工程地质学之地下工程课件

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,6地下工程,6地下工程,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,6地下工程,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,6地下工程,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,6地下工程,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,1,第六章 地下工程,.,1第六章 地下工程.,1,2,第六章 地下工程,6.1,概述,6.2,围岩重分布应力计算,6.3,围岩的变形与破坏,6.4,地下建筑稳定性评价,6.5,地下工程地质超前预报,.,2第六章 地下工程6.1 概述.,2,地下工程：,人工开挖或天然存在于岩土体内的构筑物，也称为地下建筑或地下洞室。,分类,按其用途可分为：,交通隧道、水工隧道、矿山巷道，地下厂房和仓库、地下铁道及地下军事工程等类型,按其内壁是否有内水压作用：,无压洞室、有压洞室,按其断面形状：,圆形、矩形、马蹄形等,按洞室轴线与水平面对关系：,水平洞室、竖井、倾斜洞室,按围岩介质类型：,土洞、岩洞,3,6.1,概述,.,地下工程：人工开挖或天然存在于岩土体内的构筑物，也称为地下建,3,4,6.1,概述,地下工程的共同特点:都要在岩土体内开挖出具有一定断面形状和尺寸，并具有较大的延伸长度的洞室。,洞室开挖之前,，岩体处于一定的应力平衡状态,;,洞室开挖,使洞室周围岩体发生卸荷回弹和应力重新分布。,围岩足够强固，不会因卸荷回弹和应力状态的变化而发生显著变形和破坏，开挖出的洞室就是稳定的。,围岩适应不了回弹应力和重分布应力的作用，随着时间的推移，开挖出的洞室就会逐渐丧失其稳定性。,.,46.1 概述地下工程的共同特点:都要在岩土体内开挖出具有,4,5,6.1,概述,围岩应力重分布问题,计算,重分布应力,围岩变形与破坏问题,计算,位移,、确定,破坏范围,围岩压力问题,计算,围岩压力,有压洞室围岩抗力问题,计算,围岩抗力,洞室,围岩力学问题,h,V,5,.,56.1 概述围岩应力重分布问题计算重分布应力洞室围岩,5,6,第六章 地下工程,6.1,概述,6.2,围岩重分布应力计算,6.3,围岩的变形与破坏,6.4,地下建筑稳定性评价,6.5,地下工程地质超前预报,6,.,6第六章 地下工程6.1 概述6.,6,6.2,围岩重分布应力计算,7,应力重分布作用,:地下开挖以后，由于围岩质点应力、应变调整而引起起天然应力大小、方向和性质改变的作用,。,重分布应力状态,:经应力重分布作用后形成的新的应力状态。,围岩,:,把重分布应力影响范围内的岩体。,重分布应力与围岩性质、洞形、洞室受外力状态有关。,.,6.2 围岩重分布应力计算7应力重分布作用:地下开挖以后，,7,6.2,围岩重分布应力计算,8,围岩重分布应力计算：,开挖前,岩体天然应力状态的确定,开挖后,围岩重分布应力的计算,支护衬砌后,围岩应力状态的改善,8,.,6.2 围岩重分布应力计算8围岩重分布应力计算：8.,8,一、,弹性围岩重分布应力,9,坚硬致密,的块状岩体，当天然应力大约等于或小于其单轴抗压强度的一半时，围岩呈,弹性变形,。,可近似视为各向同性、连续、均质的线弹性体，其围岩重分布应力可根据,弹性力学,计算。,如果洞室半径相对洞长很小，按,平面应变问题,考虑，概化为两侧受均布压力的薄板中心小圆孔周边应力分布的计算问题。