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地质超前预报在隧道工程中的应用王朋朋【摘要】结合隧道现场实例,通过建立多种手段相结合的超前预报系统,在最大程度上了解隧道掌子面前方的地质情况,并尽量控制不良地质现象的发生,从而有效地降低了隧道施工风险,保证了隧道工程顺利进行.【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2011(037)014【总页数】3页(P174-176)【关键词】隧道;地质超前预报;地质雷达(GPR);高密度电法【作者】王朋朋【作者单位】贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司,贵州贵阳,550001【正文语种】中文【中图分类】U456.330 引言近年来,隧道施工中出现如岩石破碎带、富水区、溶洞、断层等地质灾害越来越频繁,如果采用单一的超前地质预报方法,其预报结果往往存在多解性,并不能准确反映掌子面前方的地质情况。

在传统预报工作中,地质调查法是最常用的方法,当前的预报方法主要有高密度电法,TSP,TST以及GPR法。

高密度电法作为一种物探方法,主要适用于浅埋段地表,能较直观、准确地反映地下电性异常体的形态;TST与TSP是长距离预报手段,预报距离可以达到150m,甚至更远;GPR法是短距离预报手段,单次探测距离在 25m左右;各方法的探测精度也有所不同。

通过地质调查法可以了解大致地质情况,在此基础上借助以上几种方法进行复核,准确查明不良地质情况,长短结合。

鉴于以上思路,本文通过在某隧道浅埋段中的实际应用,对地质调查法、高密度电法与GPR方法相结合的隧道超前地质预报方法进行探讨与研究。

1 工程地质概况某隧道位于构造剥蚀低山区,隧址区最大海拔高程 1 017m,该隧道所在山区地形起伏大,山高坡陡,高差达 130m。

沿线地表植被发育。

隧址区主要地层岩性为二叠系的灰岩、泥岩及页岩和龙潭组的煤系地层和三叠系的灰岩、泥质灰岩、页岩。

隧址区分布有断层,为南北向构造,断层带宽度 10m～20m。

调查区域内地下水类型主要为第四系松散层中的孔隙水、基岩裂隙水和包气带水。

TSP 超前地质预报在隧道中的应用童峥嵘，黄炳营，秦业，李顺中国水利水电第十四工程局有限公司广东广州510800【摘要】在建设隧道的过程中经常碰到很多不良地质体，如断层、破碎带、突泥涌水、坍塌体、岩溶等，给隧道施工带来很大的不可预测的安全问题。

TSP 技术能对掌子面前方100～150m范围内的地质情况做出预报，利用TSP 超前地质预报系统进行有效地预测掌子面前方的地质情况，已经得到业界的广泛认可。

本文根据TSP 的探测原理以及最新的技术发展，结合江门市南山路新建道路工程南山路隧道的应用实例，对其探测成果解析，并给出提高准确性的一些建议，供类似隧道工程预报参考。

[关键词]南山路隧道TSP 超前地质预报系统成果解析1 引言在隧道施工过程中，由于前方地质情况不明，常常出现各种险情，施工单位对此都付出了很大的努力，一直希望寻求一种简单可行的办法来探明隧道前方的地质情况。

目前，常用的隧道超前地质预报方法主要有地面地质调查法，断层参数预测法和TSP、HSP等仪器探测方法、掌子面编录预测法、不良地质前兆预测法和地质雷达、红外线超前探水等仪器探测方法。

各种预报手段和方法都有其各自的适用范围和特点，其中TSP 探测是目前预报距离最长、适用范围最广、预报效果最好的超前预报手段和方法。

2 工程概况南山路隧道是江门市南山路（江海路—五邑路）新建道路工程的关键性控制工程，隧道起止点桩号为K1+970～K1+521，全长449m，洞高约10m，处低山丘陵，隧道区地形起伏大，地面标高约19.0～55.00mm，地面植被发育，主要为灌木及经济林。

新会断裂在线路东南段（南山村附近）通过，断裂的走向北东300～500，倾向南东，倾角550～800，属正断层，断层导致地貌反差强烈，北西盘（下盘）相对上升为丘陵山地，东南盘（上盘）相对下降为平原区，两者分界截然。

根据初勘资料及野外观测，基岩主要发育有以下五组节理：第一组：产状为550∠860，每米发育4条；第二组：产状为2860∠310，每米发育3～4条；第三组：产状为3100∠600，每米发育3～5条；第四组：产状为2280∠730，每米发育2～3条；第五组：产状为1730∠860，每米发育4～7条。

