培训资料-超前地质预报PECS Training Forecast WUS pps
超前地质预报方法
超前地质预报方法
超前地质预报方法是一种利用地球物理勘探技术和数字化数据处理方法对地下矿藏、地质构造和地下水等进行预测和判读的技术方法。
具体包括：
1. 地球物理勘探技术：如地震勘探、电磁勘探、重力勘探、磁法勘探等，通过测量地下的物理参数来推断地下结构和矿体分布。
2. 数字化数据处理方法：如地质建模、三维可视化等，通过对勘探数据进行数字化处理和分析，获得更准确的预测结果。
3. 综合评价技术：如岩屑分析、地球化学分析、地形地貌分析等，将不同的勘探数据进行综合评价，得出更全面、更准确的预测结论。
超前地质预报方法在矿产勘探、地质灾害预警等领域中有着广泛的应用，能够有效地提高勘探效率和预测准确度，对于资源勘探和人类生命财产安全具有重要的意义。
超前地质预报
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。
06实训任务一超前地质预报.解答
测试读数、当时温度、以及开挖面距量测断面的距离等。
4、数据整理 1）坑道周边相对位移计算式为：
3、钻探法 钻探法是在工程建筑物的设计位置钻孔探查，来分析、
判断地层变化、岩性差异、地层含水量等信息， 进而预报工程地质条件，指导建筑设计和施工方 案的制定。 适用范围:钻探法是最直观、最可靠的超前预报手段适 用于绝大部分地层条件。
二、量测与监控目的、仪器、内容和方法
（一）量测目的
1、提供监控设计的依据：①掌握围岩力学形态的变化和规律； ②掌握支护的工作状态。
固于岩壁内，锚固方式同早强水泥砂浆锚杆。测头的位移 即可代表岩壁表面该测点的位移； 4）张力调节器有重锤式、弹簧式，应力环式。
收敛仪 测水平相对
位移
图8-1 QJ-81型球铰连接弹簧式收敛计
3、测试方法及注意事项 1）开挖后尽快埋设测点，并测取初读数，要求12h内完成; 2）测点应尽可能靠近开挖面，要求在2m以内; 3）读数应在重锤稳定或张力调节器的指针稳定指示规定的张
水准仪 测拱顶下沉
（二）收敛计测坑道周边相对位移
1、量测原理 为量测方便起见，除对拱顶、地表下沉及底鼓可以量测绝
对位移值外， 坑道周边其它各点，一般均用收敛计量测其中两点之间的
相对位移值，来反映围岩位移动态。
2、收敛计 1）收敛计一般由带孔钢尺，测微百分表，张力调节器，测点
连接器组成； 2）测点连接器有单向连接销式及球形铰接式两种。 3）测点是将带销孔或圆球测头的长度为20cm～30cm的钢筋锚
隧道工程施工超前地质预报培训资料
隧道工程施工超前地质预报培训资料Geological Forecast in Tunnel Construction隧道工程施工超前地质预报I超前地质预报的重要性：1. 在隧道开挖过程中，地层并不仅仅是施工场地，也是承载体和荷载。
因此，每一开挖进尺都应获知各异的地质情况对于施工所产生的各异的影响。
2. 设计中的基本地质预报是在外延掌子面素描，插补间距较大的钻孔的基础上形成的。
3. 因此，此基本地质预报仅能给出地质总体情况的粗略信息，必须将每一进尺的地质情况与设计进行比对和更新。
《客运专线铁路隧道工程施工技术指南》要求进行超前地质预测、预报。
设计应该按照实际的地质情况进行调整，反之不然！即：1. 初步勘察阶段的基本地质预报正确与否，需要遵照系统的隧道工程地质素描进行检查，同时进行记录和更新。
2. 隧道地质素描的频率取决于现场情况。
在均质岩土中，每5～10m进行一次详尽的地质素描即已足够；在均质性极其不佳的岩土中，应加密频率至每一进尺进行一次。
3. 短期隧道地质预报是在隧道开挖过程中查明的尽可能完善的地质情况信息的基础上形成的。
包括：详尽的地质素描及其说明和外延，详尽的地质钻孔信息的记录和说明。
采用物理勘探方法（隧道地震波法TSP，声波反射法HSP，地质雷达等等）所得结果，有助于更为完善地了解下段地质情况，但仅采用单一的方法，不尽充分。
采用的地质勘探方法：1. 判别所有岩石种类，并加以描述。
2. 查明所有相关地质构造（层理面、断层、节理、风化岩块和岩溶等），并加以描述。
3. 掌子面地质素描（详尽描绘所有相关地质构造的素描图）。
4. 量测相关地质构造（层理、节理面产状等）。
5. 监测隧道进水（源头、流量和位置）。
6. 投影每一进尺掌子面的素描图于上台、中台高程处的垂直和水平断面图。
尤其需要投影地质构造细部，如节理等。
7. 往掌子面前方加以类推、外延。
必备条件：1. 好眼力和丰富的地质知识。
2. 空间想象能力。
培训课件：超前地质预报
02
技术创新与研发
随着科技的不断发展，新的技 术手段和设备将被不断研发和 应用，如更高分辨率的地球物 理勘探设备、人工智能和机器 学习算法等，这些新技术将有 助于提高超前地质预报的准确 性和可靠性。
03
大数据和云计算的 应用
大数据和云计算技术的发展为超 前地质预报提供了新的可能，通 过处理和分析大量的数据，可以 更深入地了解地下地质情况，提 高预测的精度和可靠性。
隧道超前地质预报案例
01
隧道超前地质预报概述
隧道超前地质预报是指在隧道施工前，对隧道掘进前方及周围一定范围
内的地质情况进行探测和预测，为隧道施工提供科学依据。
02 03
隧道超前地质预报方法
隧道超前地质预报主要采用地质调查、地球物理勘探和钻探等方法进行 。其中，地球物理勘探具有快速、无损、高效等优点，是隧道超前地质 预报的主要手段。
收集资料
总结词
全面、准确、及时
详细描述
收集施工区域内的地质、水文、气象等资料，以及类似工程经验和教训，确保资料的全面、准确和及 时。
编制方案
总结词
科学、合理、可行
详细描述
根据现场踏勘和收集的资料，编制超前地质预报方案。方案应科学、合理、可行，并明 确预报方法、技术要求和安全措施。
实施预报
总结词
目的
确保工程安全、顺利进行，避免因地 质条件不良而导致的工程事故和损失 。
工作原理
1
利用地质勘探、地球物理勘探等方法获取地质信 息。
2
通过分析地质信息，结合工程设计和施工要求， 预测和评估施工区域或沿线的地质条件。
3
根据预测和评估结果，制定相应的工程措施和应 急预案，确保工程安全、顺利进行。
超前地质预报
超前地质预报一、概述1、超前地质预报的目的（1）进一步查清隧道开挖工作面前方的工程地质与水文地质条件,指导工程施工的顺利进行。
（2）降低地质灾害发生的几率和危害程度。
（3）为优化工程设计提供地质资料。
