隧道及地下工程超前地质预报技术介绍学习教案

会计学1隧道及地下工程超前地质隧道及地下工程超前地质(dzh)预报技术预报技术介绍介绍第一页，共72页。第2页/共72页第二页，共72页。第3页/共72页第三页，共72页。第4页/共72页第四页，共72页。第5页/共72页第五页，共72页。第6页/共72页第六页，共72页。第7页/共72页第七页，共72页。n 3 超前钻探预报法，包括深孔水平钻探、58m加深炮孔探测及孔内摄影；n 4 物探方法，包括TSP隧道地震波反射法、HSP声波反射法、陆地声纳法、负视速度法、地质雷达、红外探测、单孔和跨孔CT、TGP12地震波反射法等。第8页/共72页第八页，共72页。第9页/共72页第九页，共72页。第10页/共72页第十页，共72页。隧道通过地段基岩为寒武系毛田组的灰色的灰岩、白云质灰岩，构造单元为桐麻岭背斜翼部，属单斜构造，构造节理较发育，位于岩溶水季节循环带与水平循环带，岩溶及岩溶水发育。该段围岩为较坚硬岩，完整性较好，稳定性一般，初支为素喷5cm混凝土。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。N11E/44SE比 例 1：200隧道地质展示图围岩稳定性及初期支护地质特征水 文构造特征岩性特征地 层施工围岩分级设计围岩分级水文地质编 制：隧道方位左边墙右边墙工程地质设 计里 程展 示 图拱部开挖日期复 核：作图日期 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。C3mS36E 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 N35W/47SW、N78W/79SW,节理间距320cm。XK3+210XK3+226发育一层间错动，内夹1020cm厚的断层泥，影响宽度为1.5m。N78W/79SWN35W/47SW第11页/共72页第十一页，共72页。第12页/共72页第十二页，共72页。第13页/共72页第十三页，共72页。30m+700+800正洞平导S45。EC2gN26E/46SE+751+793+710+730F1C2p第14页/共72页第十四页，共72页。第15页/共72页第十五页，共72页。探 1探 4探 2探 3第16页/共72页第十六页，共72页。第17页/共72页第十七页，共72页。第18页/共72页第十八页，共72页。（铁路瓦斯隧道技术规范(TB101202002）n 与物探方法相比，它具有直观性、客观性，不存在物探手段经常发生的多解性、不确定性。n缺点：n费用高、占用隧道施工时间长，且资料只是一孔之见。n(理论上讲，由于溶洞发育的复杂性、多变性，几个钻孔也难100%地把掌子面前方(qinfng)的管道n岩溶提前揭露预报出来。)第19页/共72页第十九页，共72页。费用低、占用隧道施工时间短，可与爆破孔同时施作，只不过其深度较爆破孔深26m而已。这样，风钻探测深度总是超前每循环爆破进尺26m，保证施工安全。缺点是孔浅，且不能取岩芯。n3.2.3.3 孔内摄影n目前用的比较少，中科院武汉岩土研究所在这方面经验(jngyn)比较丰富一点。第20页/共72页第二十页，共72页。子面前方子面前方100350m(围岩完整围岩完整(wnzhng)时可粗略预报掌子时可粗略预报掌子面前方面前方500m以上）范围内的地以上）范围内的地质情况提供了一种强有力的方质情况提供了一种强有力的方法和工具。法和工具。第21页/共72页第二十一页，共72页。图 TSP 超前地质预报原理图第22页/共72页第二十二页，共72页。第23页/共72页第二十三页，共72页。n面图。面图。n预报准确性预报准确性 其预报地质体其预报地质体距离掌子面的位置是根据距离掌子面的位置是根据24个爆个爆破孔与破孔与n接收器之间的弹性波速度的平均接收器之间的弹性波速度的平均值和地质体反射波到达接收器的值和地质体反射波到达接收器的时间来确时间来确n定的，由于弹性波速度的差异而定的，由于弹性波速度的差异而导致地质体预报位置与实际情况导致地质体预报位置与实际情况有所差有所差n异。异。n预报精度预报精度 它所能反映出的它所能反映出的地质体的宽度是根据采样间隔和地质体的宽度是根据采样间隔和岩体弹岩体弹n性波速度来确定性波速度来确定(qudng)的，如的，如采样间隔取采样间隔取80s，弹性波速度为，弹性波速度为5000m/s，则，则n能预报出的地质体的宽度为能预报出的地质体的宽度为0.4m。n预报断层、弱硬岩接触面等预报断层、弱硬岩接触面等面状结构反射信号较为明显，而面状结构反射信号较为明显，而预报溶预报溶n洞等点状地质体则不尽如人意，洞等点状地质体则不尽如人意，因其预报原理和计算模型是以平因其预报原理和计算模型是以平面为计算面为计算n依据，对小型溶洞反映不明显。