地质超前预报技术在铁路隧道工程中的应用隧道地质超前预报技术其实质是隧道施工地质勘察，与其他工程勘察一样，应以地质为基础，以洞内洞外的地质调绘编录、物探、钻探等多种勘察手段相结合的勘察方法，综合分析、预测隧道工作面前方可能遇到的不良地质体及由此可能发生的地质灾害的性质、分布位置、规模，最大程度的查明隧道地質信息，为隧道施工开挖提供依据。

一、地质超前预报技术隧道工程中，所处地质条件千差万别，不同的地质条件所要求的超前地质预报方法也不尽相同。

对于可溶性地层，超前预报的重点是岩溶的位置及其规模。

岩溶充填的性质以及其涌水突泥量也是超前预报的关键。

对于非可溶性岩层，超前预报的重点是围岩非稳定块体坍塌的位置及规模。

对于深埋硬质完整岩体，超前预报的重点是可发生岩爆的位置及规模。

对于煤系地层超前预报的重点是可发生瓦斯突出的位置。

因此，隧道施工时，超前预报不一定只进行某一方面的预测，往往兼有其他内容。

根据超前预报时，采用的技术手段，地质超前预报通常分为地质分析法、超前钻探法、地球物理勘探法和超前导坑法。

（一）地质分析方法地质分析方法是地质超前预报的最基本方法，不管是物探方法还是水平钻孔方法，都是地质分析方法向前方延伸的手段，对物探和钻孔超前探测资料的任何解释和应用，都离不开施工过程中随时随地观测和采集到的地质资料的判断。

缺少了这个基础性环节，采用任何超前探测方法都很难取得好的效果。

（二）物探法采用物探方法进行超前预报的优点是；快速，超前探测距离大，与施工干扰相对小，可以多种方法组合应用，但由于物探[常规电法、震探、顺变电磁、大地音频电磁（EH-4、V6、GDP32）等等]是利用物理性质进行地质判断的间接方法，一是不同的物探方法受限于不同的场地和地质条件，各种方法都有一定的局限性；二是对物探资料的地质解释，需要与地质分析资料深入结合，有一定技术难度。

（三）深孔钻探方法深孔钻探方法是最直观的超前预报方法，缺点是成本高，对施工影响大，而且钻孔的方向控制和钻探工艺有一定的技术难度。

浅谈综合超前地质预报在隧道工程中的应用隧道工程作为一种复杂地下工程，开展地质调查工作仅仅采用一种预报方法显然无法满足实际施工要求，因此还需要将多种预报手段有效结合起来，形成综合超前地质预报系统，在优化组合和相互补充下，地质预报精确度、预报成果利用效率也会得到极大提升，并为不良地质地段施工方案设计和优化提供有力数据支撑，同时保证隧道工程施工安全、顺利完成。

基于此，本文对综合超前地质预报在隧道工程中的应用进行分析和探讨。

标签：隧道工程;综合超前地质预报;应用;探讨在隧道工程施工中，容易受到地质勘察精度、工期、经费等因素影响，导致依据勘察资料制定的施工计划无法满足实际施工需要，进而引发隧洞塌方、岩爆涌泥等灾害发生，对隧道工程施工安全和质量构成极大威胁，侧面也反映出实施超前地质预报十分有必要，不仅可以获取详细地质条件状况，指导预防措施提前制定，还能够对现行施工方案进行完善和优化，确保工程施工顺利、高效进行[1]。

本文也联系隧道施工地质灾害预报方法，通过实际工程案例对综合超前地质预报应用及效果进行详尽探讨，也希望文章所阐述内容能够为类似工程提供参考。

1、隧道施工地质灾害预报方法在开展隧道地质调查工作时，可对以下方法进行应用：（1）地质素描，作为最早的超前地质预报方法，对其进行使用可以对隧道地层岩性、结构面产状、出水状态等信息资料进行全面揭露，并且随着开挖面不断延伸，结合已经得到的勘测资料也能够对开挖面前方地质条件进行有效预测，进而为围岩级别改变提供有力数据支撑，并且整个操作十分简单方便，也不会对隧道施工时间进行占用;（2）超前导坑法，对该种方法进行应用可以根据施工平行隧道遇到地质情况，对隧道将会遇到的地质情况进行有效预测，若两平行隧道间距足够小取得应用效果也会更佳;（3）风钻超前探测，通过对风钻进行有效利用，使之通过隧道掌子面钻小孔径浅孔，以对相关地质信息加以掌握，实践应用时也具有操作方便、设备简单和成本低等优势特点，实际操作中还能够与爆破孔进行同时施工;（4）超前钻探，通过钻孔钻进速度测试和钻孔岩心观察，可以对岩体强度、地层岩性、地下水状况等资料进行获取，在水工、公路等隧道中应用较多;（5）TSP203超前地质预报系统，通过对地震波的有效利用，以获取不均匀地层地质变化情况，尤其是在不良地质体定位上，位置判别精度超过90%，并能够对有无地下水、弱富水等进行准确辨识;（6）红外探测，通过HY-303红外探水仪可以对20～30m内地下水状况进行有效探测，若探测范围内存在灾害源，就会产生红外异常场，具有全空间探测、资料分析直观等特点[2]。

