超前地质预报在隧道工程中的应用研究
- 格式：docx
- 大小：28.90 KB
- 文档页数：3
超前地质预报在隧道工程中的应用研究
摘要：近几年来，隧道开挖工程越来越趋于断面大、长度长的发展趋势。同时不可预见的工程地质灾害问题也是制约隧道开挖的重要原因。超前的地质预测能够使地质灾害产生机率大大降低，而且能够为项目施工提供决策依据。
关键词：超前地质预报；隧道工程；研究
引言
在国民经济快速发展的今天，大规模地建设公路、铁路、城市轨道交通等项目时，呈现出了越来越多的隧道工程。作为深埋于山体中的公路隧道、铁路隧道等在施工的时候，因为前方复杂的地质条件，受地质勘探技术水平限制，施工中存在很多潜在与不确定的地质因素。所以在隧道施工时，通过技术方法实施超前预报、预测隧道掘进方向的地质状况，便于提早、及时地使用有效的开挖与支护方式，就显得非常重要。这些年各级项目管理部门，已经充分意识到隧道施工阶段中提前引进超前地质预报的必要性。
1、展开隧道施工地质灾害和其超前地质预报的重要性：
1.1勘测设计过程的地质工作量投入所限，不够勘察精度，造成设计和实际不符的状况经常出现，由此导致的地质灾害给隧道施工与运营带来非常大的危害；
1.2对隧道所处地质背景宏观把握的是勘测设计过程的地质预估预评价，不可能对繁杂的地质状况做出微观的把握；
1.3复杂长隧道的地质改变直接影响着施工技术和工期；
1.4只有在施工期人为作用（施工开挖）导致地质的变化才会显现出来；
1.5施工期需要熟悉地质，不可以只是停留在定性评价上，要有定量的评价；
1.6作为地质工作的全过程的构成部分，是积累经验提升隧道施工地质超前预报正确率与水平的需要，是建设隧道项目完整地质资料的需要。
由此可见隧道建设的迫切需要是正确预报施工前方地质条件，是确定项目对策、项目措施的重点，是项目施工安全的前提，是控制与合理应用项目投资的关键原因。
2、超前预报方法和内容
2.1地质分析法
a. 地质素描法
（1）原理。地质素描法就是凭借描述记录隧道地质的有关信息，而且绘制成图表，结合目前的有关资料，对隧道开挖实施地质条件的预测。包含隧道地层的岩性、构造面产状、地质结构、出水状态就是出水量、溶洞等等地质信息。
（2）优缺点。优点就是简单容易操作的设备，并且相对低的费用，及时提交资料。可是缺点就是对于隧道交角相对大加上向前倾的结构面就会容易漏报，因此对技术人员的操作水平与知识水平有非常大的要求。
b.地质投影作图法
运用地表观测到的断层、岩脉等产状，投影作图给出这断层、岩脉在洞轴上发生的部位。
2.2物探法
物探法是一种间接的预测方法。从原理上而言，只要这隧道项目能够实施隧道掌子面勘探，都能够运用物探法来实施超前地质预报。然而因为受限的工作条件或者其他原因的制约，物探法运用相对常见的有地质雷大法、弹性波反射法、红外探测法等。下面只介绍其中的地质雷达法。
地质雷达法也能称之为电磁反射法，它是运用无线电波实施扫描地下界面，之后通过分析以确定其内部形态和分布的一种电磁技术。高频电磁波理论是地质雷达法的理论基础，把高频电磁波运用发射天线输送到地下，之后通过目标体后反射回地面设置的接收天线，然后所探测介质的信息通过分析进行处理确定。地质雷达法一般用于岩溶等不平均地质的探测。地质雷达法适用区域最广，受外界条件的限制少；探测所用时间短，每次大约30分钟左右的探测，对于隧道的掘进施工影响非常小；直观的图形，可以及时的供应预测资料，并且成本低。然而当施工周围有强电磁干扰设备时，误差相对大。 2.3超前钻探法
