 1.1.编制依据 为保证山西中南部铁路通道ZNTJ-5标隧道工程施工安全，切实履行企业安全生产的责任主体,根据《建设工程安全生产管理条例》和《危险性较大工程安全专项施工方案编制及专家论证审查办法》的规定，结合本工程的特点，制订ZNTJ-5标隧道工程超前地质预报专项施工方案。 1.2.采用的标准规范、图纸 《铁路隧道超前地质预报技术指南》(铁建设【2008】105号)； 《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》TB10108-2002； 《铁路隧道工程施工技术指南》 TZ202-2008； 《铁路隧道施工质量验收验收标准》TB10417-2003; 《铁路工程基本作业施工安全技术规程》 TB10301-2009； 《铁路隧道工程施工安全技术规程》 TB10304-2009； 隧道施工设计图纸。 2.工程概况 2.1.线路概况 中南铁路通道ZNTJ-5标段起讫里程为DK198+350～DK259+000，全长57.70km，全部位于山西省石楼县、隰县境内，线路起点位于石楼县沙塘沟，穿过沙塘2号隧道，跨越屈产河、柳石公路和县乡道路，到达石楼车站，然后在谭家庄东侧进入石楼隧道，从朱家峪出来后，沿山脚前行，终点止于隰县车站。
隧道超前地质预报管理实施细则 第一章总则 第一条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条件信息，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。 第二条抓好隧道超前地质预报工作，可以预防各类突发性地质灾害，有效规避工程建设风险，实现铁路工程“六位一体”管理目标。超前地质预报是确保施工安全和结构安全的重要可靠手段，是铁路隧道设计文件的重要组成部分，也是铁路隧道施工作业中关键的重要作业环节，是施工中不可缺少的关键工序，施工单位必须纳入工序管理。 第三条本细则依据《铁路隧道超前地质预报技术指南》（铁建设〔2008〕105号），结合银西铁路甘宁段实际制定。 第二章管理机构和职责划分 第四条管理机构 银西铁路有限公司建设指挥部成立隧道超前地质预报管理领导小组。
组长：指挥部总工 副组长：工程分部负责人 组员：专业主管工程师，各标段参建单位项目分管领导 指挥部管理领导小组负责银西铁路甘宁段隧道施工超前地质预报组织领导工作。领导小组下设办公室，办公室设在工程管理分部，负责组织对重大地质情况的施工方案进行研究。 第五条职责分工 铁路隧道地质按复杂程度分为四级：复杂(A)，较复杂(B)，中等复杂(C)，简单复杂(D)。（详见铁建设〔2008〕105号《铁路隧道超前地质预报技术指南》附录B）。 超前地质预报工作涉及建设、设计、施工（含专业超前地质预报单位）、监理等单位，参建各方既要明确分工又要协调配合。 （一）指挥部职责 1．负责制订超前地质预报管理细则，明确各单位职责分工和工作流程，负责管理超前地质预报各参建单位并协调处理各单位之间的关系。 2．组织相关参建单位对超前地质预报设计文件进行技术及安全交底，负责审查施工单位上报的超前地质预报实施大纲或方案，审查监理单位编制的超前地质预报监理实施细则，审核超前地质预报分析成果。
新建哈尔滨至牡丹江客运专线工程 新立隧道出口 TRT 超前地质预报 检测报告 （DK109+653-DK109+305） 报告编号：HM-2015-XLCK-001 编写： 复核： 批准： 山东广信工程试验检测集团有限公司 二○一五年十月三十一日
一、 概况 根据铁道部《关于进一步明确软弱围岩及不良地质铁路隧道设计施工有关技术规定的通知》（铁建设〔2010〕120号）的规定，由我单位承担哈牡线新立隧道出口超前地质预报工作。 新立隧道位于黑龙江尚志市境内，隧道所在区域主要分布粉质粘土、花岗岩等，起讫里程DK106+405～DK109+750，全长3345m 。 本次工作依据的规范： 《铁路工程物理勘探规范》 TB10013—2010 《铁路工程地质勘察规范》TB10012—2007 《铁路隧道超前地质预报技术指南》（铁建设［2008］105号） 《铁道部建设管理司关于进一步加强铁路隧道设计施工安全管理工作的通知》建 技［2010］352号文 二、预报原理 本次测试采用TRT6000隧道地质超前预报系统，TRT 是隧道地震波反射层析成像技术的简称，该技术的基本原理在于当地震波遇到声学阻抗差异（密度和波速的乘积）界面时，一部分信号被反射回来，一部分信号透射进入前方介质。声学阻抗的变化通常发生在地质岩层界面或岩体内不连续界面。反射的地震信号被高灵敏地震信号传感器接收，通过分析，被用来了解隧道工作面前方地质体的性质（软弱带、破碎带、断层、含水等），位置及规模。正常入射到边界的反射系数计算公式如下： 假设R 为反射系数，ρ1、ρ2为岩层的密度，V 等于地震波在岩层中的传播速度。地震波从一种低阻抗物质传播到一个高阻抗物质时，反射系数是正的；反之，反射系数是负的。因此，当地震波从软岩传播到硬的围岩时，回波的偏转极性和波源是一致的。当岩体内部有破裂带时，回波的极性会反转。反射体的尺寸越大，声学阻抗差别 1 1221 122ρρρ-ρV V V V R +=
试题 第1题弹性波法超前地质预报是以人工激发弹性波，弹性波以球面波形式 在围岩中传播，当遇到（）差异界面时，弹性波就会产生回波，通过对回 波信号进行分析，就可以计算出差异界面距离震源的距离、位置、范围等。 A. 波阻抗 B. 介电常数 C. 电性 D. 红外答案:A 您的答案：A 题目分数：6 此题得分： 6.0 批注： 第2题地质雷达法超前地质预报是由雷达发射天线连续发射高频电磁波，电磁波在传播过程中遇到（）差异界面时，回波信号被接收天线接收， 通过对回波信号进行分析，可以推断介质的性质与界面的位置 A. 波阻抗 B. 介电常数 C. 电性 D. 红外答案:B 您的答案：B 题目 分数：6 此题得分： 6.0 批注： 第3题 高直流电法超前地质预报是以岩石的（）差异为基础，对开挖面前方储 水、导水构造分布和发育情况进行预报的一种直流电法探测技术。 A. 波阻抗 B. 介电常数 C. 电性 D. 红外答案:C 您的答案：C 题目分数：6 此题得分： 6.0 批注： 第4题（）能量团较均匀，能量按一定规律缓慢衰减，波形均一，同相 轴连续，振幅较低。 A. 完整岩体 B. 断层破碎带
C. 富水带 D. 岩脉破碎带 答案:A 您的答案：A 题目分数：6 此题得分： 6.0 批注： 第5题能量团不均匀，能量衰减快、规律性差，波形杂乱，同相轴不连续，振幅变化大。 A. 超前普通钻法 B. 地质雷达法 C. 超前导洞法 D. 地表查勘法 答案:A 您的答案：A 题目分数：6 此题得分： 6.0 批注： 第6题 ________ 一般用于可能有溶洞、暗河或其他较严重地质灾害的隧道段。 A. 超前导洞法 B. 超前地质钻法 C. 加深炮孔法 D. 超前普通钻法 答案:B 您的答案：B 题目分数：6 此题得分： 6.0 批注： 第7题以地震波法进行超前地质预报时，隧道内观测到的地震回波特点是地震回波、。 A. 方向各异 B. 类型多样 C. 频率一致 D. 振幅较大答案:A,B 您的答案：A,B 题目分数：8 此题得分：8.0 批注： 第8题