,.,一、弹性围岩重分布应力9坚硬致密的块状岩体，当天然应力大约等,9,1,、,圆形洞室,假定一半径为,R,0,的水平圆形洞室，深埋于均质、连续、各向同性的弹性岩体中，开挖后仍保持弹性。,一、,弹性围岩重分布应力,如果洞室半径相对于洞长很小时，可按平面应变问题考虑，设岩体中的铅直与水平天然应力分别为v和h则可概化出如图的力学模型，围岩中任意一点M(r，)的重分布应力状态可用,弹性理论,求得。,10,.,1、圆形洞室一、弹性围岩重分布应力如果洞室半径相对于洞长很小,10,围岩中任意一点M(r，)的重分布应力状态可用弹性理论求得：,式中，,r,:,径向应力,、,:,环向应力、,r,:,剪应力, : M,点的极角，,自水平轴,(x,轴,),起始，反时钟方向为正,r :,极距,一、,弹性围岩重分布应力,11,.,围岩中任意一点M(r，)的重分布应力状态可用弹性理论求得：,11,一、,弹性围岩重分布应力,洞壁上的应力,， 令r=R,0,可得：,12,围岩内一点,（r，）,的重分布应力：,表明：洞壁上的,r=0,，,r=0,，仅有,作用，为单向应力状态，其大小与水平应力、铅直应力和,有关。,.,一、弹性围岩重分布应力洞壁上的应力， 令r=R0 可得：12,12,当水平应力与铅直应力,均等于0,时，即当=l时，,有h=v=0，则有,:,13,.,当水平应力与铅直应力13.,13,式,表明：天然应力为静水压力状态时,即当=l时，,有h=v=0,，圆形洞室围岩内的重分布应力，,因,r,=0,，,r,，,均为主应力，,且,恒为最大主应力，,r,恒为最小主应力，其分布状态如图所示。,14,.,式表明：天然应力为静水压力状态时,即当=l时，14.,14,洞壁位置即,r=R,0,时，,径向应力,=0,，环向应力,=2,0,。,随着离洞壁越远，即,r,增大，径向应力逐渐增大，环向应力逐渐减小。,当距离为,6R,0,时，有r0，环向与径向应力均接近天然应力状态。,所以围岩应力重分布的,6R,0,范围的岩体，称为,围岩。,15,.,洞壁位置即 r=R0 时，径向应力=0，环向应力 =2,15,讨论,1,：,洞壁上的重分布应力,洞壁上的,r,0,，,r,0,，为,单向应力状态,大小与与洞室尺寸,R,0,无关，,取,= ,h,/,v,当,=0,、,180,o,，,=3,V,-,h,=(3-,),V,当,=90,、,270,o,，,=3,h,-,V,=(3,-1),V,当,1/3,时，,=,洞顶底,0,将出现拉应力,当,1/3,3,时，,为压应力且分布较均匀,当,3,时，洞壁两侧,0,出现拉应力；洞顶底出现较高的压应力集中,洞壁，,即,r=R,0,16,.,讨论1：洞壁上的重分布应力洞壁上的r0，r0，为单,16,17,由右式,，取,= h/v为1/3，1，2，3，等不同数值时，可求得洞壁上0，90，180，270四点的应力。,.,17由右式，取= h/v为1/3，1，2，3，等不,17,18,当1/3时，洞顶和洞底都将出现拉应力；,当1/33时洞壁两侧出现拉应力，洞顶和洞底则出现较高的压应力集中。,18,.,18当,应力调整,-,变形、局部破坏,-,再次调整,-,再次变形,-,较大范围破坏,54,.,围岩的变形破坏是渐进式逐次发展的。54.,54,分析围岩变形破坏时，应抓住其变形破坏的,始发点,和发生连锁反应的,关键点,，预测变形破坏逐次发展及迁移的规律。,在围岩变形破坏的早期就加以处理，这样才能有效地控制围岩变形，确保围岩的稳定性。,55,.,分析围岩变形破坏时，应抓住其变形破坏的始发点和发生连锁反应的,55,56,第六章 地下工程,6.1,概述,6.2,围岩重分布应力计算,6.3,围岩的变形与破坏,6.4,地下建筑稳定性评价,6.5,地下工程地质超前预报,56,.,56第六章 地下工程6.1 概述56.,56,6.4,地下建筑稳定性评价,一、影响围岩稳定性的因素,最主要的有地质构造、岩体的特性及结构，地下水以及构造应力等。