超前地质预报
超前地质预报
中铁西南科学研究院地质预报中心：
隧道施工地质灾害对施工人员、施工机具造成的安全威胁，一直是隧道及地下工程界期待解决的问题。隧道 施工地质超前预报研究的主要任务就是探测隧道施工掌子面前方不良地质体的分布，预测因不良地质体存在可能 引发的隧道地质灾害。
从上世纪八十年代始，我们结合大瑶山隧道、天马山隧道，首先在我国开展地质声学法隧道地质超前预报技 术研究(图1)，开展“隧道施工掌子面前方不良地质预报技术”-声波反射法研究(1990～1995年)，提出了HSP水 平声波剖面法隧道施工地质预报的理论和技术，该课题于1995年12月通过铁道部科技成果鉴定，并于1997年获铁 道部科技进步三等奖(图2)。
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超前地质预报
对掌子面前方及其周边的围岩与地层情况做出超前预报
目录
01 物探方法
03 高密度电法
02 超前预报
超前地质预报或隧道超前地质预报(Tunnel Geological Prediction/Prospecting)，是在隧道开挖时，对 掌子面前方及其周边（主要是铁路隧道）的围岩与地层情况做出超前预报。
TST地质超前预报技术具有如下优点：
1. TST隧道超前预报技术是国内外唯一的实现了地下三维波场识别与分离的超前预报技术，有效消除侧向波 和面波干扰，保证成像的真实性；
2. TST是唯一的实现了围岩波速精确分析的超前预报技术，保证构造定位的精确性；
3. TST是建立在逆散射成像原理基础上的超前预报技术，与传统的反射地震技术相比具有更高的分辨率。同 时运用了地震波的运动学和动力学信息，不但可精确确定地质构造的位置，同时获得围岩力学性状的空间变化；
所获荣誉2002年至今，结合辽宁大伙房水库引水工程和锦屏电站引水隧洞TBM施工情况，进一步开展掘进机 施工条件下HSP与波反射法预报研究，以及国家自然科学基金项目“高压大流量岩溶裂隙水与不良地质超前预报 与治理”之子项-岩体温度法隧道施工掌子面前方涌水预报研究；其中，“TBM突破不良地质地段的地质超前预报 及施工预案研究”在“利用TBM刀具切割岩石激发的信号作为HSP声波反射法预报的激发信号，以及适合于TBM施 工的水工隧洞围岩分级修正模型等方面取得明显的创新性，对TBM快速通过不良地质地段及安全施工提供了技术 保障，其TBM超前地质预报技术达到国际先进水平”。
超前地质预报方案
超前地质预报方案1. 引言地质灾害是造成人员伤亡和财产损失的重要原因之一。
在户外建设、工程建设和环境管理中，准确地预测地质灾害的发生，对于采取适当的预防措施至关重要。
超前地质预报方案是一种利用现代科学技术手段进行地质灾害预测的方法。
本文将介绍什么是超前地质预报，以及超前地质预报方案的重要性和应用。
2. 超前地质预报的概念超前地质预报是指利用各种现代科学技术手段和方法，在地质灾害发生前一段时间，通过对地质体的变化和预警信号的监测和分析，预测地质灾害的发生时间、范围和规模。
超前地质预报旨在提供及时的预警信息，从而使相关部门和个人能够采取适当的应对措施，减少地质灾害可能造成的损失。
3. 超前地质预报方案的重要性超前地质预报具有以下重要性：3.1 保护人员生命安全通过超前地质预报，可以提前预测地质灾害的发生，从而及时疏散人员，避免人员伤亡的发生。
特别是在地震、滑坡和泥石流等自然灾害中，超前地质预报可以为人员提供更多的逃生时间，减少人员伤亡。
3.2 避免财产损失超前地质预报可以及时发现地质灾害的迹象，从而采取适当的防护措施保护财产安全。
