超前地质预测预报方法及其内容
超前地质预报 - 1概述及理论基础
（成片）片麻岩、云母片岩、绿泥石片岩、滑石、普通角闪石、千枚岩、板岩 （块状）大理岩、石英岩
1、地质学基础 岩石的性质
1 2 3 4 5 6 7
岩石的强度 岩石的变形 岩石的重量 孔隙度 吸水性 软化性 抗冻性
1、地质学基础 地质构造
岩层和层理
沉积岩构造
褶皱 断裂构造
裂隙（节理） 断层
1、地质学基础 岩层
预报技术有待提高，专业人员参差不齐
02 预报理论和技术的深入研究滞后
预报队伍人员水平不高，现场经验不足
5、超前地质预报的方法和种类
02
物探法
01
地质法
03
超前钻探法
04
超前导洞法
5、超前地质预报的方法和种类
长距离预报 ＞100m
地质调查法 超前钻探法 弹性波反射法
地质调查法 超前钻探法 瞬变电磁法 弹性波反射法
各方法预报结果综合分析
相互验证提高预报准确性
03
04
隧道为平行双洞隧道或设 有平行导坑
用先行超前隧道进行后行 隧道的超前地质预报工作
4、超前地质预报的原则
施工安全重要环
节和技术手段
1
各种方法预报结果综合
3
分析
相互验证提高准确性
地质复杂程度分级，确定重点预报地
2
段，遵循动态设计原则
根据预报地段，遵循动态设计原则
地质构造预报 断层 节理密集带 褶皱等影响岩体完整性构造预测预报
地层岩性预报 地层岩性 软弱夹层 破碎地层 煤层 特殊岩土体预测预报
02 01
不良地质条件预报 岩溶 采空区、人工洞室、瓦斯等的预测预报
03 地下水状况预报 04 岩溶管道水及断层 裂隙水等发育情况预测预报
隧道地质超前预报
隧道地质超前预报1、目的与要求1.1采用各种地质分析、物探、超前钻探手段探明前方围岩地质情况，及时调整施工方法和采取相应的技术措施，降低地质灾害发生的机率。
1.2超前地质预报的结果应体现及时性，地质状况正常，不良地质采取的措施及时通知承包人，使工程处于可控状态。
1.3施工过程中应将实际开挖的地质情况与预报结果进行对比分析，以指导和改进地质预报工作。
1.4地质预报结论应有书面报告，并及时呈报承包人、监理单位和筹建处，对所有预报资料存档备查。
1.5地质超前预报的分级1) 隧道施工中地质预测、预报方案应根据区域地质资料和设计文件制订，以达到预报准确、节省资源的目的。
2) 根据地质对隧道安全的危害程度，地质灾害分为A、B、C、D 四级。
见表11.6复杂地质的预测、预报应坚持隧道洞内探测与洞外地质勘探相结合、地质方法与物探方法相结合、贯穿于施工全过程。
不同地质灾害级别的预报方式可采用：1) 一级预报可用于A级地质灾害。
采用地质分析法、地震波反射法、超声波反射法、陆地声纳法、地质雷达法、瞬变电磁法、红外探测法、超前水平钻探法等进行综合预报。
2) 二级预报可用于B级地质灾害。
采用地质分析法、地震波反射法、超声波反射法、陆地声纳法，辅以地质雷达法、瞬变电磁法、红外探测法，必要时进行超前水平钻孔。
3) 三级预报可用于C级地质灾害。
以地质分析法为主，对重要地质(层)界面、断层或物探异常地段宜采用地震波反射法或超声波反射法进行探测，必要时采用红外探测法和超前水平钻孔。
表1地质灾害分级表2、地质预报工作流程地质预报工作流程见下超前地质预报工作流程图1。
3、超前地质预报的方法3.1施工阶段地质调查，隧道施工中，对已开挖段进行地质观察和观测，推测前方的地质情况，调查的主要内容有隧道开挖面的地质描述、岩体结构面产状调查、涌水观测等。