,二、围岩稳定性定量评价,解析分析法、赤平极射投影分析方法以及物理与数值模拟研究方法等。,57,.,6.4 地下建筑稳定性评价一、影响围岩稳定性的因素57.,57,一、影响围岩稳定性的因素,1,、地质构造,褶曲和断裂破坏,岩层完整性，降低岩体的强度,。,在褶曲的核部，岩层受到张力和压力作用，就比翼部破碎得多；,在断层附近，因地层的相对位移，会使破碎带达很大宽度；,在倒转岩层中，不仅节理裂隙十分发育，而且往往出现大的逆断层。,因此，可把构造变动的强烈程度作为衡量围岩稳定状况的一个主要因素。,58,.,一、影响围岩稳定性的因素1、地质构造58.,58,2、岩体的特征及结构,岩性,：分为硬质岩、中等坚硬岩及软质岩三大类。,软质岩即塑性岩体,，通常具有风化速度快、力学强度低以及遇水易于软化、膨胀或崩解等不良性质，故对地下工程围岩的稳定性最为不利。,硬质岩和中等坚硬岩通常属于脆性岩体,。由于岩石本身的强度远高于结构面的强度，故这类岩体的强度主要取决于岩体结构。,岩体结构,岩体强度,59,一、影响围岩稳定性的因素,.,2、岩体的特征及结构59一、影响围岩稳定性的因素.,59,一、影响围岩稳定性的因素,60,2、岩体的特征及结构,岩体结构：,分为整体状结构、块状结构、镶嵌状结构、层状结构，碎裂状结构及散体状结构等。,散体状结构及碎裂状结构的岩体稳定性最差，,薄层状结构者次之，,厚层状、块状及整体状结构有很高的稳定性。,岩体强度：,是反映岩体的特性及其结构特征的综合指标，通常用岩体完整性系数与岩石单轴饱和抗压强度的乘积，即,准抗压强度,来表示。,.,一、影响围岩稳定性的因素602、岩体的特征及结构.,60,一、影响围岩稳定性的因素,3,、地下水,地下水常是造成围岩失稳的重要因素之一，在破碎软弱的围岩中，其影响尤为显著。,地下水可使岩石软化，强度降低，加速岩石风化，还能软化和冲走软弱的结构面的填充物，减少摩阻力，促使岩块滑动。,在膨胀性岩体中，地下水可造成膨胀地压。,61,.,一、影响围岩稳定性的因素3、地下水61.,61,一、影响围岩稳定性的因素,4,、原岩应力,特别是,构造应力,的,方向及大小,是控制地下工程围岩变形破坏的重要因素。,为避免地下洞室的顶拱和边墙出现应力集中：,洞室轴线的选择应尽可能地与该地最大主应力方向一致。,在一些特殊的情况下，当地下工程的断面呈扁平形时，为避免顶拱出现拉应力，改善顶拱围岩的稳定条件，尽量使洞室轴线垂直于最大主应力方向。,62,.,一、影响围岩稳定性的因素4、原岩应力62.,62,二、围岩稳定性定量评价,1、原型调研及模型的建立,为评价拟建地下工程围岩的稳定性，首先要通过勘探、测试和试验，正确阐明工程区岩体力学条件。,研究工作主要包括：,通过应力实测，定量地掌握工程区地应力场的基本特征；,通过地表调查、节理裂隙统计，掌握区内岩体结构的定量化模式；,通过现场及室内试验，掌握各岩体及各类结构面的变形及强度特性，取得用于计算的有关参数。,63,.,二、围岩稳定性定量评价1、原型调研及模型的建立63.,63,二、围岩稳定性定量评价,围岩稳定性的数值模拟研究，通常采用,两维的有限元分析,模型，按,平面应变问题,处理。,通过适当的简化，正确地确定,模型的范围和边界、内部结构与各部分的力学参数以及边界的位移和受力条件,是建模的关键。,64,64,.,二、围岩稳定性定量评价围岩稳定性的数值模拟研究，通常采用两维,64,65,GOCAD,网格模型,.,65GOCAD网格模型.,65,二、围岩稳定性定量评价,66,2、模拟研究的方法,计算模型建立之后，可采用已有的,有限元计算程序,，通过线弹性、弹塑性或粘弹塑性有限元分析，,系统地研究围岩应力以及围岩变形破坏的发展，定量地评价围岩的稳定性。