无论是在城市建设还是在农田管理中，超前地质预报能够提供预警信息，使公众能够做出正确的决策，避免重大财产损失。
3.3 优化规划和管理超前地质预报可以为城市规划和工程建设提供重要的参考依据。
通过对地质灾害的预测，可以确定合适的建设区域和采取相应的风险管理策略，从根本上减少地质灾害的发生。
4. 超前地质预报方案的应用超前地质预报方案的应用范围广泛，主要包括以下几个方面：4.1 地震预报地震是一种常见的地质灾害，具有高度的破坏性和突发性。
超前地质预报方案可以通过监测地震活动、地表变形和地下应力等指标，提供地震发生的可能性和预警信息，为公众和相关部门提供时间和机会采取应对措施。
4.2 滑坡预报滑坡是另一种常见的地质灾害，主要由于地质体失稳引起。
超前地质预报方案可以通过长期监测地质体的运动和形变，分析滑坡的形成机制和发展趋势，提前预警滑坡的发生，并采取相应的防护措施。
地质超前预报的方法
地质超前预报的方法
地质超前预报是一种通过研究地质现象、地壳变动等手段提前预测地质灾害的方法。
以下是几种常用的地质超前预报方法：
1. 地震预报：通过研究地震活动规律、地壳运动等因素，预测地震的发生时间、地点和强度等，并采取相应的防灾措施。
2. 地质灾害预警：通过对地质灾害危险区域的监测和预警系统的建立，实时监测地质灾害的动态变化，及时向相关部门和民众发布预警信息，提前采取防护措施。
3. 地质雷达：利用地质雷达设备对地下构造进行探测，通过测量反射波的强度和时间差等信息，分析地层结构，预测地质灾害的发生和发展趋势。
4. 地质电阻率法：通过测量地下岩层的电阻率差异，分析地下构造和孔隙情况，预测地质灾害的潜在风险。
5. 地质探查：进行地质勘探和地质调查，获取地质信息并进行分析，以了解地层变化、岩石质量等情况，从而预测可能发生的地质灾害。
6. 气象预报：地质灾害往往与天气和气候有关，通过气象预报可以预测降雨量、强风等天气现象，从而预测地质灾害的潜在风险。
这些方法的应用可以帮助地质学家和相关部门提前发现地质灾害的迹象，及时采取措施避免或减轻损失。
但需要注意的是，地质超前预报并非完全准确，仍存在一定的误差，因此还需结合其他方法和技术进行综合分析和判断。
超前地质预报 标准
超前地质预报标准地质预报是指通过对地质现象和地质过程的观测、分析和研究，对未来一定时期内可能发生的地质灾害进行预测和预报。
超前地质预报是指在地质灾害发生前，提前做出预测和预警，以便采取相应的防灾减灾措施，保护人民生命财产安全。
超前地质预报的标准主要包括以下几个方面：首先，要有可靠的监测手段和技术手段。
地质预报需要依靠对地质现象和地质过程的监测和观测，因此必须具备可靠的监测手段和技术手段。
这包括地震监测、地质构造监测、地下水位监测等多种手段，以及遥感技术、地球物理勘探技术等现代化技术手段。
其次，要建立科学的预测模型和算法。
超前地质预报需要建立科学的预测模型和算法，通过对地质数据的分析和处理，运用数学、物理等相关知识，建立准确的预测模型，以实现对地质灾害的准确预测。
再次，要有完善的预警系统和预警机制。
超前地质预报需要建立完善的预警系统和预警机制，及时发布预警信息，让相关部门和人员能够及时采取应对措施，最大限度地减少地质灾害带来的损失。
最后，要进行有效的应对措施和救援准备。
超前地质预报不仅需要提前预测地质灾害，还需要做好相应的应对措施和救援准备工作。
这包括加强地质灾害防治工程建设，提高应急救援能力，加强地质灾害防治知识的宣传和教育等方面的工作。
总之，超前地质预报标准的制定和实施，对于预防和减轻地质灾害的影响具有重要意义。