3.2施工地质探测，利用机械设备和检测仪器，预测开挖面前方围岩的工程地质，可通过导坑、钻探、物探的方法进行。
地质超前预报规范
地质超前预报规范篇一：隧道超前地质预报细则目录第一章总则 (3)第二章管理机构和职责划分 (3)第三章工程概况及地质情况 (6)第四章超前地质预报计划及地质复杂程度分级 (7)第五章设备及人员组成 (9)第六章超前地质预报工作程序 (10)第七章主要预报方法 (14)第八章质量安全要求 (25)第九章附则 (27)中铁二十四局xxx路I标3分部 12中铁XXX局XXX铁路I标3分部XXX隧道超前地质预报管理细则第一章总则第一条隧道超前地质预报是保证隧道施工安全、优化工程设计、实现施工信息化的重要基础。
通过超前地质预报工作，可以进一步查清隐伏的重大地质问题，及时掌握和反馈隧道地质条件信息，调整隧道设计参数、防护措施，为优化隧道施工组织、制定施工安全应急预案、控制工程变更设计提供依据。
第二条抓好隧道超前地质预报工作，可以预防各类突发性地质灾害，有效规避工程建设风险。
超前地质预报是确保施工安全和结构安全可靠的重要手段，是铁路隧道设计文件的重要组成部分，也是铁路隧道施工作业中关键的重要作业环节，是施工中不可缺少的关键工序，施工单位必须纳入施工工序管理。
第三条本细则依据《铁路隧道超前地质预报技术指南》（铁建设〔2008〕105号）、《关于进一步明确软弱围岩及不良地质铁路隧道设计施工有关技术规定的通知》（铁建设〔2010〕120号），铁路隧道设计规范、施工规范、施工指南和验收标准，XXX隧道设计图纸、XXX隧道施工组织设计，《XXX铁路浙江有限公司（以下简称XXX公司）超前地质预报管理细则》（2014.3.7）结合XXX地质等现场实际情况制定。
第二章管理机构和职责划分第四条施工单位职责1．施工单位是除施工图阶段经评估为高风险和极高风险的软弱围岩及不良地质隧道外其他隧道超前地质预报的主体责任单位，并组织专业队伍开展物探工作。
2．负责编制隧道超前地质预报实施细则，按批准的实施细则和设计要求组织现场实施，并对超前地质预报资料的真实性、准确性负责，对中铁二十四局xxx路I标3分部 3地质素描、超前钻孔和超长炮孔的真实性、准确性负全部责任。
隧道超前地质预报方法
隧道超前地质预报方法
隧道超前地质预报方法是一种通过地质勘探和预测技术来预测隧道施工中可能遇到的地质条件，从而提前采取相应的措施来降低风险和成本。
这些方法包括：
1.地质勘察：通过地质调查、地质钻探等手段，获取隧道施工区域的地质资料，了解地层结构、岩石类型、地下水情况等信息，以及可能存在的地质灾害隐患。
2.地质预测技术：利用地球物理勘探、遥感技术、地质雷达等先进技术手段，对隧道施工区域进行地质预测，预测可能遇到的地质问题和隐患。
3.数值模拟和风险评估：通过数值模拟和风险评估技术，对隧道施工中可能遇到的地质条件进行量化分析，评估可能的影响和风险程度。
4.监测预警系统：建立地质监测预警系统，对隧道施工过程中的地质情况进行实时监测和预警，及时发现和应对地质灾害隐患。
通过以上方法，可以提前预测和控制隧道施工中的地质风险，为工程施工提供科学依据，降低工程风险和成本。
超前地质预报