超前地质预报在隧道施工中的应用摘要：隧道工程地质情况具有复杂性和不可见性，通过采用超前地质预报，可以减少隧道施工过程中的盲目性，能较好的避免地质灾害的发生。

本文总结了隧道施工中常用的超前地质预报的方法，分析了各种方法的优缺点及其对各种不良地质情况的响应和适宜性，为选择适宜的预报方法提供依据。

在隧道施工中宜采用超前地质综合预报技术，超前地质综合预报应以“地质分析为核心，运用物探与钻探相结合、长距离与短距离相结合、地面与地下相结合、物性参数互补”为原则。

关键词：隧道施工；超前预报；物探法；综合预报1引言我国是一个多山国家,西部腹地更是山岭重重。

伴随着国民经济的飞速发展，大型基础工程设施建设发展迅速，特别是近年来随着西部大开发的深入，铁路、公路工程、水利水电中新建隧道工程规模越来越宏大，而这些隧道工程都具有洞径大、埋藏深、洞线长的共同特点，且往往地表地势险要，洞线通过的地质条件复杂。

隧道施工的主要依据是设计文件，而隧道工程设计的基本依据是地质勘察资料。

勘察设计阶段的工作重点往往关注的是与工程的安全、稳定、经济、运行特点相关的主要地质条件，而对于影响局部施工的小的、局部的地质情况在受自然条件、勘察技术、经济问题的局限勘察设计阶段一般都不要求详细查明。

但一些局部的、分散的、随机的不良地质洞段却是施工最大的安全隐患，主要表现为隧道施工中塌方、突水、涌泥、岩爆、有害气体等地质灾害。

大量的隧道工程建设实践表明，由于前期地质勘测资料的缺陷，给后期施工阶段带来许多预想不到的困难和危害，使施工带有很大的盲目性，一旦发生事故，轻则影响工期，增加工程投资，重则砸毁机械设备，甚至造成人员伤亡，而且事故发生后的处理工作难度较大。

在施工过程中由不良地质体导致隧道修建严重受挫的实例在国内外不乏其例，如2007年8月湖北宜万铁路野三关隧道工程掘进面发生的突水、突泥事故，造成了巨大的人员和财产损失。

因此在隧道施工时，对隧道掘进方向的地质情况通过技术手段进行超前预报、预测，以便提早、及时地采取有效的施工方法，就显得尤为重要。

超前地质预报在隧道工程中的应用摘要：在我国基础建设规模持续扩大背景下，随之出现大量山区隧道工程，所处环境较为特殊，隧址区地质环境复杂度高，加大了隧道开挖难度，易出现煤与瓦斯突出、塌方、突泥等不良问题，难以营造足够安全的施工环境，造成财产损失的同时甚至直接威胁到工程人员安全。

在此背景下，基于隧道超前地质预报可精确获悉前方隧道地质情况，在此基础上做好防范措施。

关键词：超前地质预报；隧道工程；应用1隧道工程中超前地质预报的应用1.1工程概况某隧道工程位于高原地区，在地形方面呈现出相对较大的起伏，其自然坡度在20～45°之间，局部是陡崖，工程施工所面临的地质条件极为复杂，其中砂岩岩性杂，并且有着较软的岩质，一旦遇到水便会增加其软化的可能性。

该隧道施工需要穿过9层地层，此外还要穿越3个断层。

为了有效应对复杂地质以及多重负面因素对于隧道正常施工所造成的危害，本工程施工采用了地质雷达法、TSP 地震波探测等相融合的综合性手段开展超前地质预报工作，科学开展对围岩破碎程度以及富水程度等的预测以及分析工作，第一时间对所涉及到的预报信息进行全方位的搜集以及整理，进而为后续施工方法的调整以及施工方案的更新创造良好的条件。