,通过对不同的洞室设计、支护及施工方案的模拟计算，不仅可以,对不同方案洞室的稳定性作出比较和评价,，从而为设计优化提供科学依据，还可,挑选出最佳的支护和施工方案,。,.,二、围岩稳定性定量评价662、模拟研究的方法.,66,67,第六章 地下工程,6.1,概述,6.2,围岩重分布应力计算,6.3,围岩的变形与破坏,6.4,地下建筑稳定性评价,6.5,地下工程地质超前预报,67,.,67第六章 地下工程6.1 概述67.,67,6.5,地下工程地质超前预报,工程地质勘察工程设计地下工程施工,以隧道工程为例：除个别长大隧道设计精度稍高外，90以上的,设计与实际地质条件不符或者严重不符。,美国科罗拉多隧道，在隧道掘进过程中遇到的小断层和大节理远比地面测绘时多，地面测绘遇到的小断层仅为开挖揭露的19，即使稍大的断层，也仅有27。,西班牙Talave输水隧道长31.7km、直径5.5m ，通过糜棱岩总宽度达567m,。,因此，仅根据地表工程地质勘察，获得的资料与实际地质条件通常不相符合，准确率也较低。,68,.,6.5 地下工程地质超前预报工程地质勘察工程设计地下工,68,6.5,地下工程地质超前预报,在复杂地质条件下，施工技术人员难以准确判断掌子面前方的地质条件，施工带有很大盲目性，经常出现预料不到的塌方、冒顶、涌水等事故。,哥伦比亚某水工隧道施工至,DK6+097,时，发生突水和泥石流。,西班牙,Talave,输水隧道，施工中发生,220000m,3,的涌水和,20000m,3,的破碎围岩涌入隧道，造成巨大的经济损失。,我国的军都山隧道、大瑶山隧道等，在施工过程中发生了涌水、涌沙、突泥和塌方等严重灾害。,这些事故一旦发生，轻则影响工期、增加工程投资，重则砸毁机械设备、造成人员伤亡，事故发生后的处理工作难度较大。,69,.,6.5 地下工程地质超前预报在复杂地质条件下，施工技术人员,69,一、地质超前预报分类,70,施工地质超前预报,地下工程地质超前预报就是利用一定的技术和手段，收集地下工程所在岩土体的有关信息，运用相应的理论和规律对这些资料和信息进行分析、研究，对施工掌子面前方岩土体情况，不良地质体的工程部位及成灾可能性作出解释、预测和预报，从而有针对性地进行地下工程的施工。,.,一、地质超前预报分类70施工地质超前预报.,70,一、地质超前预报分类,71,目的,是查明掌子面前方的地质构造、围岩性状、结构面发育特征，特别是溶洞、断层、各类破碎带、岩体含水情况,;,以便提前、及时、合理地制定安全施工进度，修正施工方案、采取有效的对策，避免塌方、涌水、突泥、岩爆等灾害,;,确保施工安全、加快施工进度、保证工程质量、降低建设成本、提高经济效益。,71,.,一、地质超前预报分类71目的71.,71,以隧道工程为例，讨论地下工程的施工地质超前预报问题。,根据预报所用资料的,获取手段,，地质超前预报的常用方法有,地质法,和,物探法,。,地质法地质超前预报包括地面地质调查法、钻探法、断层参数法、掌子面地质编录法，隧道钻孔法、导洞法等。,物探法地质超前预报包括电法、电磁法、地震波法、声波法和测井法等。,一、地质超前预报分类,72,.,以隧道工程为例，讨论地下工程的施工地质超前预报问题。根据预,72,地面地质超前预报,指通过地面工作对隧道掌子面前方作出的预报，以地质方法和物探方法为主，以化探方法为辅。在隧道埋深不大的情况下（,100m,），地面预报能获得较为理想的预报结果。,掌子面超前预报,主要指借助洞口到掌子面范围地质条件的变化规律，参考勘察设计资料和地面预报成果，采用多种方法和手段，获得相应的地质、物探或化探成果资料，经综合分析处理，对掌子面前方的地质条件及其变化作出预报。