深埋特长隧洞TBM施工超前地质预报关键技术研究

为攻克滇中引水工程施工建设中涉及的环境、工程、水文地质等难题,降低施工安全风险,确保工程建设顺利实施,通过TBM搭载式SAP超前探测、TBM搭载式TIP超前探测、超前钻探探测等方法,结合地质勘察资料,有效解决香炉山隧洞TBM工况下地质条件复杂、施工干扰多、复杂电磁干扰等技术应用问题。研究表明,TBM搭载式SAP超前探测方法对于隧道内节理、裂隙、断层破碎带等异常体有较好的探测效果;TBM搭载式TIP超前探测方法采用多同性源阵列型新观测模式,提高了抗旁侧干扰能力与超前探测能力。研究结果表明,对比已有的超前预报手段,TBM搭载式SAP法、TBM搭载式TIP法和超前钻探法相结合的方式,可避免因使用单一预报方法而出现的探不准等问题。     

盾构/TBM隧道DOSO系统超前地质预报应用

自1825年世界第1台盾构机诞生以来,盾构/TBM作为一种安全、高效的工程机械装备,提高了隧道建造技术水平,隧道及地下工程建设取得长足发展。盾构/TBM隧道施工中面临复杂地质环境,由于存在的异常地质体极易导致掌子面突水突泥、开挖面失稳,使盾构/TBM发生“栽头”“陷落”。为避免因地表沉降过大或坍塌引发的盾构/TBM隧道施工风险,应采取科学有效的方法对盾构前方进行超前地质预报。在贵阳地铁3号线四方河—皂角井区间盾构/TBM隧道施工中采用双震源重叠地质预报观测系统（DOSO系统）进行超前地质预报,在左、右线共开展9次超前地质预报试验研究,结合盾构/TBM总掘进推力、掘进速度、掘进扭矩,以及渣土采样、开仓检查等手段对预报结果进行验证。验证结果表明,DOSO系统能提高隧道超前地质预报效率与结果的准确性,可为盾构/TBM掘进及类似工程超前地质预报提供参考。     

概论岩溶或地质复杂隧道隧洞地质灾害超前预报技术

概略论述了岩溶或者地质复杂隧道隧洞广义的施工地质灾害超前地质预报技术,其中包括TSP探测解译、断层参数预测法预报隧道断层和地面不良地质体投射法等3种长期超前地质预报新技术,包括地质雷达探测解译、掌子面编录预测法、不良地质前兆预测法等3种短期超前地质预报新技术,还包括施工地质灾害监测、判断和警报新技术.     

隧道超前地质预报中几个问题的探讨

基于宜万铁路复杂岩溶隧道超前地质预报的进展和效果,重点讨论了以下几个方面的问题:(1)超前地质预报是隧道勘察阶段的综合勘探在施工阶段的延续,用以解决在勘察阶段没有或不能查明的工程地质问题;(2)超前地质预报用于重点查明大型的、能引起严重地质灾害的不良地质问题;(3)超前地质预报的工作内容包涵了地质素描、水文观测、超前探测等多项内容;(4)超前地质预报中应注意的一些问题:目的、探测方法选择、分辨率、围岩变更和时效性等。     