只有建立科学的预测模型和算法，完善的预警系统和预警机制，有效的应对措施和救援准备，才能更好地保护人民的生命财产安全，实现地质灾害防治工作的科学化、规范化和精细化。
希望各级地质灾害防治部门和地质科研单位，能够高度重视超前地质预报标准的制定和实施工作，不断提高地质灾害防治工作的水平，为人民群众的生命财产安全提供更加有力的保障。
超前地质预报收费标准
超前地质预报收费标准地质预报是指在工程施工前，通过对地质情况的调查、分析和预测，提前发现地质灾害隐患，为工程建设提供科学依据和技术支持的一项重要工作。
超前地质预报是指在传统地质勘察的基础上，运用现代科学技术手段，对地质灾害进行更加精准、全面的预测和评估。
在工程建设中，超前地质预报的作用日益凸显，因此，相关收费标准也备受关注。
一、超前地质预报的重要性。
超前地质预报能够有效预测地质灾害的发生概率和可能影响范围，为工程建设提供重要的技术支持和决策依据。
通过对地质灾害隐患的及时掌握和有效预警，可以减少工程施工中的安全事故和经济损失，保障工程建设的顺利进行。
因此，超前地质预报在工程建设中的重要性不言而喻。
二、超前地质预报收费标准的制定。
超前地质预报的收费标准应当充分考虑到预报工作的复杂性、技术含量和风险程度。
首先，预报工作需要投入大量的人力、物力和财力，包括对地质数据的采集、分析和处理，以及现代科学技术手段的运用。
其次，预报工作存在一定的不确定性和风险，需要具备相应的技术水平和专业知识。
因此，收费标准应当综合考虑这些因素，合理确定收费标准，既能保障预报工作的质量和效果，又能合理回报预报人员的劳动和技术投入。
三、超前地质预报收费标准的参考因素。
在制定超前地质预报收费标准时，应当考虑以下因素：1. 预报范围，预报范围的大小和复杂程度是决定收费标准的重要因素。
一般来说，预报范围越大、地质条件越复杂，预报工作的难度和风险就越大，收费标准也就越高。
2. 预报技术，预报工作所采用的技术手段和方法对收费标准也有较大影响。
如果预报工作采用了先进的科学技术手段，需要投入更多的技术人员和设备，收费标准也就相应提高。
3. 预报效果，预报工作的效果是评价收费标准的重要指标之一。
如果预报工作取得了较好的效果，减少了工程建设中的安全事故和经济损失，收费标准可以适当提高。
四、超前地质预报收费标准的合理性。
超前地质预报收费标准的合理性应当综合考虑以上因素，既要保障预报工作的质量和效果，又要合理回报预报人员的劳动和技术投入。
地质超前预报的内容及方法
地质超前预报的内容及方法地质超前预报，听起来就像是科幻小说里的情节，其实它是我们在地质工作中非常重要的一部分。
想象一下，工地上忙得不可开交，突然传来一阵地面抖动，吓得大家像热锅上的蚂蚁。
这个时候，如果我们能够预先知道地质情况，那可真是救命稻草。
地质超前预报就是在这时候派上用场的。
说到底，这是一种通过各种方法，提前预测地下地质条件的技术，帮我们避免很多意外情况。
大家一定会好奇，怎么来做这种预报呢？咱们可以用不少手段，比如地震波的检测、地下水的测量，甚至是用卫星遥感技术。
听起来高大上吧？简单来说，就是通过各种数据来“窥探”地下的秘密。
就像我们看透了一个人的心思，提前了解他到底在想啥。
这种技术就像是一双透视眼，让我们在施工前就能知道地面下面隐藏着什么宝藏，或者说是隐患。
不过，光有数据可不行，咱们还得分析这些数据。
分析可真是一门大学问，就像拆解一个复杂的拼图。
我们得把各种不同的数据组合在一起，有时候这些数据就像是调皮的孩子，各自想玩自己的游戏。
得让它们乖乖地聚到一起，才能拼出一个完整的地下“地图”。
这就需要专业的人员，得有经验的人来带队。