,按照预报采用资料和信息的,获得部位,，可分为,地面地质超前预报,和,隧道掌子面地质超前预报,。,73,.,地面地质超前预报指通过地面工作对隧道掌子面前方作出的预报，以,73,按所预报地质体与掌子面的距离，可分为长距离地质超前预报和短距离地质超前预报。,长期预报的距离一般大于,100m,，最大可达,250,300m,，甚至更远。其任务主要是较准确地查明工作面前方较大范围内规模较大、严重影响施工的不良地质体的性质、位置、规模及含水性，并按照不良地质体的特征，结合预测段内出露的岩石及涌水量的预测，初步预测围岩类别。,短期预报的距离一般小于,20m,，其任务是在长期超前预报成果的基础上，依据导洞工作面的特征，通过观测、鉴别和分析，推断掌子面前方,20,30m,范围内可能出现的地层、岩性情况，推断掌子面实见的各种不良地质体向掌子面前方延伸的情况；通过对掌子面涌水量的观测，结合岩性、构造特征，推断工作面前方,20,30m,范围内可能的地下水涌出情况；并在上述推断基础上，预测工作面前方,20,30m,范围内的隧道围岩类别，提出准确的超前支护建议，并对施工支护提出初步建议。目标是为隧道施工提供较为准确的掌子面前方近距离内的具体地质状况和围岩类别情况。,74,.,按所预报地质体与掌子面的距离，可分为长距离地质超前预报和短,74,按照预报阶段，施工地质超前预报可分为施工前地质超前预报和施工期地质超前预报,施工前阶段的预报,主要为概算和设计服务，其实质上是传统意义上的工程地质勘察。,施工期地质超前预报,是在施工前地质预报所提供资料的基础上进行的，它直接为工程施工服务。通常意义上的施工地质超前预报即施工阶段的地质超前预报，但需明确的是，勘察设计阶段的地质工作也属于超前预报，是地下工程施工地质超前预报的重要组成部分。,75,.,按照预报阶段，施工地质超前预报可分为施工前地质超前预报和施,75,二、地质超前预报内容,地下工程的设计和施工受,围岩条件,的制约，因此，,地质条件,是施工地质超前预报的首要内容。,预报内容包括岩性及其工程地质特性、地质构造及岩体结构特征、水文地质条件、地应力状态。,1,、地质条件的超前预报,2,、围岩类别超前预报,3,、地质灾害的监测、判断与防治,76,.,二、地质超前预报内容地下工程的设计和施工受围岩条件的制约，因,76,（1）地层岩性及其工程性质,岩性是地质超前预报必须包含的内容。,其中尤应注意对,软岩及具有泥化、膨胀、崩解，易溶性质和含瓦斯等特殊岩土体及风化破碎岩体,的预报,;,如灰岩、煤系地层、含油层、石膏、岩盐、芒硝、蒙脱石等。,1,、地质条件的超前预报,77,.,（1）地层岩性及其工程性质 1、地质条件的超前预报77.,77,（2）断层破碎带与岩性接触带,断层及其破碎带的,规模、位置、力学性质、新构造活动性、产状、构造岩类别、胶结程度和水文地质条件,等是主要预报内容。,断层不同程度地,破坏了岩体的完整性和连续性,，降低了围岩的强度，增强了导水和富水性。,断层往往是,地应力易于集中的部位,，从而围岩发生大变形，并使支护受力增大和不均匀，往往引起衬砌破坏，对施工和运营安全构成很大威胁。,1,、地质条件的超前预报,78,.,（2）断层破碎带与岩性接触带 1、地质条件的超前预报78.,78,（2）断层破碎带与岩性接触带,岩性接触带包括,接触破碎变质带和,岩脉侵入形成的,挤压破碎带、冷凝节理、接触变质带等。,它们易软化、工程地质条件差，并常常被后期构造利用而进一步恶化。,岩脉本身易风化、强度低，是隧道易于变形破坏的重要部位。,如军都山隧道、陆浑水库泄洪洞和瑞士弗卡隧道等，遇到煌斑岩脉时，都发生了大塌方。