千岛湖配水工程隧洞超前预报中的综合物探技术
全方位综合超前探测技术在隧洞开挖中的安全预警应用研究
C W T 中国水运2017·07第38卷第07期2017年07月中国水运ZhongGuoShuiYunVol.38No.07Jul.20171引言鄂北地区水资源配置工程是从丹江口水库引水，向唐东地区、随州府澴河北区以及大悟澴水区供水，解决湖北省鄂北地区干旱缺水问题的大型水资源配置工程。
工程输水隧洞总长119.43km ，占整个引水线路总长的44.3%，且多为埋深30~40m 的浅埋隧洞。
由于隧洞延展的距离长，区内地层、构造和水文等工程地质条件变化大，存在着强风化岩土体的变形破坏、洞室围岩变形破坏、隧洞突水突泥、大埋深隧洞的岩爆、有害气体或放射性元素等不良工程地质问题。
目前隧洞超前地质预报技术中地球物理探测技术具有探测成本低、施工效率高、物性参数多的优势，已成为保障隧洞开挖过程中重要的安全保障技术手段。
本文介绍了直流电法、面波法、瞬变电磁法、地震波法在鄂北地区水资源配置工程隧洞施工中探测应用过程，并形成适用于浅埋隧洞的“全方位综合超前探测技术”，该方法技术对预报隧洞前方的强风化带、集中破碎带、地下水富集区等不良地质体具有较好的适用性。
2地质条件与探测方法选择2.1隧洞地质条件鄂北地区水资源配置工程55座隧洞中平均埋深介于17~66m的有53座，隧洞埋深小，多为浅埋隧洞。
隧洞累计长度达119.43km ，穿过多个不同地层，岩性变化快，隧道围岩完整性、稳定性差，不良地质现象类型多。
本文所探测的兴隆~万福段隧洞位于输水线路桩号142+330~157+710。
探测预报段桩号为142+330~143+050，沿线为低山丘陵地形，表层为厚度不均的第四系中更新统阎庄组（Q2ydl ）：粘土、含砾粘土、含钙质结核；隧洞围岩为扬子期灰绿色变辉长辉绿岩，呈弱风化~微风化状，属IV 类围岩，不稳定。
2.2探测方法选择结合隧道地质条件、充分利用浅埋隧道的特点，将地面探测和掌子面探测相结合，将岩土体的弹性性质（地震方法）和电性性质（电磁法）相结合，实现对隧洞开挖前方的立体全方位、综合探测。
水工隧洞大断面超前地质预报施工技术研究
水工隧洞大断面超前地质预报施工技术研究摘要：“缝挖必探”是水工隧洞施工的先决条件，按照“以工程地质类型划分为核心，坚持粗查与精查相结合，物探与钻探相结合”的原则，采用多源协同预报技术，将地质调查与洞内物探、钻探相结合，对开挖面前方断层、节理裂隙、破碎带、接触带、地层含水性及岩性和围岩级别等进行预报。
关键词：水利工程大断面超前地质预报技术一、隧洞超前地质预报方法二、超前地质预报的主要内容2.1超前地质预报的主要方法依据设计要求本标段超前地质预报分为专项超前地质预报和施工超前地质预报。
施工超前地质预报是指由本合同承包人为满足安全施工需要开展的全洞段超前地质预报。
施工超前地质预报主要方法为：施工巡视与观测、加深炮孔探测、物探法超前预报、超前地质钻探四种方式。
对于全洞段主要采用地质巡视、观察及TSP物探法超前预报。
在隧洞进口200m处因TSP方法使用距离不足故采用地质雷达探测直至距离满足使用要求。
加深炮孔探测对于断层、节理密集带或富水地层等复杂地质洞段开展。
超前地质钻探主要用于物探法及加深炮孔探测存疑处采用。
2.2施工超前地质预报工艺流程（1）研究既有资料，制定预报方案应研究既有区域地质、工程地质资料，必要时到地表补充测绘，以达到对整个地区地质情况有一个比较全面和深刻的认识，通过对溶岩分布情况、构造发育情况、地表水系发育情况、当地最低侵蚀基准面标高、岩溶大概发育几层、每层大概标高、哪一层对工程影响最大等这些资料的分析和把握，制定预报预案，针对不同地段的地质情况进行地质预报重要性分级，不同级别的地段采取不同的预报手段，以达到既预报准确又节省有限预报资源的目的。
（2）长距离预报长距离预报主要采用地质分析法，根据地面测绘和其它基础资料对隧洞通过区的地质界线、地层岩性、地质构造、围岩级别、储水构造、富水规模、岩溶发育规律及特征、其它不良地质及特殊地质发育情况进行长距离、宏观预测预报，预报距离一般在掌子面前方200m以上，并根据揭示的情况进行不断的修正。