每个人都得各司其职，像乐队一样，大家配合得好，才能奏出美妙的音乐。
咱们的目标是尽量减少意外的发生，毕竟在工地上，可不是什么人都能从地底下冒出来。
除了技术手段，沟通也非常重要。
工人们要知道地下的情况，以便做出相应的调整。
你想啊，大家都心里有数，工作起来就会得心应手，避免那些不必要的惊慌失措。
比如说，如果知道某个地方有水，工人们就可以提前做好排水的准备，省得到时候手忙脚乱。
还有一点特别重要，就是时效性。
地质情况瞬息万变，就像天气一样，昨天晴空万里，今天却突然下起了大雨。
为了能及时掌握变化的情况，我们得定期更新数据。
定期就像是给地下“体检”，确保我们掌握的信息都是最新鲜的。
否则，万一到了施工现场才发现情况不对，那可就真是“竹篮打水一场空”了。
咱们也不能忽视环境的影响。
地质超前预报的内容其实跟周围的环境也有很大关系。
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。
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。
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⑤专业化与非专业化差异悬殊；
四、地质素描法
1、内容 据已开挖段与当前掌子面地层的年代、岩性、产状（走向、
倾角、）、完整性、接触关系、节理裂隙发育程度及产状、围岩 应力（稳定性）状态、地下水活动，断层、岩溶等结构构造信息 等推断前方地质情况；
2、当前超前地质预报的主要方法
①弹性波法 原理： 人工激发弹性波（地震波或声波），弹性波在球形扩散过程 中，在相关反射界面上（断层、破碎带、岩溶、地下水溶腔、岩 性变化等界面）发生反射和透射 代表性方法： TSP203，TGP，TRT，TSP24，（超）声波反射透射等。 特点： 国外+国内；关键看是否成熟；
其通过激发并三分量接收地震波，根据反射波的旅行时间差异，求取地 震波在围岩中的速度，围岩的Q值，泊松比等，以预报隧道掌子面前方0～ 150m范围的地层、构造、应力及含水状况。
目前，被广泛的应用于铁路与公路隧道工程中。
TSP203超前地质预报的原理与组件
2、TSP203的成果材料
①三分量的原始数据 ②反射波频谱分布图 ③反射面提取及偏移图 ④波速、波速比及泊松比曲线 ⑤二维反演成果图 ⑥三维反演成果国 ⑦预报结果报表
隧道地质超前预报
北京中铁瑞威工程检测有限责任公司 2014年3月
主要内容
一、什么是地质超前预报 二、地质超前预报的必要性 三、当前地质超前预报的主要内容与方法 四、地质素描法 五、TSP203地质超前预报 六、掌子面地质雷达法 七、如何做好地质超前预报工作 八、主要业绩
一、什么是超前地质预报
1、广义： 洞内外、前期勘察、工程施工中； 可行性研究阶段、勘察设计阶段和施工阶段的预报。
三、当前地质超前预报的主要内容与方法
1、地质超前预报的主要内容 ✓ 围岩级别变化及其稳定性； ✓ 掌子面前方与隧道附近岩溶发育位置、规模及其填充性质； ✓ 掌子面前方与隧道附近地下水的发育情况； ✓ 断层及其影响带和节理密集带的位置、规模及其性质； ✓ 软弱夹层（含煤层）的位置、规模及其性质； ✓ 风化破碎带、不良地质灾害的分布； ✓ 在采、废弃矿巷分布及其与隧道的关系； ✓ 针对预报内容，给出相关指导支护意见
②红外探水法 红外探水技术就是通过红外探水仪探测前方一定范围内红外辐射场
的变化，即通过探测仪探测显示出红外辐射的变化。
