地下工程突水灾害超前地质预报技术

超前预报采取的主要技术路线及主要技术指标依据隧道的地质条件,拟采用全面超前地质预报技术路线，即全面隧道施工地质灾害超前预报技术路线。

（一）隧道所在地区主要洞体不良地质分析与宏观预报1、深入的隧道地面地质调查它是隧道主要洞体不良地质分析的基础，当然，也是宏观预报的基础。

主要包括：深入的地层地质调查、地质构造调查、岩浆岩侵入体调查、岩溶地质调查、煤系地层调查和水文地质调查等等内容。

2、隧道地质条件分析它是隧道所在地区不良地质宏观预报的依据。

因为：大多数隧道隧洞不良地质体本身就是区域地层、地质构造或岩溶地质体的一部分。

主要包括：地层层序和特殊岩层分析，构造体系、构造型式和构造分布规律分析，地应力状态分析，岩浆岩侵入体成因、产状分析，溶洞、暗河、岩溶陷落柱和岩溶淤泥带成生条件、侵蚀基准面和展布规律分析，煤系地层中的煤层、采空区和瓦斯地质分析等等。

3、宏观预报这是在隧道隧洞所在地区地面地质详细、深入调查的基础上，通过隧道地质条件分析，宏观预报隧道隧洞洞体可能出现的主要不良地质的成因、性质、类型、大约位置和规模。

它为洞体不良地质体的长期、短期超前预报打下坚实的、不可或缺的基础。

（二）隧道洞体不良地质体超前预报1、长期超前地质预报在宏观预报的基础上，应用TSP探测和地面地质体投射法等技术手段，对隧道隧洞洞体不良地质体进行的长距离超前地质预报。

预报的距离，一般为掌子面前方100米以上。

（1） TSP探测和解译技术TSP（Tunnel Seismic Prediction，隧道地震波勘探）设备是由瑞士安伯格开发、生产的，是当前国内外最先进的隧道长期超前地质预报设备，也是当前超前地质预报技术中的最重要手段。

它与其它超前地质预报的设备相比，最大优点是：探测距离远（可达隧道掌子面前方300～500米），分辨率高（最高分辨率为1米），抗干扰能力强（基本不受干扰），影响施工很少（钻孔和测试在侧壁进行，洞内探测时间仅用45分钟）。

隧道的地质超前预报方法与不良地质施工措施我们在隧道的施工过程中会遇到各种不良地质,为避免盲目性,使施工方案和技术措施更科学合理，开展地质超前预报十分必要。

地质超前预报对不良地质能做到早发现，早预防，从而采取恰当的处理措施,减少和化解不良地质给施工带来的不利影响。

1地质超前预报方法1.1超前导坑法长隧道和特长隧道大都设有平行导坑。

平导一般与线路平行，距线路20m～30m 不等。

施工过程中利用平导先行的优势，认真收集和积累地质资料，并根据平导开挖过程中揭示的地质资料指导正洞施工，从而使正洞的施工方案和技术手段都建立在科学合理的基础上。

平导开挖断面小，即使出现不良地质也容易处理，对施工影响不大。

因此,超前导坑法在长隧道和特长隧道施工中被广泛采用。

1。

2 超前水平钻探法采用隧道专用钻机进行超前水平钻探，来探明开挖前方的地质情况。

超前水平钻探其实并非完全“水平”,带有一定的角度.与地震波反射法、地质雷达探测法相比,超前水平钻探法具有更直观、更准确的特点。

超前水平钻探法虽是“一孔之见”，却能起到“管中窥豹”的作用。

超前水平钻探法主要用于探测煤层、瓦斯、断层、溶腔、突水、涌泥等不良地质。

超前水平钻探法探测的距离长，探明的不良地质距工作面较远，便于提前调整施工方案和技术措施。

1.3 超长炮孔钻探法超长炮孔钻探法指的是在掘进过程中，每次打眼都用5m钻杆在隧道拱部和底部各钻两个探测孔，放炮则控制在3m以内，使工作面始终保持距不良地质2m 以上的安全距离。

当钻孔出现不良地质征兆时，可以及时采取应对措施。

采用超长炮孔钻探法，避免了钻机的频繁移动，可以不中断隧道的正常掘进，简便易行、事半功倍。

超长探孔还可兼做炮眼,节约成本，提高功效。

1。

4 地震波反射法-—TSP-203系统TSP超前地质预报系统是目前隧道及地下工程地质预报工作中，采用的较为先进的设备。

其工作原理是利用地震波的回波原理，人工制造一系列有规则排列的轻微震源，形成一个地震源断面；同时，三维地震波接收器在计算机的监控下，采集这些震源所发出的震波沿隧道前方及四周区域传播而遭遇不良地质体(如地层层面、节理面、特别是断层破碎带界面和溶洞、暗河等）被反射返回的地震波数据.这些回波信号的传播速度、延迟时间、波形、强度和方向，是与相应不良地质体的性质和分布状况紧密相关的.在一定间隔距离内连续采用上述方法，可以得到前方地层的地质力学参数，如杨氏模量和横向变形系数等，从而预报隧道前方及周围临近区域的地质状况，判断开挖面前方100m～200m范围内的地质情况。