（4）为编制竣工文件提供地质资料。
2、超前地质预报的内容（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）地质构造预测预报，特别是对断层、节理密集带、褶皱轴等影响岩体完整必的构造发育情况的预测预报。
（3）不良地质预测预报，特别是对岩溶、人为坑洞、瓦斯等发育情况进行预测预报。
（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。
2、超前地质预报的方法地质调查法：包括补充地质调查、洞内开挖工作顾地质素描和洞身地质素描、地层分界线及构造线地下和地表相关必分析、地质作图等。
超前钻探法：包括超前地质钻探、加深炮孔探测及孔内摄影。
物探法：包括弹性波反射法（地震波反射法、水平声波剖面法、负视速度法和陆地声呐法等）、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。
超前导坑预报法：包括平行超前导坑法、正洞超前导坑法等。
超前地质预报长度的划分和预报方法的选择可执行以下规定。
长距离预报：预报长度100m以上。
可采用地质调查法、地震波反射法及100m以上的超前钻探法等。
中长距离预报：预报长度30~100m。
可采用地质调查法、弹性波反射法及30~100m的超前钻探法等。
短距离预报：预报长度30m以内。
可采用地质调查法、弹性波反射法、电磁波反射法、红外探测及小于30m的超前钻探法等。
二、超前地质预报实施1、断层预报断面预报可按以下步骤进行：（1）根据区域地质资料、工程地质平面图与纵断面图以及必要的补充地质调查，进一步核实断层的性质、产状、位置与规模等。
（2）采用弹性波反射法确定断层在隧道内的大致位置和宽度。
（3）必要时采用红外探测法、高分辨率直流电法探测断层带地下水的发育情况。
培训：超前地质预报课件
二、超前地质预报的具体方法及认识
目前国内外超前地质预报手段分为：常规地质 法、超前导坑预报法、超前钻探预报法、物探方法 四种。
1）常规地质法：包括地质素描法、地层分界线及 构造线地下和地表相关性分析法、地质作图法、数 码成像、技术位移向量分析法等；
2）超前导坑预报法：包括平行导坑法、正洞导坑 法；
达
探
测
培训：超前地质预报
二、超前地质预报的具体方法及认识
超 前 水 平 钻 探 场 景
培训：超前地质预报
二、超前地质预报的具体方法及认识
技 术 人 员 在 隧 道 量 测 水 压
培训：超前地质预报
二、超前地质预报的具体方法及认识
技 术 人 员 在 进 行 红 外 探 测
培训：超前地质预报
二、超前地质预报的具体方法及认识
TSP203 成果图显示的是对能量异常点的接收后 在图中以面状形式表现出来，适合不良层面的判 定，对小型溶洞或管道型溶洞的判定存在一定的 局限性。而其产生的物理参数对地质情况的判定 只能起到一定的借鉴作用。
数据采集时通过依次激发隧洞一边侧墙等间隔炮孔， 产生以波形式向周围方向的能量传递，从掌子面前方任一 波阻抗差异界面反射的信号及直达波信号将被2个三分量 检波器接收，该过程所需时间约1小时。然后利用TSPwin 软件处理可得P波和S波波场分布规律，最终显示掌子面前 方与隧道轴线相交的反射同相轴及其地质解译的二维或三 维成果图。由相应密度值，可算出预报区内岩体物理力学 参数，进而可划分该区围岩工程类别。
培训：超前地质预报
1.1、TSP超前地质预报原理
反射波前
检波器
隧道
震源
检波器
入射波前
地层 或
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Actual state of geological documentation and forecast地质素描及超前地质预报 现状: 1. Forecast from first exploration for design establishment is insufficient.设计 第一手的勘探预报是十分粗略的。 2. Geological documentation is partly done, but insufficient, and is not usable for short-term forecast. 地质素描只做了部分且不满足要求，无法进行掌子 面后进行短期地质预测。 3. Interpretation of the geological documentation for short-term forecast is not done up to now. 目前为止未通过掌子面地质素描进行短期地质预报。
That means:即： 1. The accuracy of the basic forecast from the exploration phase must be checked, documented, and actualized by systematic engineering geological tunnel mapping. 初步勘察阶段的基本地质预报正确与否，需要遵照系统的隧道工程地质素描进行检 查，同时进行记录和更新。
1. Information about the geological condition immediately behind the advance face. 紧跟掌子面后的地质信息。 2. Information about minor structures that can influence the current excavation works with respect to safety and quality. 可影响目前掘进施工安 全及质量的小型结构信息。 3. Continuous information about changes in geological conditions in advance to avoid surprises regarding suddenly lowered stability of the surrounding rocks. 提前获知关于地质情况改变的连续信息，以防止围岩稳定性突然降低 的意外事件。 4. These necessary informations require: Geological documentation that is suitable for use as a short-term forecast tool. These informations can not be provided by geophysical methods! 获取这些必要信息要求：地质素描适 用作短期地质预报的工具，其探测的信息无法通过物探法获得！