目录1.适用范围 (1)2.作业准备 (1)2.1内业技术准备 (1)2.2外业技术准备 (1)3.技术要求 (1)4.施工程序及工艺流程 (2)4.1施工程序 (2)5.施工要求 (3)5.1施工准备 (3)5.2 施工方法 (4)5.3 地质预报分类 (4)5.4 工艺要求 (6)5.5其他地质工作内容及方法 (7)5.6 地质信息收集与处理 (9)6.各种地质预报的应用要点 (9)6.1 地质调查 (10)6.1.1 开挖面地质素描 (10)6.1.2 岩石结构面调查 (10)6.1.3 岩溶地下水调查 (10)6.2地质素描 (10)6.3 地下水地质预测 (10)6.4 TSP203超前地质预报系统 (11)6.5 红外线探水 (11)6.6地质雷达 (12)6.7 MGY-80、MGY-100A钻机预测 (13)6.8 地质钻机钻孔 (13)6.9 日常的钻孔预测 (13)7.劳动组织 (13)7.1人力资源 (13)7.2设备配置 (14)超前地质预报作业指导书1.适用范围适用于新建沪昆客运专线CKGZTJ-11标段隧道不良地质段对设计地质条件的精细化补偿补充探测，指导洞身段开挖施工。
2.作业准备2.1内业技术准备作业指导书编制完成后，应在开工前组织技术人员认真学习实施性施工组织设计，阅读、审核施工图纸，澄清有关技术问题，熟悉规范和技术标准。
制定施工安全保证措施，提出应急预案。
对施工人员进行技术交底，对参加施工人员进行上岗前技术培训，考核合格后持证上岗。
2.2外业技术准备施工作业层中所涉及的各种外部技术数据的收集。
修建生活房屋，配齐生活、办公设施，满足主要管理、技术人员进场生活、办公需要。
3.技术要求3.1客运专线铁路隧道工程施工技术指南( T2214-2005)3.2铁路工程施工安全技术规程(TB 10401. 1-2003)3.3铁路隧道喷锚构筑法技术规范( TB 10108-2002)3.4 新建沪昆铁路施工设计文件4.施工程序及工艺流程4.1施工程序在施工中，根据各种方法的特点确定地质超前预报的原则是：以常规地质综合分析法为基础，TSP203系统做长距离宏观控制，地质雷达做近距离判断，红外线探水仪做连续地下水探测，水平钻孔为必做项目，形成综合地质超前预报系统。
隧道地质超前预报技术
之后，突发大规模突水突泥，峰值涌水量30万方/小时，持续30分钟后稳定，总突水量15.1万方，突泥石5.35万方。
3
突水点附近约200m被块石、泥沙充满；
4
距突水点500m处淤积泥沙厚度约3米。
龙麟宫隧道
DK231+796半充填大型溶洞 2006年8月5日揭示该溶洞。溶洞发育纵向长100m、横向宽150m、向上高出拱顶以上10m、向下深21m。
锦屏二级水电站长探洞内曾发生瞬时涌水量大于等于0. 1 m3/s 的突水突泥点10 处, 最大突水点的最大瞬时涌水量达4. 91m3ˆs, 造成施工设备被淹, 严重影响施工工期。
武隆铁路隧道施工过程中遭遇到三条地下暗河, 最大平均涌水量达16. 2m3ˆs, 冲毁路基及洞口。 这些涌水点除具有突发性的特点外, 其涌水初期均携带有大量砂粘土, 造成洞内淤积。且大多隧洞施工过程中所出现的涌水现象, 已引起一定的环境地质问题。
齐岳山隧道进口正洞DK363+090超前探测涌水
齐岳山隧道进口正洞DK363+629超前探测涌水
齐岳山隧道出口F11断层超前探孔涌水
齐岳山隧道出口PDK366+195高压水
2004年5月31日，齐岳山隧道平导施工至PDK361+870处，采用超前炮眼孔进行超前探测时，探孔中射出高压水，射程5m，单孔涌水量60方/小时。
随后加强探测：前方发育充水溶槽，溶槽由左上向右下发育，最大宽度12m。测试水压力为0.26MPa，预测涌水量为3000方/小时。