超前地质预报作业指导书1.编制目的为更好地指导施工，规范操作，避免隧道不良地质地段出现塌方冒顶、突泥突水等地质灾害。

2．编制依据《铁路隧道工程施工技术指南》3.适用范围适用于杭长（沪昆）客专铁路隧道工程超前地质预报施作。

4.隧道施工期地质预测、预报的主要内容和方法4.1 地质预测、预报的主要内容1)断层及断层影响带的位置、规模及其性质。

2)软弱夹层的位置、规模及其性质。

3)岩溶的的位置、规模及其性质。

4)工程地质灾害可能发生的位置和规模。

5)含水构造的位置、规模及其性质。

4.2 方法加强超前地质预报，采用TSP203 地震波探测仪或地质雷达、红外线探水仪、地质素描、超前水平钻孔等综合勘探的方法进行探测，超前地质预报是制定施工方案和工程措施的主要依据，也是隧道施工的一道重要工序。

本隧道施工中，在重点地段,上述各种预报手段并用，一般地段以地质素描为主。

实行动态监控，信息化施工。

加强对围岩监测，进一步掌握围岩的特性，为施工提供可靠的技术依据。

5.超前地质预报与补充地质调查工作流程隧道综合超前地质预测预报的工作流程如下图。

实施方法：对于设计提供的不良地质地段，提前50m 进行探测：地震波探测仪每100m 施作一次；HY303 红外线探水每掘进循环施作一次；综合超前地质预报工作流程图补充地质调查掌子面地质调查与素描长距离探测：TSP-203,探测距离100m短距离探测：地质雷达,探测距离15m超前水平钻孔，探测距离30mHY303红外线探水仪，探测距离15m.探测资料判释，提出探测意见及和工程措施意见超前水平钻孔（每断面布置五孔，其中一个孔钻取岩芯）30m 一个循环，每循环搭接长度5m；地质素描每掘进循环进行一次；地质雷达每30m施作一次。

根据几种探测手段的探测结果进行综合分析，互相验证，提出预测预报意见和工程措施建议，及时反馈，以调整优化设计，进一步改进和完善施工工艺和方法，实施信息化动态施工管理。

补充地质调查是在设计提供的地质资料的基础上，实地调查核实：不同地层、岩性、岩层产状在隧道地表的出露及接触情况等。

3 超前地质预报实施细则3.1超前地质预报的目的可及早探明开挖面前方的围岩特性以及涌水量，为选择合适的开挖方法提供有立的依据；为支护和提供参考；为突发异常（如结构失稳或破坏的现象）提供有效的参考。

3.2超前地质预报的内容①地层岩性，特别是对软弱夹层、破碎地层及特殊岩土的预测预报。

②地质构造，特别是对断层、节理密集带、褶皱轴等影响岩体完整性的构造发育情况的预测预报。

③地下水及富水断层、地层等的预测预报。

3.3超前地质预报总体原则及方法根据地质资料和设计文件，结合现场实际情况，采用短距离超前地质预报的方法，以地质分析法为主，必要时采用超前水平钻孔（1 孔+加深炮眼）。

以达到既预报准确又能节省有效资源的目的。

4短距离超前地质预报方法短距离超前地质预报主要是通过开挖石渣识别、掌子面地质素描，更重要的是采用超前钻孔。

通过对不同地质体标志的确认，以及不良地质体出现前的前兆标志，对不良地质体可能出露的位置进行预测和判断，辅助进行超前地质钻探。

4.2.1地质素描地质素描主要是根据开挖面岩层岩性、产状及层位、条带状不良地质体等进行预测和预报。

编录时必须对开挖面正面及侧面稳定状态、岩层产状、厚度、特征层序、岩性、风化程度、节理裂隙发育程度（产状、间距、长度、充填物、数量）、喷射混凝土开裂、掉块现象、涌水情况、水质情况、水的影响、不良气体浓度等情况详细记录。

确保对前方地质的预报准确可靠。

利用地质理论和作图法,将竖撑、斜撑所揭露的地层岩性、地质构造、结构面产状、地下水出露点位置及出水状态、出水量等准确记录下来并绘制成图表，结合已有勘测资料，进行竖撑、斜撑开挖面前方地质条件的预测预报。