TSP法超前预报数据分析及探测技术研究

研究目的:由于隧道是地下修建的线状结构物,围岩状况较复杂,再受勘察技术的限制,在设计阶段完全准确地判断前方地质条件很难做到。盲目施工会造成塌方、涌水、涌泥、有害气体等地质灾害或安全事故,因此在施工阶段开展有效的监控量测和超前地质预报工作非常必要,利用观测和超前预报结果及时修正设计和施工方法使之适合实际的围岩状况,确保施工的安全性和经济性。目前隧道施工过程中完善地质工作也是我们迫切要解决的问题之一。本文通过对几条铁路部分隧道超前地质预报数据分析及探测技术进行深入研究。研究结论:(1) TSP法对能给施工带来安全隐患的断层、软弱的含煤地层及采空区、岩溶强烈发育区、含水体、节理裂隙发育区等的预报是比较准确的;(2)目前TSP法还不能对溶洞的形态、含水体的含水量及水压、煤层的瓦斯含量等进行准确判断;(3)在埋设接收器导管时应采用环氧树脂或锚固剂进行耦合,绝不能采用黄油进行耦合,只有这样才能保证P波—纵波、SH波—横波、SV波—横波的正常接收;(4)由于物探方法的多解性及间接性(通过围岩的物性参数来推测围岩的结构)的影响,TSP法只能对掌子面前方的物探异常进行定性和半定量解释,为了使物探地质解译更准确,需要用少量的超前水平钻探(含加深炮眼探测)进行验证或多种物探手段结合建立综合超前地质预报体系;(5)本研究成果可为岩质隧道超前地质预报的精确判译提供参考。     

胶州湾海底隧道综合超前地质预报与注浆方案选择

研究目的:胶州湾海底隧道为我国在建的第二条海底隧道,隧道围岩复杂多变,地下水与海水有水力联系,其中海域段穿越10条断层破碎带,断层破碎带及其影响带内围岩破碎、裂隙水发育,如何准确探测不良地质体及对其进行有效处理,是保证隧道安全如期建成的关键,因此,对不同地质体应采取有针对的地质预报和处理措施.研究结论:(1) 根据地质风险分析结果,采取了针对性的综合超前地质预报技术,保证了探测方法的合理性和结果的可靠性;(2) 为了准确探测不良地质体,建立了完善的超前探测程序和管理方式;(3) 根据超前探测结果结合水量和水压大小,提出了注浆堵水方案选择标准及效果评价方法,保证了安全经济地处理不良地质体.     

对隧道施工地质超前预报工作的反思与探讨

研究目的：寻找在隧道施工地质超前预报实践中存在的问题和预报重点,理清现阶段施工地质超前预报工作思路。研究方法：通过对隧道施工地质问题的回顾与地质预报工作现状调查,对主要的几种隧道施工超前地质预报手段及特点进行归纳,从手段和方法上对存在问题进行分析。研究结果：得出了隧道施工超前地质预报的工作重点是灾害性地质的预报,应结合地质理论对工程安全稳定性进行评价后作出,而不仅仅停留在对不良地质体的探测上;提出了地质超前预报纵、横向探测范围的建议值。研究结论：地质预报工作是信息化施工的延伸,预报应考虑施工过程在地质体上的作用,探测技术可尝试对开挖面前方地质体工程特性进行监测与控制等观点;提倡制定地质预报规程,统一作业水平,建立地质预报评价体系,进行多手段、多方法的协同预报思路。     

TSP法隧道超前地质预报技术研究与应用

长大隧道无法绕避部分不良地质问题而面临着更为复杂的工程地质和水文地质环境,这对隧道施工过程中的防灾减灾和超前地质预报工作提出了更高要求.采用隧道综合超前地质预报技术,通过二十余条铁路线的上百座高风险隧道(近2000 km)超前地质预报实践,在总结经验教训的基础上,开展了隧道掌子面前方超前地质预报物探成套技术研究.结合大...     

新型隧道超前地质预报方法与技术研究

研究目的:结合地球物理勘探的各种排列装置讨论隧道施工三维地质灾害形状体的探测方法,并以108国道南村隧道工程为例详细介绍综合参数超前地质预报的工作方法、装备以及现场取得的实际效果.研究结论:通过对隧道施工综合参数以及空间超前地质预报方法和技术进行探讨,并结合课题组研发的USEP21型综合预报装备和大量的模拟实验、现场试验研究,得出:(1) 复杂地质条件下隧道施工超前地质预报最佳的"综合参数"为"波速+电阻率";(2) USEP21系统结合了地下工程施工的具体特点,受现场场地条件的影响小,已取得一系列成功的试验成果,它在隧道及地下工程建设中将有广泛的应用前景;(3) 综合参数和空间预报的技术、方法、理论是超前地质预报的必然趋势;(4) 以角度偏移的空间多分量探测装置是地下工程超前探测的最佳方法.     