云雾山隧道“617、526溶腔”突水涌砂：2008年7月21日，隧道出口DK245+645超前探孔时发生突水涌砂，瞬间涌水量达780方/小时，涌砂约1000方，涌水造成Ⅰ线淹井1035m、Ⅱ线淹井710m。 8月26日完成抽水及清砂。 9月6日，10#横通道超前探孔时又发生突水涌砂，再次造成淹井。 10月12日，隧道进口Ⅱ线遭遇ⅡDK245+526溶腔，溶腔内充填泥砂，探测期间突出泥砂约250方，涌水量约为90方/小时。
隧道超前地质预报方法
隧道超前地质预报方法隧道超前地质预报是指在隧道开挖过程中，利用各种地质调查技术和方法对隧道未来施工区域的地质情况进行预测和评估。
通过提前对地质情况进行预测，可以有效降低隧道施工风险，保证施工进度，减少经济损失。
隧道超前地质预报的方法有很多种，主要包括实地地质调查、岩芯取样、地质勘探、灰色预测、神经网络、监测技术等。
下面我将对其中几种常用的方法进行简要介绍。
首先是实地地质调查，在开挖隧道之前，需要对隧道施工区域的地质情况进行详细调查。
这一步骤包括现场观察、地质剖面记录、地形测量等，通过对现场地质特征的观察和记录，可以初步了解地质情况，为后续的预测提供依据。
其次是岩芯取样。
隧道地质预报中，通过取样分析岩石的物理力学性质、构造和组成等，可以判断岩石的稳定性和隧道开挖后的变形情况。
岩芯取样需要在隧道开挖前进行，取得的岩芯样品需要送往实验室进行分析和测试。
第三种方法是地质勘探。
隧道开挖前需要进行地质勘探，主要包括地质雷达、地电阻率测量、地震勘探等技术。
地质勘探可以帮助了解地下结构和地质情况，通过对地质勘探数据的分析，可以预测隧道开挖过程中可能遇到的地质问题，如断层、脆弱带等。
另一种方法是灰色预测。
灰色预测方法是根据已知数据进行模型建立，通过建立若干个模型对未知数据进行预测，从而得出一种接近真实情况的预测结果。
在隧道超前地质预报中，可以通过灰色预测方法对隧道未来施工区域的地质情况进行预测和评估。
此外，神经网络也是一种常用的超前地质预报方法。
神经网络是一种模拟人类大脑学习和识别模式的计算模型，可以通过训练和学习来对未知数据进行预测。
在隧道地质预报中，可以通过建立神经网络模型，输入地质参数和已知的工况数据，得出一种可能的地质预测结果。
最后，隧道超前地质预报中的监测技术也是非常重要的一种方法。
通过在隧道开挖过程中对地下水位、地下位移、应力等进行实时监测，可以及时发现地质问题，并采取相应的措施进行处理和修补。
监测数据可以为隧道工程的现场管理提供科学的依据和指导。
超前地质预报讲义
（2）超前钻探法：包括超前地质钻探、加深炮孔探测及孔内摄影。 （3）物探法：包括弹性波反射法（地震波反射法、水平声波剖面法、 陆地声呐法等）、电磁波反射法（地质雷达探测）、红外探测、高分辨率 直流电法等。 （4）超前导坑预报法：包括平行超前导坑法、正洞超前. 其他报告
（1）隧道涌水、突泥预报应探明可能发生涌水、突泥 地段的位置、规模、物质组成、水量、水压等，分析评价其 对隧道的危害程度。
（2）涌水、突泥预报应以地质调查法为基础，以超前钻 探法为主，结合多种物探手段进行综合超前地质预报。
（3）在可能发生涌水、突泥的地段必须进行超前钻探， 且超前钻探必须设有防突装置；当隧道通过煤系地层、金属 和非金属矿区中的采空区时，应查明在采及废弃矿巷与隧道 的空间关系，分析评价其对隧道的危害程度。
③ 煤层结构变化明显，层理紊乱，由硬变软，厚度与倾角 发生变化，煤由湿变干，光泽暗淡，煤层顶、底板出现断裂、 波状起伏等。
