地质超前预报的方法
地质超前预报措施
隧道工程超前地质探测与预报一、本段工程施工情况简介本管段隧道地质条件较复杂。
主要工程地质问题有岩溶、涌水、突泥、断层破碎带等，因此超前地质探测与预报是本标段隧道施工的一个极其重要的内容和环节。
施工中采用动态管理、动态设计和信息化施工。
提前解拟开挖地层的特性，确定合理的支护参数和施工方法，制定施工中可能出现的各种问题的处理预案，确保工程质量和施工安全。
即在预设计地质资料的基础上，采用地面预报和洞内超前预报相结合的模式，主要以洞内超前预报为主，对未开挖地段进行地质预测和分析，采集各种水文、地质、变形、应变等信息，及时进行信息反馈，以确定合理的支护参数，制定合理的施工方法。
洞内超前预报主要通过TSP2034质超前预报系统、地质雷达、声波法、红外线探水仪和超前钻孔等手段进行。
并将该项工作纳入施工工序管理。
二、超前地质探测与预报组织机构及职责施工中将超前地质预报工作作为一个工序来进行安排，成立专业超前地质预报室，人员由物探、地质及试验专业工程师、测试技工组成；配备先进的预测与预报设备和仪器，建立地质预报管理组织机构，由总工程师任组长，超前地质预报室主任任副组长，各专业工程师任成员的组织机构，并聘请国内知名地质预报和隧道施工专家组成专家组。
组织机构见图1。
图1超前地质探测与预报组织机构图总工程师任组长：全面负责综合测试与超前地质预报工作，直接向项目经理负责；超前地质预报室主任任副组长：组织工程地质、水文地质、物探及试验等专业组成人员进行超前地质预报日常工作；工程地质：负责地质超前预报和调绘、监测以及测试、试验资料的分析、研究，提出施工工程措施建议；水文地质：负责水文地质调绘、测试及隧道涌水量的预测与环境水文地质评价；物探专业：负责物探测试工作；试验专业：负责岩、土、水样的测试、试验工作。
根据本标段隧道的工程地质特点，为保障施工安全，采用地面预报和洞内预报相结合的模式，并主要以洞内预报为主。
为提前解拟开挖地层的特性，在预设计基础上，采用多种超前地质探测与预报手段，采集各种水文、地质、变形、应变等参数进行信息化管理和监测，对未开挖地段进行地质预测和分析，以供设计单位及时提出是否需要修改设计的正确判断，并研究拟采用的支护类型，确定合理的结构支护参数，实行动态管理、动态设计和信息化施工，以保证施工顺利进行。
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。
超前地质预报方法介绍
超前地质预测预报的方法为保证隧道的顺利施工，避免地下水发育地段突水、突泥的发生，防止地表水、地下水流失，确保隧道施工安全，需要采取有效措施对隧道掌子面地质情况进行较为准确的预测预报，根据隧道的具体情况，判定超前地质预报内容并纳入工序管理之中。
经过超前地质预报，在开挖后对地质条件再次认知，通过对比反馈信息和分析，逐步提高对围岩的预报判释的准确性。
超前地质预报的工作程序参见图2图2 超前地质预报工作内容程序图地质素描地质素描预测法分为岩层岩性及层位预测法、条带状不良地质体影响隧道长度预测法以及不规则地质体影响隧道长度预测法三种。
对掌子面已揭露出的岩层进行地质素描（观察岩石的矿物成分及其含量，结构构造特征和特殊标志），给予准确定名，测量岩层产状和厚度。
测量该岩层距离已揭露的标志性岩层或界面的距离，并计算其垂直层面的厚度。
将该岩层与地表实测地层剖面图和地层柱状图相比，确定其在地表地层（岩层）层序中的位置和层位。
依据实测地层剖面图和地层柱状图的岩层层序，结合TSP探测成果，反复比较分析，最终推断出掌子面前方一定范围内即将出现的不良地质在隧道中的位置和规模。