PEC+S Germany Planning Engineering Consulting + Services Ltd. Hefei-Fuzhou PDL, Mingan Supervision
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5. Geology can not be adjusted to design, but the design must be adjusted to the actual geological conditions! 设计应该按照实际的地质情况进行调整，反之不然！
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Using radar method for forecast, you can see no problems for actual excavation. In reality, some distinct shear planes cut by joints dip into the tunnel and may cause collapses.
使用地质雷达做超前预报，实际开挖中没有发现问题。实际上，某些区域存在的层理剪切面侵入隧道可能引 起坍塌。
What we need 我们需要了解的是:
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by Dr. Volkmar Stingl & Dr. Peter Neumann 弗克玛.斯汀格, 彼得.诺依曼博士
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Training 培训 Geological Forecast in Tunnel Construction 隧道工程施工超前地质预报
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4. For forecast mainly georadar method (or another physical method) is used. These methods are not suitable for short-term forecast and can only reveal very crude information about major structures, but not for important smaller structures like joints or single fault planes. 目前超前预报主要采用地质雷达 法（或另一种物探法）。这类方法不适合做短期地质预报，且只能披露主要 构造非常粗略的信息，无法获知小型构造如节理或者单断层面。 5. The results from this kind of indirectly gained information are also not interpreted and not questioned. It makes no sense to copy the information given in the design (even including the rock color!). 通过这类探测间接获取 的信息无详细的解释，也无人对此提出疑问。直接复制设计文件给出的信息 没有意义（甚至包括围岩颜色）。
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Some examples for insufficient documentation (you can not use these documents for any further interpretation and forecast)一些不满足要求的地 质素描文件例子（无法通过这类文件对下步地质情况做任何解释及预测）:
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4. Geologically based forecast is required by the “Technical Guide for Geological Prediction in Railway tunnel Construction”. 《客运专线铁路隧道工程施工技术指南》要求进行超前地质预测、预报。
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3. Short-term geological tunnel forecast is based on as complete as possible information about the conditions found during excavation. This shall contain detailed tunnel mapping with interpretation and extrapolation, as well as detailed documentation and interpretation of exploration drillings. Implementation of results from geophysical methods (TSP, HSP, tunnel radar etc.) helps to complete the idea of the forthcoming geology, but is not always sufficient as single method. 短期隧道地质预报是在隧道开挖过程中查明的尽可能完善的地质情况信息的基 础上形成的。包括：详尽的地质素描及其说明和推断，详尽的地质钻孔信息的 记录和说明。采用物理勘探方法（隧道地震波法TSP，声波反射法HSP，地质 雷达等等）所得结果，有助于更为完善地了解下段地质情况，但仅采用单一的 方法，不尽充分。