4.2.4超前钻孔超前钻孔是施工期超前地质预报方法中最直接的方法，是隧道施工中必须实施的重要工序，是对其他探测手段成果的验证和补充。

超前钻孔能最直接地揭示开挖面前方的地质特征，准确率很高。

其通过钻孔钻进速度测试和所采取的钻孔岩芯的观察及相关试验获取隧道掌子面前方岩石的强度指标、可钻性指标、地层岩性资料、岩体完整程度及地下水状况方面的资料，是中短距离超前地质预报必不可少的手段。

超前地质预报标准地质预报是指通过对地质现象和地质过程的观测、分析和研究，对未来一定时期内可能发生的地质灾害进行预测和预报。

超前地质预报是指在地质灾害发生前，提前做出预测和预警，以便采取相应的防灾减灾措施，保护人民生命财产安全。

超前地质预报的标准主要包括以下几个方面：首先，要有可靠的监测手段和技术手段。

地质预报需要依靠对地质现象和地质过程的监测和观测，因此必须具备可靠的监测手段和技术手段。

这包括地震监测、地质构造监测、地下水位监测等多种手段，以及遥感技术、地球物理勘探技术等现代化技术手段。

其次，要建立科学的预测模型和算法。

超前地质预报需要建立科学的预测模型和算法，通过对地质数据的分析和处理，运用数学、物理等相关知识，建立准确的预测模型，以实现对地质灾害的准确预测。

再次，要有完善的预警系统和预警机制。

超前地质预报需要建立完善的预警系统和预警机制，及时发布预警信息，让相关部门和人员能够及时采取应对措施，最大限度地减少地质灾害带来的损失。

最后，要进行有效的应对措施和救援准备。

超前地质预报不仅需要提前预测地质灾害，还需要做好相应的应对措施和救援准备工作。

这包括加强地质灾害防治工程建设，提高应急救援能力，加强地质灾害防治知识的宣传和教育等方面的工作。

总之，超前地质预报标准的制定和实施，对于预防和减轻地质灾害的影响具有重要意义。

只有建立科学的预测模型和算法，完善的预警系统和预警机制，有效的应对措施和救援准备，才能更好地保护人民的生命财产安全，实现地质灾害防治工作的科学化、规范化和精细化。

希望各级地质灾害防治部门和地质科研单位，能够高度重视超前地质预报标准的制定和实施工作，不断提高地质灾害防治工作的水平，为人民群众的生命财产安全提供更加有力的保障。

超前地质预报（地质雷达法）和半航空物探（半航空瞬变电磁法）在隧道工程施工的运用摘要：复杂的地质条件和地质灾害是隧道施工中的难题，发生地质灾害将造成巨大的生命和财产损失。

因此，可靠地探测地质缺陷特征，如断层、岩溶洞穴和地下水，具有重要的现实意义和理论价值。

本文介绍了超前地质预报（地质雷达法）和半航空物探（半航空瞬变电磁法）在隧道工程施工的运用。

引言在中国，许多大型项目正在进行中水利、水利等建设水电站、铁路、公路、能源储存和运输系统，以及地下矿山。

这些项目为我们提供了一个重要的机会地球工程的进展。

然而，严重的由于环境复杂，也存在挑战地质条件和潜在地质灾害在隧道施工过程中，造成了巨大的生命损失还有财产。

因此，改进地质缺陷的探测能力是非常重要的，例如探测断层、溶洞和地下水涌出。

中国在建隧道具有长度长、体积大的特点覆盖层和复杂的地质条件。

例如，宜昌至万州铁路建在山区，以高风险岩溶程度高的突水危险。

该地区已发现严重的突水危险马鹿青隧道和沿途的野三关隧道宜昌至万州铁路发生严重伤亡事故经济损失。

在水电工程领域，北京锦屏二级水电站副洞四川省有2375米深和17.5公里深长覆盖层使隧道埋在下面极高的地应力。

1.隧道工程施工的探测技术1.现有的探测技术在这下面在这种情况下，隧道的施工可以受到潜在岩爆的影响通过释放地应力，尤其是在不良地质条件，如断层、软弱岩石特征和地下水。

地质灾害防治研究在隧道施工过程中已经成为一个重要的问题中国的问题，包括相关机制治疗技术和探测技术。

地质缺陷特征的探测在危险控制中起着重要作用本文提出。

目前，探测地质灾害的方法危险源可分为两类：地质调查和地球物理勘探。

地质调查包括工程地质分析、先导开挖和岩心钻探，同时地球物理勘探包括地震、电磁和地质雷达方法。

每种方法它有自己的优点和缺点。

2、隧道工程施工探测的难点可靠探测的挑战性问题包括：（1）故障的识别和定位，裂缝、溶洞和地下水体（如地下河）；（2）含水层探测；（3）探测的解释结果在多种解释的背景下物探成果及优化探测方法的选择。