依据，对小型溶洞反映不明显。第24页/共72页第二十四页，共72页。第25页/共72页第二十五页，共72页。前方前方50100m，还可用于利用，还可用于利用超前平导对正洞未开挖段地质超前平导对正洞未开挖段地质情况的预报情况的预报(ybo)。n下图为下图为ZGS1610型智能工程型智能工程探测声波仪探测声波仪(19962003年年)第26页/共72页第二十六页，共72页。675674673670674665663665661+194.5+214.5+234.5660640620左边墙拱顶右边墙掌子面+214.5+194.5+234.5+194.5+214.5+234.5620640660620640660第27页/共72页第二十七页，共72页。第28页/共72页第二十八页，共72页。与判断。与判断。第29页/共72页第二十九页，共72页。作的地质雷达，作的地质雷达，仪器密封性差，仪器密封性差，洞内不易防水、洞内不易防水、防潮、防尘，防潮、防尘，易造成仪器损易造成仪器损坏，特别是没坏，特别是没有专门的天线，有专门的天线，操作起来费时操作起来费时费力，且效果费力，且效果不好。不好。n 探测距离探测距离太短，一次只太短，一次只能探测能探测530m，与目前隧道每与目前隧道每天开挖接近天开挖接近1020m的速度极不的速度极不匹配。匹配。第30页/共72页第三十页，共72页。是比较合适的。是比较合适的。n 地质雷达在地表探测地质雷达在地表探测530m范围内的地下地层或地质异范围内的地下地层或地质异常体常体(溶洞、土洞、断裂、空隙溶洞、土洞、断裂、空隙等等)反射信号还是比较明显的，反射信号还是比较明显的，也是一种比较理想的手段；灰岩也是一种比较理想的手段；灰岩地区隧道铺底前采用中低频率地区隧道铺底前采用中低频率的天线作为探明隧底隐伏岩溶洞的天线作为探明隧底隐伏岩溶洞穴的手段仍是大家经常采用的。穴的手段仍是大家经常采用的。n岩溶重点发育地段，有时也岩溶重点发育地段，有时也用地质雷达对掌子面前方和边墙用地质雷达对掌子面前方和边墙外侧岩溶洞穴进行探测。外侧岩溶洞穴进行探测。第31页/共72页第三十一页，共72页。反射连续剖面反射连续剖面法法”的的n简化俗称，其简化俗称，其基本原理也是基本原理也是地震地震n反射法。它是反射法。它是在隧道掌子面在隧道掌子面上用上用n锤击方式产生锤击方式产生弹性波，并在弹性波，并在激震激震n点旁用检波器点旁用检波器接收。弹性波接收。弹性波向掌向掌n子面前方传播，子面前方传播，遇到断层、大遇到断层、大节节n理、岩脉、溶理、岩脉、溶洞及其它不良洞及其它不良地质地质n界面会产生反界面会产生反射，由检波器射，由检波器接收接收n到这些反射波，到这些反射波，就能反映就能反映(fnyng)前方前方的的n不连续面。不连续面。n第32页/共72页第三十二页，共72页。钟。钟。n 实践认为每次预报实践认为每次预报80100m是比较合理的。是比较合理的。第33页/共72页第三十三页，共72页。n确定钻孔间岩确定钻孔间岩体结构等情况，体结构等情况，借借n助医学界助医学界X射射线断层扫描的线断层扫描的基本基本n原理，结合岩原理，结合岩土的物理力学土的物理力学性质性质n的相关分析，的相关分析，采用射线走时采用射线走时和振和振n幅来重构岩土幅来重构岩土内部声速值及内部声速值及衰减衰减n系数的场分布，系数的场分布，通过像素、色通过像素、色n谱、立体谱、立体(lt)网络的综合展网络的综合展示，达到示，达到n直观反映岩石直观反映岩石（体）内部结（体）内部结构图构图n像（如岩溶洞像（如岩溶洞穴的位置、规穴的位置、规模及模及n充填特性等）充填特性等）之目的。之目的。第34页/共72页第三十四页，共72页。第35页/共72页第三十五页，共72页。第36页/共72页第三十六页，共72页。而对软弱岩石不太理想。而对软弱岩石不太理想。第37页/共72页第三十七页，共72页。带范围，当应力与声速有固定带范围，当应力与声速有固定(gdng)关系的情况下，还可根关系的情况下，还可根据声速测定岩体应力。目前声据声速测定岩体应力。目前声探测法比较成功的是用于测动探测法比较成功的是用于测动弹性模量和破裂带范围。弹性模量和破裂带范围。第38页/共72页第三十八页，共72页。深孔水平钻探TSP或HSP预报地质雷达加深炮孔探测超前水平钻探红外探测地质素描地质分析法隧道施工施工方案总工程师地质综合判析短距离预报中长距离预报长距离预报研究既有资料制定预报方案正常正常正常异常异常异常第39页/共72页第三十九页，共72页。第40页/共72页第四十页，共72页。结合进行预报，同时进行多孔超前钻探探查。n B级预报：采用地质分析法、TSP或HSP，辅以红外探测、地质雷达，进行必要的超前水平钻孔。当发现局部地段工程地质条件较复杂时，按A级要求实施。