隧道工程超前地质预报中的综合物探技术
2! 综合物探方法与技术简介
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超前预报系统
%&’$#( )*+, 超前地质预报系统是由瑞士安伯格 测量技术公司自主研发的新一代超前地质预报系 统，与其他反射地震波方法一样，采用了回声测量 原理，利用地震波在不均匀地质体中传播产生的反 射波特性来预报隧洞掌子面前方及周围临近区域的 地质情况。该方法属多波多分量探测技术，可以宏 观检测出掌子面前方岩性的变化，如不规则体、不 连续面、断层和破碎带等。 %&’$#(
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超前预报的资料处理是依靠处理软
件 %&’567 完 成 的。 %&’567 软 件 处 理 流 程 包 括 22 个主要步骤，即：数据设置 ’ 初至拾取 ’ 拾取处 理’ 炮能量均衡 ’ 8 估计 ’ 反射波提取 ’ ’4& 波 分离’速度分析’深度偏移’提取反射层。 !" ’# 地质雷达 地质雷达 （ 9:;+7< ’=7=>:?>67@ A?<?:） 是利用电磁 波束的反射来探测掌子面前方地质情况，当其工作 时发射天线向地下介质定向发射一定强度的高频短 脉冲宽频带电磁波，电磁波脉冲在遇到不同电性介
图 ! : 供电极 02 与测量极 04 布置图
比升高而密度降低。据此，结合地质情况推测出桩
图 " : /E= F 47? 8 4=? 6 左右壁与 /E= F 4=? 6 掌子面雷达测试成果色谱图
号 /E= F 475 8 4;9 6 段应该为岩体破碎带，而且含 ・ 2; ・
水；而 /E= F 4<9 8 4?9 6 段为裂隙发育带，也含水。
图 " 4 $%& ’ (*& . 掌子面和 $%& ’ (,& + (*& . 段左右壁的雷达测试成果波形图
综合物探方法在铁路隧道超前预报中的应用
综合物探方法在铁路隧道超前预报中的应用作者：吴凌锋来源：《中外企业家》 2016年第4期吴凌锋（安徽中铁工程技术服务有限责任公司，安徽合肥 230000）摘要：文章联合地震反射波及瞬变电磁法对吉林盘道岭铁路隧道超前地质预报。
发射波法采用多炮检的观测系统，标定隧洞内部测点及接收器，采集数据，通过数据分析，预测隧道开掘前方的地质条件的变化，而瞬变电磁法则采用立体的观测系统，超前预测前方的岩石富水情况。
综合方法的运用，弥补单一方法的不足，增强来了隧道的超前探测结果的精确性，为隧洞的安全掘进提供了保障。
关键词：铁路隧道；综合物探；超前地质预报；反射波；瞬变电磁中图分类号：U45文献标志码：A文章编号：1000-8772（2016）10-0202-03收稿日期：2016-03-20作者简介：吴凌锋（1981-），男，安徽太湖人，工学学士，安徽中铁工程技术服务有限责任公司书记兼副经理、工程师。
研究方向：工程质量检测。
引言在隧道开挖过程中，经常会遇到断层破碎带、软弱夹层及含水异常体等不可直接预测的不良地质构造，不及时预测及治理这些地质灾害将影响安全生产。
在诸多的预测方法中物探技术以其无损、准确、高效、快捷而得到认可，地震反射波法能在不同的地质条件下对存在明显的波阻抗响应，其偏移结果能准确区别岩性界面，在铁路隧道中可精确预测前方围岩级别的变化，在很多工程中得到了印证。
而瞬变电磁方法是一种非接触的地球物理方法，采用立体的观测系统，不但能够对隧洞前方的含水体超前预报，对隧洞顶板的富水情况也可以做到精准预测，以防在掘进过程中塌方等地质灾害放生。
本文在简单介绍地震多炮检反射波的观测系统及瞬变电磁简单工作原理的基础上，结合具体的工程实例，阐述了综合物探方法在城际高铁隧道超前预测预报中的作用[1-6]。
1、多炮检反射波法超前预测的原理多炮检反射波法基于反射波勘探基本原理，其现场布置与TSP方法布置相似，不同之处在于，多炮检反射波法是通过巷道一帮布置两个或多个不同距离的接收器，目的是接收前方不同产状的地质界面的反射波。