施工过程中，每次爆破后由地质工程师进行地质素描，内容包括掌子面正面及侧面稳定状态、岩层产状、岩性风化程度、节理裂隙发育程度（产状、间距、长度、充填物、数量）、喷射混凝土开裂、掉块现象、涌水情况、水质情况、水的影响、不良气体浓度等。
同时定期对地表水文环境进行观测和监测记录，及时了解隧道施工对地表水的影响，确定施工控制措施，最终做出掌子面地质素描图和洞身地质展示图。
及时对洞内涌水进行水质分析和试验，提交分析和试验结果，对影响隧道衬砌结构的水质提出处理意见，上报技术部门，以利采取有效的防护措施。
超前探测主要针对地下水发育地段的断层破碎带及其影响带、岩层接触带、构造及发育带超前物探长距离超前物探：首选方法为TSP203地质探测仪（探测距离约200m），对比方法为水平钻孔超前探测。
其它地质超前预报
其它地质超前预报1 前言1.1 工艺工法概况地质素描是最早开展的超前地质预报法之一，也是其他各项超前地质预报方法的基础。
地质素描法作为一种隧道地质超前预报方法，以其设备简单、操作方便、不占用隧道施工时间，提交资料及时，费用低，已广泛采用。
`1.2 工艺原理地质素描法原理是将隧道掌子面所揭露的地层岩性、地质构造、结构面产状、地下水出露点位置、出水状态、出水量、煤层和溶洞等资料准确记录下来，随着开挖面的延伸，不断地观察洞壁和掌子面上地质特征的改变，结合已有勘测和设计资料，进行隧道开挖面前方地质条件的预测，为围岩级别的改变提供基础依据。
2 工艺工法特点2.1 直观性，仅需通过观察配合尺量描述，无须专业器械2.2 及时性，观察描述时间短，不影响施工进度和时间2.3 局限性，受局部范围和主观判断因素影响大2.4 变化性，地域变化、岩层变化也会对初期判断影响较大3 适用范围适合采用各种开挖方法的铁路、公路隧道。
4 主要引用标准4.1《客运专线铁路隧道工程施工技术指南》（TZ214)、《铁路隧道施工规范》(TB10204)、《公路隧道工程施工技术规范》（JTG F60）、《铁路工程物理勘探规程》（TB10013）。
4.2 相关勘察资料、设计图纸及合同文件。
5 施工方法5.1 地质素描法包括隧道地表补充地质调查和洞内地质素描等。
5.2 隧道地表补充资料应在开挖前进行。
5.2.1对隧道地表进行勘察，对地层、岩性、岩溶发育情况进行调查，并与设计单位提供的图纸、设计文件进行对比。
5.2.2对隧道地表具代表性的地质现象应进行摄影和录像，保存影像资料。
5.3 洞内地质素描随隧道开挖及时进行、地层岩性变化处、构造发育部位，岩溶发育带附近等复杂、重点地段每开挖循环应进行一次地质素描。
5.3.1对工程地质岩性、地质构造、岩溶、特殊地层、人为坑垌进行调查描述。
5.3.2对水文地质、围岩稳定性特征及支护情况进行调查描述。
5.3.3对隧道内重要和具代表性的地质现象应进行摄影和录像，保存影像资料。
一、地质超前预报的目的和采用的主要方法
宜万铁路西南交大监理站Ⅰ、Ⅱ级风险隧道地质超前预报工作内容和方法编制：徐林二00六年十月湖北·恩施一、地质超前预报的目的和采用的主要方法1、地质超前预报工作的目的：◆归避风险◆解决目前地面勘探技术无法解决的地质问题◆查明安全隐患，保障运营安全2、地质超前预报的主要工作内容：◆探测前方不良地质体的空间位置◆查明已揭露不良地质体的规模、水文地质特征◆查明隧底及周边不良地质体的空间位置、规模和对隧道安全的影响3、地质超前预报采用主要方法：由于的地质条件复杂、隧道场地条件的限制、各种方法探测方法的局限性，采用了物探－－钻探相结合，长距离探测与短距离探测相结合、勘探与地质资料的综合分析的综合探测方法。
主要有：地质素描、TSP、地质雷达、红外探水、水平钻探和超前炮孔等二、地质超前预报各方法的特点1、TSP:主要的长距离探测方法。