n C级预报：以地质分析法为主。对重要的地质（层）界面、断层或物探异常地段可采用TSP进行探测，必要时采用红外探测和超前水平钻孔。n D 级预报：采用地质分析法。第41页/共72页第四十一页，共72页。第42页/共72页第四十二页，共72页。第43页/共72页第四十三页，共72页。第44页/共72页第四十四页，共72页。第45页/共72页第四十五页，共72页。第46页/共72页第四十六页，共72页。第47页/共72页第四十七页，共72页。(jinsho)隧道突泥、突水事故的发生。第48页/共72页第四十八页，共72页。第49页/共72页第四十九页，共72页。报结论、施工(sh gng)方法和施工(sh gng)技术建议。第50页/共72页第五十页，共72页。安排正常施工工序，组织正常施工生产。第51页/共72页第五十一页，共72页。第52页/共72页第五十二页，共72页。第53页/共72页第五十三页，共72页。第54页/共72页第五十四页，共72页。第55页/共72页第五十五页，共72页。别是钻探掌子面附近是否还有危石存在。n 4、若岩体中含有煤层瓦斯、石油天然气等易燃易爆物，应采用水循环钻，且勿干钻，电机、照明设备、开关及其他机械设备也应采用防爆型，且不得携带(xidi)烟火进洞。n 5、为便于控制超前钻孔揭露岩溶水时的水流及采取措施，孔口应安设孔口管和闸阀，但孔口管必须安设牢固，防止水压将孔口管冲出伤人。n 6、钻孔时，钻机前方安设挡板，防止泥沙冲出伤人。第56页/共72页第五十六页，共72页。(cshng)断裂等构造。毛坝向斜为两翼高凸、中间低洼的槽状地貌，四周被志留系泥页岩及粉砂岩所围限顶托的二叠系及三叠系碳酸盐岩构成的紧密向斜；向斜核部的空间形态呈长舟形状，南北长65Km，东西宽23.5Km；平面形态呈“S”状；桐麻岭背斜为中间高耸，两翼倾斜的条带状山脉。主要地质问题为，该隧道存在毛坝向斜段岩溶及大规模高压涌（突）水、冷水河浅埋段存在较大规模的河水渗漏、背斜段断层带岩溶及较大规模涌（突）水、硬质岩岩爆与软质岩大变形、局部石油天然气与煤层瓦斯等灾害性重大工程地质问题。第57页/共72页第五十七页，共72页。第58页/共72页第五十八页，共72页。左边墙拱顶掌子面右边墙掌子面掌子面掌子面第59页/共72页第五十九页，共72页。探1探4探2探3第60页/共72页第六十页，共72页。第61页/共72页第六十一页，共72页。第62页/共72页第六十二页，共72页。第63页/共72页第六十三页，共72页。第64页/共72页第六十四页，共72页。第65页/共72页第六十五页，共72页。n(3)的发育情况见下图。第66页/共72页第六十六页，共72页。(虚线为推测部分）2、同一横断面，正洞相应里程要滞后平导6.5m。粉 土1、平导与正洞下导坑中线距30m；DK354+263.5掌子面例图备 注：灰 岩粉质粘土灰 岩溶 洞FPDK354+270掌子面610m粉土夹块石灰 岩粉质粘土夹碎石第67页/共72页第六十七页，共72页。能否迂回绕行通过溶洞，一可以两面夹击处理溶洞，二可以增加隧道工作面继续往前开挖。这一切的一切，都要建立(jinl)在对二号溶洞发育规模及方向的探测和认识上。如下图所示，先在平导右边墙探测，发现此处溶洞发育宽度更大，因而从平导右侧迂回绕行基本不可能；从正洞左侧迂回，便探边挖，每走一步，都有地质探孔指路，终于迂回绕过二号溶洞，实现了预期的战略构思。第68页/共72页第六十八页，共72页。Zp-650图7 二号溶洞探测及迂回导Zp-3P2w灰岩坑平面图Zy-10+503止浆墙400400395376340Zp-515Zp-48.1DK354+373.9正洞DK354+380灰岩56.6440438416420P2w40衬砌混凝土1914.7灰岩Zp-2312624.72128.5泄水洞420416Zz-1N25E/26NW442DK354+449.4Zz-5440Zz-3500480460Zp-15072.5溶洞区平导中线Zz-6DK354+459.970.0中导坑中线460P2wDK354+472.2Zz-475DK354+46879.2SE45480SE455005DK354+420.4超前地质钻孔DK354+428Zy-2Zy-78.5+49055+4835.5+485.5+4805.7+485.6Zy-620+499.6Zy-510图例Zz-6P2w岩层产状钻孔编号二叠系上统吴家坪组推测岩层界线DK354+572.4Zy-3+508.930.8Zy-923Zy-4+525.91Zy-11Zy-1DK354+52497第69页/共72页第六十九页，共72页。第70页/共72页第七十页，共72页。第71页/共72页第七十一页，共72页。感谢您的观看感谢您的观看(gunkn)！第72页/共72页第七十二页，共72页。