超前地质预报（地质雷达法）和半航空物探（半航空瞬变电磁法）在隧道工程施工的运用
超前地质预报（地质雷达法）和半航空物探（半航空瞬变电磁法）在隧道工程施工的运用摘要：复杂的地质条件和地质灾害是隧道施工中的难题，发生地质灾害将造成巨大的生命和财产损失。
因此，可靠地探测地质缺陷特征，如断层、岩溶洞穴和地下水，具有重要的现实意义和理论价值。
本文介绍了超前地质预报（地质雷达法）和半航空物探（半航空瞬变电磁法）在隧道工程施工的运用。
引言在中国，许多大型项目正在进行中水利、水利等建设水电站、铁路、公路、能源储存和运输系统，以及地下矿山。
这些项目为我们提供了一个重要的机会地球工程的进展。
然而，严重的由于环境复杂，也存在挑战地质条件和潜在地质灾害在隧道施工过程中，造成了巨大的生命损失还有财产。
因此，改进地质缺陷的探测能力是非常重要的，例如探测断层、溶洞和地下水涌出。
中国在建隧道具有长度长、体积大的特点覆盖层和复杂的地质条件。
例如，宜昌至万州铁路建在山区，以高风险岩溶程度高的突水危险。
该地区已发现严重的突水危险马鹿青隧道和沿途的野三关隧道宜昌至万州铁路发生严重伤亡事故经济损失。
在水电工程领域，北京锦屏二级水电站副洞四川省有2375米深和17.5公里深长覆盖层使隧道埋在下面极高的地应力。
1.隧道工程施工的探测技术1.现有的探测技术在这下面在这种情况下，隧道的施工可以受到潜在岩爆的影响通过释放地应力，尤其是在不良地质条件，如断层、软弱岩石特征和地下水。
地质灾害防治研究在隧道施工过程中已经成为一个重要的问题中国的问题，包括相关机制治疗技术和探测技术。
地质缺陷特征的探测在危险控制中起着重要作用本文提出。
目前，探测地质灾害的方法危险源可分为两类：地质调查和地球物理勘探。
地质调查包括工程地质分析、先导开挖和岩心钻探，同时地球物理勘探包括地震、电磁和地质雷达方法。
每种方法它有自己的优点和缺点。
2、隧道工程施工探测的难点可靠探测的挑战性问题包括：（1）故障的识别和定位，裂缝、溶洞和地下水体（如地下河）；（2）含水层探测；（3）探测的解释结果在多种解释的背景下物探成果及优化探测方法的选择。
综合物探技术在隧道超前地质预报中的应用 缪强
综合物探技术在隧道超前地质预报中的应用缪强发表时间：2018-03-05T15:09:00.590Z 来源：《基层建设》2017年第33期作者：缪强1 仇念广2 吴志会3[导读] 摘要：隧道超前地质预报中，TSP地震波中长距离预测、GPR地质雷达短距离高精度探测、TEM瞬变电磁精细探测富集水情况，三者相互验证、弥补各自不足，综合分析，提高了超前地质预报的精度和准确性。
1.云南公投建设集团第二工程有限公司云南昆明 650032；2.中煤科工集团重庆研究院有限公司重庆 400039；3.云南第二公路桥梁工程有限公司云南昆明 650205摘要：隧道超前地质预报中，TSP地震波中长距离预测、GPR地质雷达短距离高精度探测、TEM瞬变电磁精细探测富集水情况，三者相互验证、弥补各自不足，综合分析，提高了超前地质预报的精度和准确性。
关键词：超前地质预报；TSP；地质雷达；瞬变电磁引言综合运用TSP地震波超前地质预报、GPR地质雷达、TEM瞬变电磁法三种技术[1-2]，可以首先利用TSP粗略掌握掌子面前方的不良地质分布情况，再利用GPR进一步核实、精细探测不良地质的分布情况，同时TEM可以判别开挖前方的富水情况。
多种物探技术的综合运用还可以相互验证、相互弥补各自不足，进行综合分析，提高超前地质预报的精度和准确性。
1 工程概况挂弓山隧道全长760m，勘察深度内揭露的地层为第四系全新统残积层粉质黏土（Q4el），基底为侏罗系中统上沙溪庙组（J2s）泥岩、砂岩。
中-微风化，碎裂状～中厚层状构造，具泥状结构，为软岩，围岩地质条件较差、自支承能力低、V1级围岩。
2 基本原理2.1 TSP基本原理TSP属于多波多分量高分辨率地震反射法。
利用设计好的观测系统，通过逐个激发24个炮孔进行采集数据。
激发的地震波以球面波的形式传播，当遇到岩性波阻抗差异界面时，会产生地震波反射，利用高灵敏度地震检波器接收[3]。