超前地质预报一、预报内容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，特别是对断层、节理密集带、褶皱轴等影响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、人为坑洞、瓦斯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、富水地层中的裂隙水等发育情况的预测预报。

二、预报方法隧道工程超前预报采用地质调查法、地震波反射法、加深炮孔探测法、超前地质钻探法及地质雷达探测法进行综合预报。

在地质调查法的基础上,采用地震波反射法进行中长、长距离探测；采用超前地质钻探进行验证,钻探孔数2个,深度30〜50m；釆用加深炮孔探测法进行短距离预报；并采用地质雷达探测法及物探红外探测法对断层破碎带、软弱岩层变化带及可溶岩地段进行探测。

超前预报工作如下：1.全隧道进行地质素描,隧道岩性变化点、构造发育部位等复杂、重点地段应每循环进行一次素描,其他地段不应超过10m进行一次素描（或每循环一次也可）;2.地震波反射法探测：地震波反射法连续预报时前后两次应重叠10m以上,每次预报距离100〜150m。

隧道区域内软弱破碎地层或岩溶发育区,每次预报距离应为100m左右；岩体完整的硬质岩地层每次可预报150m。

3.超前地质钻探：在随道区内富水软弱断层破碎带,富水岩溶发育区,重大物探异常区等地质条件复杂地段必须使用,确保施工的安全性。

超前水平钻探每循环钻孔长度不应小于30m,连续预报时前后两循环孔应重叠5〜8m。

可能发生突泥涌水的地段,超前地质钻探应设孔口管和止水装置,防止高压水突出。

富水软弱断层破碎带、岩溶发育区、重大物探异常区等地质复杂地段应釆用超前水平钻探为主的综合方法预报前方地质情况。

4.每个循环应采用加深炮孔探测法进行短距离探测的,一般情况布置5个加深炮孔,当出现不同地层分界,断层破碎带或预报可能出现地质隐患时,布置8个加深炮孔；当釆用上半断面开挖时,相应炮孔为3〜5个；炮孔孔径50 mm,孔深5〜8m。

超前地质预测预报的方法为保证隧道的顺利施工，避免地下水发育地段突水、突泥的发生，防止地表水、地下水流失，确保隧道施工安全，需要采取有效措施对隧道掌子面地质情况进行较为准确的预测预报，根据隧道的具体情况，判定超前地质预报内容并纳入工序管理之中。

经过超前地质预报，在开挖后对地质条件再次认知，通过对比反馈信息和分析，逐步提高对围岩的预报判释的准确性。

超前地质预报的工作程序参见图2图2 超前地质预报工作内容程序图地质素描地质素描预测法分为岩层岩性及层位预测法、条带状不良地质体影响隧道长度预测法以及不规则地质体影响隧道长度预测法三种。

对掌子面已揭露出的岩层进行地质素描（观察岩石的矿物成分及其含量，结构构造特征和特殊标志），给予准确定名，测量岩层产状和厚度。

测量该岩层距离已揭露的标志性岩层或界面的距离，并计算其垂直层面的厚度。

将该岩层与地表实测地层剖面图和地层柱状图相比，确定其在地表地层（岩层）层序中的位置和层位。

依据实测地层剖面图和地层柱状图的岩层层序，结合TSP探测成果，反复比较分析，最终推断出掌子面前方一定范围内即将出现的不良地质在隧道中的位置和规模。

施工过程中，每次爆破后由地质工程师进行地质素描，内容包括掌子面正面及侧面稳定状态、岩层产状、岩性风化程度、节理裂隙发育程度（产状、间距、长度、充填物、数量）、喷射混凝土开裂、掉块现象、涌水情况、水质情况、水的影响、不良气体浓度等。

同时定期对地表水文环境进行观测和监测记录，及时了解隧道施工对地表水的影响，确定施工控制措施，最终做出掌子面地质素描图和洞身地质展示图。

及时对洞内涌水进行水质分析和试验，提交分析和试验结果，对影响隧道衬砌结构的水质提出处理意见，上报技术部门，以利采取有效的防护措施。

超前探测主要针对地下水发育地段的断层破碎带及其影响带、岩层接触带、构造及发育带超前物探长距离超前物探：首选方法为TSP203地质探测仪（探测距离约200m），对比方法为水平钻孔超前探测。