④ 钻孔时有顶钻、夹钻、顶水、喷孔等动力现象。 ⑤ 工作面发出瓦斯强涌出的“嘶嘶”声，同时带有粉尘。 ⑥ 工作面有移动感。
3 地质调查法
地质调查法是根据隧道已有勘察资料、地表补 充地质调查资料和隧道内地质素描，通过地层层序 对比、地层分界线及构造线地下和地表相关性分析、 断层要素与隧道几何参数的相关性分析、临近隧道 内不良地质体的前兆分析等，利用常规地质理论、 地质作图和趋势分析等，推测开挖工作面前方可能 揭示地质情况的一种超前地质预报方法。
（4）地下水预测预报，特别是对岩溶管道水及富水断层、富水褶皱 轴、富水地层中的裂隙水等发育情况的预测预报。
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超前地质预测预报方法及其内容
根据地质情况、风险源及其风险等级，采用不同的超前探测方法，风
别为地质调查法、物探法机超前钻探法，现将各方法采用的具体手段
及操作分述下：
(一)地质调查法
1、内容
地质调查法包括隧道地表补充地质调查和隧道内地质素描等；
（1）地表调查
A、地层、岩性在隧道地表的出露及接触关系，特别是标志层的熟悉
和确认。
B、地表岩溶发育位置、规模及其分布。
（2）洞内地质素描：包括开挖工作面地质素描和洞身地质素描。主
要内容为：
A、地层岩性：描述地层年代、岩性、层间结合程度、分化程度等；
B、地质构造：描述皱褶、断层、节理裂隙特征、岩层产状等。断层
的位置、产状、性质、破碎带的宽度、物质成分、含水情况以及与隧
道的关系。节理裂隙的组数、产状、间距、充填物、延伸长度、张开
度及节理特征、力学性质、分析组合特征、判断岩体完整程度。
C、岩溶：描述岩溶规模、形态、位置及所属地层和构造部位，充填
物成分、形态，以及岩溶展布的空间关系。、
D、地下水分布、出路形态及围岩的透水性、水量、水压、水温、颜
色、泥沙含量测定，以及地下水活动对围岩稳定的影响，必要时长期
观测。
E、水质分析，判定地下水对结构材料的侵蚀性。
F、出水点和地层岩性、地质构造、岩溶、暗河等关系分析。
G、岩溶隧道进行地表相关气象、水文观测，判断洞内涌水与地表径
流、降雨的关系。并建立涌突水点地质档案。
（3）记录不同工程地质条件、水文地质条件下隧道围岩稳定性、支
护方式及初期支护后的变形情况。
(4)地质调查法的相关要求及表格按《铁路隧道超前地质预测预报技
术指南》附表E及附表F、《铁路隧道工程施工技术指南》附录A办
理。
（二）物探法
1、方法类型
（1）地震波反射法
适应于划分地层界线、查找地质构造、探测不良地质体的厚度和范围。
在软弱围岩地层和岩溶发育地区，每次预报距离采用100m，在完整
的硬质岩地层每次预报采用150m。其相关技术要求按《铁路隧道超
前地质预报技术指南办理》。
（2）水平声波剖面法
适应于划分地层界线、查找地质构造、探测不良地质体的厚度和范围。
在软弱围岩地层和岩溶发育地区，每次预报距离采用40m，在完整的
硬质岩地层每次预报采用60m。其相关技术要求按《铁路隧道超前地
质预报技术指南办理》。
（3）负视速度法
适应于划分地层界线、查找地质构造、探测不良地质体的厚度和范围。
在软弱围岩地层和岩溶发育地区，每次预报距离采用40m，在完整的
硬质岩地层每次预报采用60m。其相关技术要求按《铁路隧道超前地
质预报技术指南办理》。
（4）陆地声纳法
适应于划分地层界线、查找地质构造、探测不良地质体的厚度和范围。
在软弱围岩地层和岩溶发育地区，每次预报距离采用40m，在完整的