,1,、地质条件的超前预报,79,.,（2）断层破碎带与岩性接触带 1、地质条件的超前预报79.,79,(3)岩体结构,准确预报掌子面前方岩体结构面的部位、产状、密度、延展性、宽度及填充特征，预报可能发生塌方的位置、规模以及隧道漏水情况。,受,多组结构面切割,，当其产状与隧道轴向组合不利时，易产生塌方、顺层滑动和偏压。,贯穿性节理,是工程塌方和漏水的重要原因之一。,向斜轴部的次生张裂隙,，向上汇聚，形成上小下大的楔形体，对围岩稳定十分不利。,1,、地质条件的超前预报,80,.,(3)岩体结构 1、地质条件的超前预报80.,80,(4)水文地质条件,地下水是隧道地质灾害的最主要祸害之一，水文地质条件是地下工程地质超前预报的重要内容。,工作要点是：,向斜盆地形成的储水构造；,断层破碎带、不整合面和侵入岩接触带；,岩溶水；,强透水和相对隔水层形成的层状含水体。,1,、地质条件的超前预报,81,.,(4)水文地质条件 1、地质条件的超前预报81.,81,(5)地应力状态,地应力是隧道稳定性评价和支护设计的重要条件，高地应力和低地应力对围岩稳定性不利。,如高地应力区的岩爆和围岩大变形，低地应力区塌方、渗漏水甚至涌水等。,然而隧道工程很少进行地应力量测，因此，在施工过程中，,应注意与高、低地应力有关的地质现象，,据此对地应力场状态作出粗略的评价，并预报相应的工程地质问题。,1,、地质条件的超前预报,82,.,(5)地应力状态 1、地质条件的超前预报82.,82,围岩分类就是通过对已掘洞段或导洞工程地质条件的综合分析。,包括软硬岩划分、受地质构造影响程度、节理发育状况、有无软弱夹层和夹层的地质状态、围岩结构及完整状态、地下水和地应力等。,结合围岩稳定状态以及中长期预报成果，依据隧道工程类型的划分标准，准确预报掌子面前方的围岩类别。,2,、围岩类别的预报,83,.,围岩分类就是通过对已掘洞段或导洞工程地质条件的综合分析。2、,83,准确识别各类不良地质现象以及各类地质灾害的监测、判断和防治是地下工程施工地质工作最重要的内容。,在隧道施工中，地质灾害的发生，是多种因素综合作用的结果，既有地质因素，也有人为因素。人为因素可以避免，前提是充分和正确认识围岩条件。,预报可能存在的不良的地质体和可能发生地质灾害的类型、位置、规模和危害程度，并提出相应的施工方案或抢险措施，从而最大限度地避免各类地质灾害的发生。,3,、,地质灾害的监测、判断与防治,84,.,准确识别各类不良地质现象以及各类地质灾害的监测、判断和防治是,84,三、地质超前预报常用方法,1、地质预报法,(1)地面地质调查,主要针对有疑问的地段或问题开展补充地质测绘、必要的物探或少数钻孔等。,地质调查的重点是查明地层岩性、构造地质特征、水文地质条件及工程动力地质作用等。,85,.,三、地质超前预报常用方法1、地质预报法85.,85,三、地质超前预报常用方法,1、地质预报法,(2)隧道地质编录,是隧道施工期间最主要的地质工作，它是竣工验收的必备文件，还可为隧道支护提供依据。,隧道地质编录应与施工配合，,内容包括两壁、顶板和掌子面的岩性、断层、结构面、岩脉、地下水，同时根据条件和要求，开展必要的简单现场测试以及岩土样和地下水试样的采集,。,编录成果用图件、表格和文字的形式表示，供计算分析和预报之用。,86,.,三、地质超前预报常用方法1、地质预报法86.,86,三、地质超前预报常用方法,1、地质预报法,(3)资料分析及地质超前预报,通过及时分析处理地质编录资料，并与施工前隧道纵横剖面对比，对围岩类别进行修正。,在此基础上对可能出现的工程地质问题进行超前预报。,87,.,三、地质超前预报常用方法1、地质预报法87.,87,2、超前勘探法,平行导洞法,平行导洞一般距主洞20m左右。