通过带通滤波、初至拾取、反射波提取、P-S波分离、速度分析、深度偏移，最后提取反射层，可确定开挖前方不良地质体的性质的位置及规模。
超前地质预报在隧洞开挖中的应用
超前地质预报在隧洞开挖中的应用摘要：现阶段，在不良地质条件下开展的水利工程隧洞开挖工程，均会应用到超前地质预报技术，采用多种探测手段对隧洞开挖前方地质进行探测，确定前方实际的地质条件、水文条件，以及岩石类型、岩性、岩质等，以指导后续的开挖施工，有利于隧洞开挖的安全顺利推进。
贵州省遵义市冉渡滩水库供输水系统总长55.78km，其中隧洞9座25.03km，输水管道施工有时需穿过山脉，面临着喀斯特地区复杂的隧洞开挖地质条件，需准确、合理、有效的运用超前地质预报，以为隧洞开挖创造良好的条件。
关键词：超前地质预报；隧洞开挖；应用1工作方法及原理超前地质预报是一个系统工作，可用的方法很多，也都有各自的效果。
但是，对具体工程来说，根据工程性质、工区基本地质条件和地质环境的不同，所采用的方法也有所差异。
因此，在选择方法时应根据工程实际情况合理采用。
某隧洞工程主要采用的超前地质预报方法为地质编录法和物探法。
(1）地质编录法。
该法是隧洞施工地质勘察最基本的工作方法，也是超前地质预报地质分析获取第一手资料的重要手段，它既能反应开挖段的地质特征，又能预示前方一定范围内未开挖段的潜在地质问题。
任何不良地质灾害的发生和发展，总会有一些特殊的前兆特征。
通过地质编录掌握了这些变化规律和地质特征，就能从地质学角度分析、指导物探资料的解释成果。
(2）物探法。
该法是超前地质预报中不可或缺的重要手段，具有快捷、直观、探测距离大、对施工干扰小的特点。
但是物探法受限于场地和地质条件，有局限性。
因此，物探法的关键就是利用地质学知识和工程经验，结合工区地质背景，通过物探数据对围岩中的物理现象进行定性或定量的分析。
本项目采用的TGS360Pro（以下简称三峡工程物探方法）是地质勘探方法之一，是偏移距离很小的地震灾害反射方法。
8个高精度三分量地震危险探测器按照一定标准布置在隧道岩石巷道上，通过锤击激发地震波。
地震波以球面波的形式散布在附近的岩石中。
隧道超前预报的综合物探方法与效果分析
隧道超前预报的综合物探方法与效果分析现阶段隧道掘进中的超前预报已经逐步实现对地球物理勘探方法的大面积利用，该种方法优势可突出表现为快捷以及准确。
本文主要结合某实际高速公路隧道段的超前预报对地震超前预报方法和瞬变电磁方法的应用进行探究，我们可在这一过程中实现对地质情况的熟悉与掌握，在对施工进度合理安排的基础上促使开挖工作得以顺利开展。
标签：隧道超前预报；综合物探方法；地质工程隐患在经济发展的大力推动之下我国基础设施建设呈现出迅猛发展的态势，其中高等级公路以及铁路建设与投入的不断加大可实现对上述现象的直观体现。
隧道以及地下工程的建设质量也在全社会范围内引起广泛关注。
隧道超前预报对地质隐患进行及时处理的重要手段，进而可实现对隧道开挖科学性的保障。
隧道超前预报有多种方法可进行使用，在实际施工中需要结合实际实现对测量方法的合理选择。
一、工作原理1.TSP203基本原理TSP203是一套超前预报系统，最早由瑞士公司研制，该种原理在多波分量高分辨率地震反射波探测技术范围涵盖之内。
在实际对地下施工的地质情况变化进行预测时我们需要实现对上述系统的科学利用。
岩层分界面、岩层的物理性质、断层等是实际对围岩较好地段进行测量时所涉及的主要内容，注意其范围大致控制在100-200m范围之内，通过分析后发现其围岩性质较差。
地震波的反射波原理是实际利用上述系统进行探测工作时主要使用的原理，其中主要包括联合纵波和横波的地震勘探。
在特定位置进行小型爆破是地震波产生的主要来源，其布局主要由24个爆破点共同组成，其排列状态呈直线状，与隧道边墙或者隧道底板之间呈平行状态，其深度以及间距均为 1.5m。
这种有规律的轻微震源主要由人工方式制造，进而促使地震震源断面形成。
这些震源遇到不良地质界面时会产生反射波，不良地质界面主要包括地层分界面、节理面，特别是断层破碎带和岩溶、暗河、岩溶陷落柱、淤泥带。
其中部分地质信号会进行反射，另一部分会针对对方介质进行折射。