超前钻探法是水平钻机安放在隧道内实施水平钻进，依据水平方向上钻进速度的改变、钻孔取芯鉴定、钻孔冲洗液的颜色、气味、岩粉和在钻探的时候遇到的其他状况来推断掌子面前的地质状况，钻孔的数量、角度和钻孔长度能人为设计与控制，能够通过直接采集岩芯实施各类抗压强度试验以得到岩石的物理理学特点，影响隧道施工的瓦斯与地下水等有害气体和液体也能够通过钻孔及时释放。这种方法是一种陈旧而可靠的方法，可以认识掌子面前方几米，几十米甚至上百米的区域内围岩的项目地质状况，前方岩体的大概状况基本上能够反映，相对直观。可是这方法也存在不足之处：①在复杂地质条件下预报效果相对差，正洞掌子面前方的小断层与贯穿性大节理非常难预测到，尤其是和隧道轴线平行的构造面，其预报没有反映；②反映不出钻孔和钻孔之间的地质状况；③探测速度慢，一次探测距离短，投入费用高，影响隧道正常施工。
2.4超前导坑法
超前导坑法通常分为2种，超前平行导坑法与超前正洞导坑法。超前平行导坑法是把小断面导坑和正洞保持标准距离，然而平行布置；超前正洞导坑法则是直接在正洞中布置导坑。可是不管怎样布置导坑，其作用都是通过开挖的导坑把遇到的地质结构和地下水状况实施素描，之后通过地质扫描图对没有开挖地质实施预测。超前导坑法可以直观高精度的实施相对长距离的预测，并且因为导坑的存在，得以加快施工进度，还能够运用导坑实施排水减压，完善通风。然而超前导坑法预报成本相对高，有时甚至需要把整个隧道洞口进行平导开挖。
3、工艺流程及操作要点
通过研究目前的资料来拟定预报方案：
研究目前范围地质和项目地质的资料，充分认识整个范围的地质状况，包含地形地貌、地质结构、地层岩性、特殊地质和地下水发育等，分析这范围隧道地质问题等，依据对这些当前资料的研究分析，并针对不一样的地质状况实施地质预报必要性分级，而且不一样级别的地段要使用不一样的预报方法，这样就能够达到既预报正确又节约有限预报资源的目的。
依据地质灾害对隧道施工安全的危害程度，分为下面四级：
A级：存在极大地质灾害问题的地段，比如大型的暗河系统，重大物探异常区域，可溶岩和非可溶岩接触带，软弱、富水、导水性优良的地层，特殊地质地段，也许会出现特大型突水突泥地段，诱发重大环境地质灾害的地段等。
B级：中、小型突水突泥地段，相对大物探异常位置，断裂带等。
C级：突水突泥产生可能性小的地段，水文地质比较好的碎屑岩和碳酸盐岩地段、小型断层破碎带。
D级：出现突水突泥的可能性非常小的非可溶岩地段。
依据不一样的地质灾害程度分级，选取不同的方法来实施超前地质预报：
A级预报：能够使用地质分析法、地质雷达、TSP隧道地震波反射法、超前水平钻探等方法实施预报。
B级预报：使用地质分析法、TSP或HSP，地质雷达，超前水平钻孔法。假如发现部分地段项目地质条件相对复杂，也能够依照A级的预报方法。
C级预报：要以地质分析方法为主。对部分特别主要的地质界面、断层地段也能够应用TSP方法探测。
D级预报：使用地质分析法。
4、结论
在隧道施工中超前的地质预测，对消除地质灾害事故的产生起着非常大的作用，因此隧道超前地质预报一定要加大革新技术，在施工的时候要求严谨，运用先进技术，针对各种地质图层构造的不同作出相关地质预报，这对隧道的建设有一定的推动作用，同时能够节省经济成本，提升效率，为经济可持续发展提供了有利的条件。
参考文献
[1]李天斌，孟陆波等.隧道超前地质预报综合分析方法[J].岩石力学与工程学报，2009，28（12）：2429～2436.
[2]田荣，张志龙，王兰生.公路隧道施工超前地质预报技术方法研究现状综述[J].2005（9）. [3]张成都.浅析古滑坡浅埋段隧道施工[J].科技信息，2010（13）.