隧道施工超前地质预报可靠性研究

研究目的:隧道施工超前地质预报的可靠性一直困扰着工程技术人员,预报结果的准确与否,预报信息的精准程度对隧道施工非常关键.如果能正确认识现有预报方法与技术存在的问题,将有利于不断提高预报的技术水平.本文针对影响超前地质预报可靠性的几个主要影响因素展开论述,分别从预报方法、解释判译、空间定位、波速确定及探测能力等方面指出目前常见预报方法存在的问题与局限性.研究结论:(1)目前的大多数预报方法都具有局限性,需正确认识和分析预报结果;(2)复杂地质条件下隧道施工超前地质预报应进行综合预报,组合多种方法,相互印证与补充;(3)综合参数和空间预报理论、方法与技术可提高预报的可靠性和精度.     

超前地质预报在翔安海底隧道中的应用

研究目的:本研究旨在提高超前地质预报的精度和加快隧道施工进度,准确地预报出隧道掘进前方不良地质体的规模与位置,在施工中最大程度地减少工程投入和人员伤亡,同时也为今后隧道的超前地质预报提供有意义的借鉴.研究结论:得到一个精度高的预报结果需要满足以下条件:(1) 在丰富的地质知识基础上需要对隧道所在地的地质构造及不良地质体进行现场地质调研,在此基础上应用各种物探方法进行定量预报和相互验证.利用物探方法探测时,首先要得到准确的现场探测数据.(2) 在数据处理过程中需要处理人员有丰富的物探知识,能够正确确定各种参数的数值.(3) 解译时要求解译人员有丰富的地质知识能够消除物探结果的多解性.     

TSP 203在隧道施工中的应用

研究目的:太行山隧道地形地质条件极为复杂,工期紧。为确保工期,加快施工速度,本文通过对隧道超前预测预报技术TSP 203的使用方法、工作内容、工作程序和数据分析方法的研究,以达到TSP 203能够迅速、准确地探明隧道前方的工程地质和水文地质情况的目的。研究结论:TSP 203能够准确地预测隧道前方100～150 m处围岩地质体的性质、位置和规模,特别是溶洞、断层和破碎带等不良地质。隧道施工通过TSP 203超前地质超前预测预报系统提前预知隧道前方围岩情况,可减少隧道施工的盲目性,避免隧道施工过程中可能的重大不良地质或灾害地质发生,进而有效地防止工程事故,加快施工进度。     

HSP声波反射法地质超前预报在西秦岭特长隧道TBM施工中的应用

HSP超前地质预报系统作为一种先进的声波反射法工程地质超前预报技术,具有安装方便、易于操作、可实时准确探测施工前方地质情况等特点,在兰渝铁路西秦岭特长隧道TBM332-336掘进机上应用,取得了很好的效果,可供同类工程参考。     

TSP超前地质预报系统在水平层状砂泥岩黄土地区的应用

采用TSP超前地质预报系统可以准确预报隧道工作面前方100～200 m范围内的围岩变化情况,为后续的施工提供参考。本文把TSP系统在太中银铁路魏家楼隧道不良地质灾害探测中的结果同开挖结果进行比较,说明TSP超前地质预报准确,确保了隧道的施工安全。     

岩溶地区隧道超前地质预测预报技术

以某岩溶隧道的施工为例,介绍岩溶隧道超前地质预测预报技术,采用常规地质法、TSP203地质预报、地质雷达、地质钻探等组成的综合超前地质预报系统,对隧道工作面前方、环向四周、隧底等不良地质进行探测,确保隧道施工安全.     