硬质岩地层每次预报采用60m。其相关技术要求按《铁路隧道超前地
质预报技术指南办理》。
以上四种方法均为弹性波反射法，本次设计按地震波反射法
(TSP203/202)考虑，在软弱围岩地层或岩溶发育地区，每次预报距离
采用100m，在完整的硬质岩地层每次预报距离采用150m。
（5）地质雷达探测法
地质雷达探测法主要用于岩溶探测，亦可用于断层破碎带、软弱夹层
等不均匀体的探测，每25m一次，一次范围30m，两次重叠5m以上。
其相关技术要求按《铁路隧道超前地质预报技术指南办理》。
(6)红外探测法
红外探测法主要适用于判断探测点前方有无水体存在及其方位，不能
定量给出水量的大小等参数，每25m一次，一次范围30m，两次重
叠5m以上。其相关技术要求按《铁路隧道超前地质预报技术指南办
理》。
（7）高分辨直流电流法
高分辨直流电流法使用于任何地层中存在的地下水位置及相对含水
量的大小，如断层破碎带、溶洞、溶隙、暗河等地质体中的地下水，
其相关参数要求按《铁路隧道超前地质预报技术指南办理》。
2、分类
根据不同的要求，采用不同的物探措施，现将物探法分为以下4类：
序号 适用条件 适用风险等级 物探类型 主要手段
1 软弱夹层，非可溶岩接触带，地表物探异常带、差异风化带及可能出现其他不良地质体。含炭（煤）地层 塌方风险及变形风险为中度 WT—1 TSP203
2 非可溶岩地段断层及其破碎带、可溶岩岩溶中度发育地段、可能出现的节理密集带 塔防风险为高度，突水突泥风险为中度及以上。 TSP203+红外探
测
3 可溶岩岩溶强烈发育地段、可溶岩与非可溶岩接触带等可能出现溶洞。溶蚀破碎带及富水节理密集带。 突水突泥高度风险、地表失水高度风险。塌方高度风险 TSP203+地质雷
达+红外探测
4 岩溶极发育（极强烈）地段；煤层采空区、高压富水断层 突水突泥极高风险、地表失水极高风险、塌方高度风险 TSP203+高分辨
直流电法+地质
雷达+红外探测
（三）超前钻探法
超前地质钻孔：拟采用单孔水平采取岩芯钻探法，超前钻探20～30m,
验证中近距离物探超前探测的异常地段。每25m一循环，每孔长30m，
钻孔是否去岩芯根据不同地质条件确定。
加深炮眼：即加深炮眼超前探测，利用在隧道开挖工作面上的炮眼钻
孔来探测前方围岩的地质情况，在每一循环钻设炮眼时布设3～5个
钻孔加深3m以上作为探测孔。
根据不同地质条件及其不同的要求，将钻探法分为以下7类：
序号 适应条件 适用风险等级 钻探类型 主要手段 备注
1 所有工点 全部风险类型 ZT—1 加深炮眼（5孔） 最基本手段
2 地表存在构筑物及隧道浅埋偏压地段 塌方风险为高度 变形风险为中度 超前钻孔（2孔）+加深炮眼（5孔），其中1孔取芯
3 高地应力：软岩大变形及岩爆 塌方风险为中度，变形风险为中度，岩爆风险为中度 超前钻孔（3孔）+加深炮眼（5孔），其中1孔取芯,1孔位地应力测试孔
4 地质构造带，岩层接触带，物探异常区。 突水突泥中度风险，塌方中度风险 超前钻孔（3孔）+加深炮眼（5孔），其中1孔取芯
5 岩溶发育区 突水突泥中度风险，地表失水高风险 超前钻孔（5孔）+加深炮眼（10孔）。
6 高压富水段 突水突泥极高风险、地表失水极高风险 超前钻孔（5孔），所有探测孔均需设置关水阀门，1孔设置测压装置。其中3孔作为定位孔
7 煤系地层 瓦斯及煤层突出高风险 在距离15m垂直距离处设置1个超前钻孔，初步探测煤层位置，在距初探煤层10m出钻5个超前钻孔，并进行相关参数测试。其中2个孔要求取芯。