探测距离100~150m，用以提供位于掌子面前方、较大型的溶洞、断层等不良地质体的大概位置。
每一次探测大约3~4小时。
外业数据采集要求严格，干扰因素多，智能性的数据处理系统产生假异常，影响解释结果的准确性。
TSP资料的分析主要注意三点：资料的干扰情况、强反射面是否突出、速度异常。
TSP数据采集应注意的问题：接收器的安置、查断层与查岩溶的布置区别、噪音监视。
2、地质雷达：短距离探测方法。
隧道超前预报要求采用100MHz 屏蔽天线，探测距离10~15m。
主要用于发现小的溶蚀裂隙，判定岩体的破碎状况。
受隧道内导电性物体的干扰和藕合条件影响大。
在掌子面严重渗水时不能采用。
雷达资料分析应注意：◆波形的连续性;◆波列的弯曲和增生。
资料采集应注意测点的准确里程、不进行连续据采集、收发距经试验确定后就不应在同一次测量中发生改变、注意与隧底或掌子面的藕合。
资料处理中应注意压制干扰。
3、红外探水：用于探测掌子面前方和周围的隐蔽含水体。
主要以含水体与隧道内温度的差异来判定含水体的存在。
◆受环境温度影响大，当有水渗出洞壁或掌子面时，就会产生假异常，混凝土的水化学作用都会影响它的探测结果。
隧道施工超前地质预报技术规程
隧道施工超前地质预报技术规程1. 引言隧道工程作为国民经济发展和城市建设的重要组成部分，在现代社会中具有重要的交通、供水、排水、能源等功能。
然而，地质条件的复杂性和难以预测性使得隧道施工过程中遇到的地质灾害风险较大。
为了提高施工效率、降低风险，隧道施工超前地质预报技术成为一个重要的研究方向。
本规程旨在对隧道施工超前地质预报技术进行规范，明确预报技术的目的、原则、方法和应用要求，为隧道施工工程师提供参考和指导。
本规程适用于隧道施工的超前地质预报，包括地质勘探、地质预报、监测预警等方面。
2. 技术目的隧道施工超前地质预报技术的目的在于通过地质勘探、地质预报和监测预警，准确预知隧道施工过程中可能遇到的地质灾害和地质构造，为施工进度的合理安排和工程安全的保障提供技术支持。
通过超前预报，可以减少施工风险，提高施工效率，降低工程成本。
3. 技术原则3.1 安全第一原则隧道施工超前地质预报技术应以工程安全为首要原则。
在预报过程中应注重数据的准确性和可靠性，避免因预估结果不准确而引发事故。
3.2 综合利用原则隧道施工超前地质预报技术应综合利用各种信息源，包括地质勘探、地质调查、岩石力学测试、地震监测等多种手段，以提高预报的准确性和可靠性。
3.3 动态监测原则隧道施工超前地质预报技术应采用动态监测手段，不断跟踪地质情况的演变过程，及时发现异常变化和潜在地质灾害，为施工决策提供及时有效的依据。
3.4 风险评估原则隧道施工超前地质预报技术应结合地质风险评估，对可能遇到的地质灾害进行预测和评估，从而在施工过程中采取相应的风险控制措施。
4. 技术方法4.1 地质勘探方法地质勘探是隧道施工超前地质预报的基础工作。
应综合分析地质、水文、地震等信息，选择合适的勘探方法，包括钻孔、探槽、地震勘探等，获取地下地质和水文信息。
4.2 地质预报方法地质预报是根据地质勘探资料和现场观测，对隧道施工过程中可能发生的地质灾害进行预测。
包括：•对地质构造进行分析，判断其对施工的影响；•对围岩的岩性、结构、变形特性等进行预测；•对可能遇到的地质灾害进行识别和评估。
【施工】超前地质预测预报措施
【关键字】施工超前地质预测预报措施在隧道施工过程中我单位将高度重视地质超前预报工作，探明前方地质情况，对可能发生的地质灾害做出预测，以便和设计单位一起修改设计和确定有针对性的施工方案，在人员、设备、材料等各方面作好充分的准备，最大限度的减少地质灾害的发生。