瓦窑坡隧道岩溶地质超前预报

研究目的:瓦窑坡隧道地质条件非常复杂,处于构造剥蚀中低山区,地表溶蚀强烈,存在岩溶、冲沟浅埋段和破碎带等不良地质现象。为预防隧道塌方、突泥、突水等事故,迫切需要提高超前地质预报在岩溶隧道预报中的精度。研究结论:(1)本研究以地质法为基础,TGP206地质超前预报系统为主要手段,预报了溶洞类型、位置及规模;(2)地震反射法适用于预报长距离范围内的不良地质体的构造轮廓;(3)地质震达主要适用于短距离内的地质预报。     

综合超前地质预报在玉磨铁路复杂地质隧道的运用

玉磨铁路长大地质复杂隧道施工中采用了地质调查法、物探法、钻探法等多种手段进行超地质预报工作。本文详细阐述了前震旦系昆阳群围岩突水突泥段、岩溶区、岩盐段、弱胶结砂岩段、有害气体段的超前地质预报探测路线、方案、模式及侧重点,并列举实例进行具体说明。结果表明：（1）总结提出长大地质复杂隧道的超前预报应采用多种手段相互结合、相互印证的模式开展预报工作;（2）地质调查法是基础,综合分析工作是重点;动态调整地质复杂程度分级;动态调整探测手段和技术要求;（3）超前地质预报工作不仅要探明不良地质体降低施工风险,为隧道开挖确定围岩级别、设计参数、工程措施提供依据,而且也要为全隧施工组织优化和确保工期提供有利支撑等观点。     

隧道反射地震法超前探测研究

隧道施工地质超前预报是在地下工程施工过程中,采用一些方法或手段预测掌子面前方一定范围内存在的不良地质体或地质界面的位置、性质和规模,为安全、快捷、持续施工采取防范措施提供可靠的依据。本文在详述隧道反射地震法超前探测原理的基础上,分析地下全空间情况下,震源与接收点之间的地震波场运动关系,讨论观测系统的优化设计方案,较全面地总结隧道反射地震法超前预报时距曲线规律。同时开发一套隧道反射地震法超前探测数据处理系统(TRSP1.0),该系统涵盖波形处理、正演模拟、成像处理和岩石动力学参数提取等功能模块,给出合理的处理流程。通过理论模型和实际数据测试验证,取得较理想的效果。     

七步法超前地质预报在高铁岩溶隧道中的应用

为了降低岩溶隧道施工风险,基于地质调查法、多种物探法和超前钻探法相结合的综合超前地质预报方法,并在此基础上设计岩溶隧道“七步法”超前地质预报方案,用于探测岩溶隧道的工程、水文地质条件。在张吉怀高铁永顺隧道的实际应用表明,该方法可精准定位掌子面前方不良地质体空间范围与位置,提高预报精准度,降低施工安全风险,同时方便技术人员进行系统自检,查漏补缺。研究结果表明,“七步法”超前地质预报实现了多方法、多属性、多角度、多探测长度的综合预报目标,可较好地解决岩溶超前预报难的问题,为岩溶隧道的安全施工提供技术支持。     

超前地质预报在棋盘石岩溶隧道中的应用

研究目的:岩溶隧道因其复杂性、多变性和不确定性成为隧道施工中最容易发生突水、突泥等地质灾害的地方.目前难以准确预报出隧道前方不良地质体的具体类型、位置、规模,为了最大程度地减少岩溶隧道施工中造成的工程投入和人员伤亡,迫切需要提高超前地质预报在岩溶隧道预报中的精度.研究结论:应用地质知识分析了棋盘石隧道出水溶洞的特点、力学性质,推测得知左侧壁存在溶洞的位置及规模;应用地质雷达对左侧壁及隧底进行了探测,探测结果显示左侧壁确实存在一个规模较大的溶洞,与地质知识推断结果大致相符,只是位置上有一些偏差,分析了产生偏差的原因;扎实的地质知识和必要的物探设备是做好超前地质预报工作必须具备的两个条件.