隧道超前地质预报技术

①TSP的工作原理
对TSP仪器采集的数据，通过TSP Win软件分析处理后，即可 获得隧道掌子面前方的P波、SH波和SV波的时间剖面、深度偏移剖 面、岩石反射层位、物理力学参数、各反射层能量大小等成果资 料，还可得到反射层的二维和三维空间分布，根据上述资料就能 预报隧道掌子面前方的地质情况，如软弱岩层、溶洞、断层等不 良地质体。
② TSP系统的主要仪器设备和材料 TSP仪器主要由接收单元、记录单元及起爆装置组成
记录单元的作用是对地震波信号进行记录和信 号质量控制，其基本组成为完成地震信号A／D转换 的电子元件和一台便携式电脑，电脑控制记录单元 和地震数据的记录、储存及评估。
起爆设备是由一套带有外接触发盒的传统起爆器组成， 触发盒嵌入到引爆线路中。触发器一方面通过两根电缆与电 雷管相连；另一方面，为确保记录单元和触发盒之间的联系， 通过引爆电缆线与记录单元连接。
3.掌子面地质调查
掌子面地质调查是地质分析预报中必不可少的一步，是中、 短期超前地质预报工作如TSP、GPR以及红外探测法的基础，指对 隧道中掌子面进行的地质调查工作，主要观察记录围岩岩性、岩 层产状、节理裂隙和断层规模及产状，并将其标示在示意图上。
在隧道埋深较浅、构造不太复杂的情况下，这种预报方法有 很高的准确性，应用效果较好。但在构造较复杂地区和深埋隧道 情况下，该方法因工作难度大，准确性难以保证。
1)地震反射波法测试技术（中、长距离预报）
TSP隧道超前预报技术能较长距离地预报隧道施工前方的地 质变化：如软弱岩层、断层破碎带和其他不良地质地段，其准确 预报范围为掌子面前方100～150m；在大多数岩层结构中，其有 效预报范围可达100m(以隧道掌子面为基准)，在坚硬岩层中甚至 可达200m，该方法能为隧道施工方提供较详细、可靠的地质资料 ，从而指导隧道的安全施工。同时整个测量工作对隧道施工基本 不会造成干扰或仅有细微干扰。
二.隧道超前地质预报方法的分类
按预报方法手段分类可分为地质分析预报法、地球物理探 测法以及超前水平钻探法。
按预报空间位置分类，常见为有洞内与洞外预报。其中， 洞外预报又包含地面地质调查和高密度电法；洞内预报又包含 掌子面地质调查、TSP探测、超前水平钻探、地质雷达探测等。
按预报距离分类，可分为长距离、中距离与短距离预报。 其中长距离预报多采用地面地质调查、高密度电法等；中距离 预报多采用TSP地震反射波法等；短距离预报多采用掌子面地质 调查、地质雷达、红外探测、超前钻探法等。
1.资料的采集与Biblioteka 析全面收集资料，包括：隧道地址所在区域地质资料(区域地质图 )；与工程项目相关的资料：地质地形图、剖面图、文字说明和隧 道轴线从进口至出口的逐桩坐标等。
对收集到的资料进行综合分析，初步掌握隧道地址区及其邻近 区域的工程地质条件和特点，概略判定该区域可能遇到的主要工程 地质问题，并了解和掌握这类工程地质问题的研究现状和工程经验 ，对做好超前预报工作是必不可少的。资料的收集和宏观的分析和 判断的，极大减少了外业工作的盲目性，达到事半功倍的效果，并 能确保预报成果的质量
第二节 隧道超前地质预报常用方法
一.地质分析法
地质分析预报法是指在隧道施工阶段，根据隧道施工期掌子 面的地质条件如岩体结构面产状及其发育状况、岩体破碎程度 、岩石的变质程度等的变化特征等，结合地面地质调查结果， 采用一定的分析(如结构面统计分析、构造相关分析等)进行的 超前预报。该方法主要用来预报隧道掌子面前方存在的断层、 不同岩层的接触界面特别是岩浆岩与沉积岩间的接触界面、隧 道前方围岩的稳定性及失稳破坏形式等。
内容提要
隧道超前地质预报技术基础理论 隧道超前地质预报常用方法 工程实例—某隧道综合超前地质预报
第一节 隧道超前地质预报技术基础理论
一.隧道超前地质预报的定义
隧道超前地质预报是在复杂的地质情况下，为防止工程安 全事故发生，保证施工生产安全的一门新技术。它是根据隧道 所在岩体的有关勘探资料、施工过程中采用的物理探测、地质 预测、钻孔探测等结果，运用相应的地质理论和灾害发生规律 对这些资料进行分析、研究，从而对施工掌子面前方岩体情况 及成灾可能性做出预报，及时调整施工方法并采取相应的技术 措施，保证施工生产的安全。
三.隧道超前地质预报的内容 1. 隧道所在地区不良地质宏观超前预报 2.隧道洞体内不良地质体的超前预报 3.隧道洞体内超前钻探 4.隧道洞体内地质灾害临近警报
四.隧道超前地质预报的特点
由于隧道施工期地质预报具有预报的特性，是在预报基础 上进行的科学判断。因此，隧道超前地质预报具有综合性、系 统性、未知性、实用性(指导性)和客观性的特点。
1.地震反射波法测试技术（中、长距离预报）
地震反射波法测试技术应用广泛，基于该原理已开发了TSP 隧道超前预报技术、地震负视速度法(VSP垂直地震剖面法)、TRT 层析扫描超前预报技术、TGP超前预报技术、USP角度偏移超前地 质预报技术、水平声波反射法(HSP)、陆地声呐法等隧道超前预 报方法，其中TSP隧道超前预报技术应用最为广泛。
二.地球物理勘探法
地球物理勘探，简称物探，是以地下岩体物理性质的差异为 基础，通过探测地表或地下地球物理场，分析其变化规律，来 确定被探测地质体在地下赋存的空间范围(大小、埋深、形状等 )和物理性质，达到解决水文、工程、环境问题为目的的探测方 法。主要在隧道施工掌子面及周围临近区域内进行探测，根据 围岩与不良地质体的物理特性差异来查明不良地质体的性质、 位置及规模。
2.地质地面调查
地面地质调查是指预报小组对隧道范围内进行的大规模、详细 的地质调查，是地质分析预报法最重要的一步，也是隧道超前地质 预报的一项非常必要的工作。因为从地表能宏观地、全面地了解与 隧道工程地质条件相关的现象，如地形地貌、地表水、地层岩性、 构造、植被、人类活动、地质灾害等。通过地面地质调查与分析， 了解隧道所处地段的地质结构特征，结合掌子面地质调查来推断掌 子面前方的地质情况，预测隧道掌子面前方的不良地质现象可能的 类型、部位、规模，以便隧道施工中采取合理的工艺与措施，避免 事故。