①、预报的重点内容：预测开挖面前方的地质情况，围岩整体性、岩层走向、软弱破碎带在前方的位置和对施工的影响，地下水活动情况等。
②、预报方式：SIR-2000地质雷达、工程地质类比、掌子面超前钻孔预报等。
超前地质预报施工流程图见下图。
超前地质预报施工流程③、超前地质预报设备配备根据各隧道工程地质条件，采用红外线探测仪、地质雷达、超前钻孔探测等综合地质预报技术，预测开挖工作面前方一定范围内的工程地质。
由地质预报队具体负责超前地质预报工作，主要资源配置见下表。
超前地质预报主要设备配置表④、地质预报计划施工过程中必须将超前地质预报纳入施工工序管理，做到先探测、后施工，不探测不施工。
实施计划总的思路是：长期预报和短期预报相结合，采用红外探水连续实施，地质雷达进一步强化、补充和验证，加大超前水平钻探和孔内数码成像的力度，加强常规地质综合分析，根据地质预报结果，经专业人员进行分析研究后，拟定相应对策以指导施工。
多管齐下，力争把发生地质灾害的机率降至最低。
地质超前预报计划见表4-13。
⑤、预报方法A、地质素描地质素描预测法分为岩层岩性及层位预测法、条带状不良地质体影响隧道长度预测法以及不规则地质体影响隧道长度预测法三种。
地质超前预报计划表对掌子面已揭露出的岩层进行地质素描（观察岩石的矿物成分及其含量，结构构造特征和特殊标志），给予准确定名，测量岩层产状和厚度。
测量该岩层距离已揭露的标志性岩层或界面的距离，并计算其垂直层面的厚度。
将该岩层与地表实测地层剖面图和地层柱状图相比，确定其在地表地层（岩层）层序中的位置和层位。
依据实测地层剖面图和地层柱状图的岩层层序，反复比较分析，最终推断出掌子面前方一定范围内即将出现的不良地质在隧道中的位置和规模。
超前地质预报安全风险分析
超前地质预报安全风险分析一、施工超前地质预报风险评估内容和手段1.突水突泥预报掌子面前方是否存在突(涌)水和突泥隐患，探明其位置、规模、性质，预测可能的突(涌)水量大小，评价其影响。
运用地质分析法预测全洞段可能的突(涌)水、突泥位置及规模，运用TSP实施长期预报，重点运用地质雷达、瞬变电磁、红外探水实施短期预报，运用超前钻探及经验法，准确预测突(涌)水、突泥位置和规模。
2.断层破碎带预报断层的位置、宽度、产状和性质，判断是否为充水断层，并判断其稳定性。
运用地质分析法预测全洞段的断层及破碎带位置及规模，运用TSP实施长期预报，运用地质雷达实施断层及破碎带的短期辅助预报，运用超前钻探准确预测断层及破碎带位置和规模。
3.岩溶预报掌子面前方一定范围内有无岩溶发育段，并查明其范围、规模、性质。
运用地质分析法预测全洞段的岩溶位置及规模，运用TSP和陆地声纳实施长期预报，运用地质雷达实施岩溶短期预报，运用超前钻探准确预测岩溶位置及规模。
4.围岩类别及稳定性预报掌子面前方的围岩类别，判断其稳定性，提供变更设计、调整支护类型、确定二次衬砌时间的建议等。
运用地质分析法预测全洞段的围岩类别及桩号，运用TSP实施长期预报。
二、超前地质预报方法地质工作是隧道预报工作的前提，探明址区的地质条件是开展预报的核心。
按照前期勘察资料，通过补充地质调查对隧址区的地层成分、构造以及水文条件等有总体的了解。
隧道超前地质预报的地质工作主要包括隧道风险靶段分级、超前开挖隧道的地质编录及隧道三维地质模型构建等。
1.隧道风险靶段分级按照地层岩性、地质构造、水文地质条件、岩体透水性、风化程度、隧道埋深、断面大小、涌水量预测等因素对隧道风险等级实施划分，划分的目的是具体分区隧道隐患的分布范围，以便采取有效地预报手段，建立相应的预警机制和防范手段，确保施工安全。
按照风险靶段分级的原则，将隧道按照风险危害划分为四个等级（其中一级为突水、突泥的最高风险等级）。