1.2方法应用1.2.1超前水平钻探在本工程中，工作人员所使用的为意大利产C6钻机，该钻机不仅有着扭力大的特点，还能够从源头上保障取芯的完整度，有助于降低超前地质预报相关工作对于施工所造成的负面影响，有效克服多种地层条件的限制性因素，高效完成钻进工作。

本工程超前水平钻孔相关调查结果的显示，其冲洗液的颜色为灰黑色，流量呈现出相对均匀的特点，不存在卡钻等现象。

1.2.2GPR地质雷达法GPR地质雷达法的应用能够有效提升地质探测工作的精确性，其在应用阶段可以针对掌子面25m左右范围之内的地质体展开全方位的探测工作，具体包括断层破碎带以及岩溶等，可以体现出极高的分辨效率。

除此以外，该技术的合理应用可以在不良地质的勘测中体现出较强的价值，同时其还能够在深层复杂条件下进行高分辨的探测，由此可见，该技术有着极为广阔的发展前景。

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：第3题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A.千枚岩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.550-451B.450-351C.350-251D.≤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C.5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E.经济性答案:A,B,C,D您的答案：B,C,E题目分数：4此题得分：0.0批注：第10题隧道超前地质预报的主要内容包括：A.地层岩性预报B.地质构造预报C.不良地质条件预报D.地下水预报E.围岩分级答案:A,B,C,D,E您的答案：A,B,C,D,E题目分数：4此题得分：4.0批注：第11题隧道超前地质预报方法一般有那几大类？A.地质调查法B.超前钻探法C.物探法D.超前导坑法E.地质罗盘法答案:A,B,C,D您的答案：A,B,C,D题目分数：4此题得分：4.0批注：第12题隧道岩溶突水的前兆有那些？A.岩层明显湿化、软化、或出现淋水现象B.岩体裂隙、溶隙间出现较多的铁染锈或粘土C.小溶洞出现的频率增加且多有水流、河沙或水流痕迹D.钻孔中的涌水量剧增，且夹有泥沙或小砾石E.钻孔中有凉风冒出答案:A,B,C,D,E您的答案：A,B,C,D,E题目分数：4此题得分：4.0批注：第13题岩石分为那几大类？A.岩浆岩B.花岗岩C.沉积岩D.变质岩E.砂岩答案:A,C,E您的答案：A,B,C,D题目分数：5此题得分：0.0批注：第14题隧道围岩完整性分为哪几级？A.完整B.较完整C.较破碎D.破碎E.极破碎答案:A,B,C,D,E您的答案：A,B,C,D,E题目分数：5此题得分：5.0批注：第15题隧道围岩结构分为：A.整体块状结构B.层状结构C.薄层结构D.碎裂结构E.散体结构答案:A,B,D,E您的答案：A,B,D,E此题得分：5.0批注：第16题隧道内地质素描内容一般包括哪些？A.地层岩性B.地质构造C.地层、结构面产状D.地下水出露位置、出水量E.施工人数答案:A,B,C,D您的答案：A,B,C,D题目分数：5此题得分：5.0批注：第17题片岩和页岩都是沉积岩答案:错误您的答案：错误题目分数：4此题得分：4.0批注：第18题TGP/TSP预报中反射波振幅越高，反射系数和波阻抗的差别越大，说明围岩在此处变化小答案:错误您的答案：错误题目分数：4此题得分：4.0批注：第19题TGP/TSP图谱中正反射振幅（红色）表明正的反射系数，也就是刚性岩层；负反射振幅（蓝色）指向软弱岩层答案:正确您的答案：正确题目分数：4此题得分：4.0批注：第20题大理岩是沉积岩答案:错误您的答案：错误题目分数：4批注：第21题瓦斯含量突然增大或忽高忽低是煤与瓦斯突出的前兆之一答案:正确您的答案：正确题目分数：4此题得分：4.0批注：第22题地质雷达预报中雷达波遇中小型溶洞有明显的“双曲线”反映答案:正确您的答案：正确题目分数：4此题得分：4.0批注：第23题拱顶岩石开裂，裂缝旁有岩粉喷出或洞内无故尘土飞扬；支撑拱架变形或发生声响是隧道塌方的前兆答案:正确您的答案：正确题目分数：4此题得分：4.0批注：第24题岩层倾向与走向垂直答案:正确您的答案：正确题目分数：4此题得分：4.0批注：试卷总得分：83.0试卷总批注：。

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。