在隧道掘进现场，当掌子面前方存在含水构造时，含水构造产生的 异常红外辐射场会叠加到围岩正常辐射场上，仪器显示屏上的曲线出现 数据突变。而当掌子面前方没有含水构造时，所测定的红外辐射场为正 常场值，数据曲线为一条近似直线。
施工方案、指导施工决策和保证施工人员、设备的安全的需要， 也是隧道运营阶段地质灾害治理的依据。
①各种隧道地质灾害
✓ 围岩的变形，失稳破坏（软、弱岩） ✓ 隧道涌水（节理密集裂隙、断层及其影响带、充水岩溶等） ✓ 隧道洞内泥砂石流（涌泥涌沙） ✓ 有害气体（煤层、炭质泥岩、炭质页岩有关的瓦斯气体突出、燃
红外探水法的应用及特点 ①在探测岩层含水变化有重要作用 ②无法判断富含水位置的规模与位置 ③能推断含水变化，但无法评估其危害 ④其探测效果受多种因素影响： 高能热源场（电动空压机）、掌子面围岩与后方围岩温差、 掌子面附近施工用水、放炮后初支混凝土距离温度差异等。 总之，实际应用效果不理想。
③超前水平钻
在掌子面用水平钻进钻机，或单独钻进或钻进取芯（或孔内 成像），根据钻进速度、取芯情况、出水位置、水量、压力（孔 内成像则包含围岩图像）等情况进行前方地质情况预报。
超前水平钻的特点：
①取芯或成像则直观、可靠，但 数量有限；
②非取芯则，只能凭钻进速度和 感官记录；经验判别很重要。
③台车风钻等钻进长度有限；
2、方法 随开挖及时进行，现场详细记录以上信息；作相关隧道地质
填图、结合背景地质资料、勘察及设计资料做推断；
3、特点
①好的地质素描，能整体、全面、较准确推断前方实际情况 ②定性的描述性认识，无法定量； ③需要丰富的地质专业知识、现场经验； ④专门、及时、完整的地质素描几乎不可能； ⑤培养环境差、周期长，导致人员流动性太强；
2、具体原因
✓ 勘测设计资料分辨率低、准确性低； ✓ 勘测设计的地质预估，隧道地质背景的宏观把握，对复杂的地质
情况不可能做出微观的把握（地质条件的复杂性）； ✓ 复杂隧道的地质变化对施工方法及工期有决定性影响； ✓ 人为作用（施工开挖）引起地质的变化只有在施工期才能显现； ✓ 施工期对地质的掌握不能只停留在定性评价，要有定量评价； ✓ 作为地质工作的全过程的组成部分，是完善设计地质资料、优化
烧、爆炸）
✓ 岩爆（脆性岩体） ✓ 高地温 ✓ 地表生态环境灾害(地表塌陷、地表水枯竭等)
②突发性事故，影响施工安全、进度、成本
成昆线、大秦线、宜万线、衡广复线，因地质原因造成停工占总 施工的1/4-1/3，直接和间接损失巨大。
3、成铁路米攀段隧道区的复杂特点
隧道线路长，比重大，占到区段线路的80%以上； 地下水道复杂（孔隙水、基岩裂隙水、断层带水及少量可溶岩岩溶水 ）； 地下水季节性； 地质构造及地层岩性复杂，断裂构造及侵入接触带发育 ； 存在岩溶发育段（垭口隧道 ）； 地表勘探较难（盐边隧道最大埋深945米）；
五、TSP超前地质预报
1、简介
TSP（Tunnel Seismic Predicting)，即隧道地震波预报法；目前各种地震 波反射法(TSP203，TGP,TRT,TSP24等)皆可认为是TSP超前地质预报，然以 TSP203为代表，甚至特指。
TSP203隧道地质超前预报系统，由瑞士安伯格公司生产 ，国内由昆明 西普瑞格科技有限公司代理，专业应用于隧道工程地质超前预报。
2、狭义： 隧道工程施工阶段，根据隧道开挖揭示的洞身围岩变化趋势
和采用各种地球物理探测手段对隧道施工掌子面前方地质情况的 探测。
二、超前地质预报的必要性
1、根本原因
根据勘察资料做出的设计与实际情况不符 目前隧道工程区域地质情况本身的复杂性
（尤其是灰岩地区） 隧道工程的开展须保证安全、按期、节约 地质超前预报纳入常规隧道安全施工环节