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地质超前预报的方法
□文/汝郴隧道监控项目部 曾雄鹰
目前，常用的隧道长期(长距离)超前地质预报的方法主要有地面
地质调查法，断层参数预报法和TRT、TSP、HSP 等仪器探测方法；常
用的隧道短期(短距离) 超前地质预报的方法主要有掌子面编录预测
法，不良地质前兆法和地质雷达、红外线超前探水等仪器探测法。各
种预报手段和方法都有其各自的适用范围和特点，其中TSP 超前探测
是目前预报距离最长、适用范围最广、预报效果最好的超前预报手段
和方法。
1、TRT 超前探测技术
TRT 层析扫描超前预报系统可采用多种地震源产生沿隧道和采
矿口传播的信号，这些信号在岩体性质发生改变的地方反射，被用来
描述隧道和采矿口前方及其周围的三维结构图。TRT6000 层析扫描超
前预报系统是用来指导隧道施工、地层绘图、采矿、地下水文和地质
测量、填埋物的描绘和定位、判断地下危险物移动的新一代超前预报
系统，它采用了业界独有的层析扫描成像及用捶击产生地震波的技
术，从而提高了数据采集效率、降低了操作难度而且使图像更易于
理解，更有利于缺陷诊断。TRT6000 超前预报系统是一个优化的、由
硬件和软件组成的测量系统。
2、TSP 超前探测技术
TSP（Tunnel Seismic Prediction）是瑞士安伯格测量技术公司
于20 世纪90 年代初期开发研制的一套超前预报系统设备，该系统采
用地震波反射原理，能长距离地预报隧道施工前方的地质变化，如断
层破碎带和其它不良地质带，其准确预报范围为掌子面前方100～
150m。现如今TSP 超前地质探测系统在瑞士、德国、法国等发达国家
的隧道施工中，已经得到了广泛的应用，尤其是在采用TBM 施工时，
利用TSP 进行超前探测地质情况，更是在隧道施工过程中不可缺少的
工序。
1996 年， 我国铁道部隧道工程局首次引进TSP202 应用于深圳
中东部供水水源隧道、梅坎铁路松南隧道、内昆线闸上隧道、朱嘎隧
道等。近年来，TSP技术也越来越得到中国的工程技术人员广泛认同，
并成功地应用于秦岭铁路隧道、株六铁路复线、渝怀铁路部分隧道工
程、青海公伯峡水电站导流洞、云南元墨高速公路以及山西雁门关公
路隧道等几十个工程中。在工程的施工实践中也发挥了重要作用。
TSP 探测技术产品开发经历了TSP202 和TSP203 两代产品。与第
一代产品TSP202 相比，TSP203在硬件设计和软件设计等方面都作了
很大的改进，其软件编程除了考虑了于Windows 视窗的兼容性之外，
还特别强调了软件的智能化和评估结果输出的灵活性，使探测工作更
加灵活、便捷。下表对TSP202 和TSP203 测量系统的主要特征和配置
作了比较。
3、TGP 超前预报系统
这也是地震反射波技术的一种应用，犹如光波在镜面发生反射一
样，岩体中传播的地震波在断层构造破碎带、不同岩性接触带、软弱
岩层带、以及岩溶发育带等界面发生反射、绕射和散射，发生波型变
换、衰减、干涉等现象，本系统详细分析解译这些地质信息，实现对
上述不良地质的超前地质预报。
隧道内地震波的传播环境为三维条件，设想在六面是镜面的空间
内你的图像将会如何？隧道内的反射波传播远比地面复杂。需要采用
全波列震相分析、偏振归位与空间归位等多项新处理技术，实现界面
成像。采集与控制的电路安装在防静电、防电磁干扰、防水的美国进
口精密仪器箱体，TGP 超前预报系统采用三分量精密高保真的接收传
感器，采取弹性波偏移归位、极化偏振、和空间等相关技术提取地质
信息，通过分析反射点的分布形态判断地质病害的类型；通过纵、横
波资料的差异性，分析地质病害的性质；结合隧道施工地质调查，总
结规律，提高预报准确性。