,导洞先行施工，对导洞揭露出的地质情况进行收集整理，并据此对主体工程的施工地质条件进行预报。,利用,已有平行隧道地质资料,进行隧道地质预报是隧道施工前期地质预报的一种常用方法。,如秦岭隧道施工中对此进行了有益的尝试，利用二线隧道施工所获取的岩石(体)强度资料对一线隧道将遇到的岩体强度进行预测，为一线隧道掘进机施工提供了科学的依据；军都山隧道也部分使用了平行导洞预报方法。,三、地质超前预报常用方法,88,.,2、超前勘探法三、地质超前预报常用方法88.,88,2、超前勘探法,先进导洞法,先进导洞法是将隧道断面划分成几个部分，一部分先行施工，用其来进行资料收集。,其预报效果比超前平行导洞法更好。,如意大利Ponts Gardena隧道就是用该方法，取得很大成功，它以隧道掘进机开挖9.5m的导洞，然后扩挖施工，预报采用几何投影方法进行。,三、地质超前预报常用方法,89,.,2、超前勘探法三、地质超前预报常用方法89.,89,2、超前勘探法,超前水平钻孔,该方法是在掌子面上用水平钻孔打数十米或几百米的超前取心探孔，根据钻取的岩心状况、钻井速度和难易程度、循环水质、涌水情况及相关试验。,获得,精度很高的综合柱状图,，获取隧道掌子面,前方岩石(体)的强度指标,、可钻性指标、地层岩性资料、岩体完整程度指标及地下水状况等诸多方面的直接资料，预报孔深范围内的地质状况。,三、地质超前预报常用方法,90,.,2、超前勘探法三、地质超前预报常用方法90.,90,三、地质超前预报常用方法,3、物探法,(1)电法,电法勘探分为,电剖面法,和,电测深法,，根据工程具体情况进行选择。,电法勘探是在地表沿洞轴线进行，因此不占用施工时间。,91,.,三、地质超前预报常用方法3、物探法91.,91,三、地质超前预报常用方法,3、物探法,(2)电磁波法,包括,频率测深法,、,无线电波透视法,和,电磁感应法,。,地质雷达(ground penetration radar，GPR)探测的基本原理是电磁波通过天线向地下发射，遇到不同阻抗界面时，将产生反射波和透射波，雷达接收机利用分时采样原理和数据组合方式把天线接收到的信号转换成数字信号，主机系统再将数字信号转换成模拟信号或彩色线迹信号，并以时间剖面显示出来，供解译人员分析，进而用解析结果推断诸如地下水、断层及影响带等对施工不利的地质情况。,92,.,三、地质超前预报常用方法3、物探法92.,92,三、地质超前预报常用方法,3、物探法,(3)地震波法,分直达波法、折射波法、,反射波法,和表面波法。其中反射波法在隧道超前预报中应用最普遍，其次为表面波法，直达波法和折射玻法应用相对较少。,主要通过测试受激地震波在岩体中的传播情况，来判定前方岩体的情况。,地震反射波法可在地面布置，也可在隧道内开展。,93,.,三、地质超前预报常用方法3、物探法93.,93,隧道内的反射地震波法,国内：,TVSP(tunnel vertical seismic profiling）：是将地震波震源(激发器)与检波布置于隧道的同一壁，并相距一定距离；,CTSP(cross tunnel seismic profiling)：是将激发器和接收器分别置于隧道不同壁。,94,.,隧道内的反射地震波法国内：94.,94,隧道内的反射地震波法,国外,TSP(tunnel seismic profiling)，可以同时采用两种（ TVSP、CTSP ）布置方法。,95,.,隧道内的反射地震波法国外95.,95,思考题,名词,地下工程、,重分布应力、,应力集中系数、,塑性松动圈、岩爆,、,超前预报,简答,不同形状的地下洞室洞壁处的应力特点,围岩的变形破坏的主要类型,影响围岩稳定性的主要因素,96,.,思考题名词96.,96,