地质雷达在岩溶隧道地质超前预报中的应用

岩溶地区隧道施工中对掌子面前方一定范围的地质情况进行超前预报是保证隧道施工安全的关键。六宜高速公路共有33座隧道,均处于岩溶地区。在建设过程中均采用了地质雷达对隧道进行全程跟踪超前地质预报,针对地质雷达的特点,总结了地质雷达岩溶预报的规律,一共揭露岩溶灾害不下数百起,有效的指导了岩溶隧道施工。文章以加底峒隧道为例,具体阐述了SIR-20型地质雷达系统的基本工作原理及其在岩溶隧道超前地质预报中的测试方法,并针对岩溶预报雷达图像进行了具体的解译。     

隧道施工超前地质预报信息融合技术GPT现场试验研究

采用隧道施工超前地质预报地震散射场、围岩电磁场、介质温度场探测及正反演方法及其信息融合技术,针对岩溶地区隧道地质特点研究建立了基于信息融合的隧道施工超前地质预报技术GPT及其工作流程,通过数值模型试验、现场试验和实际隧道施工开挖对比方法,论证本文提出的岩溶隧道超前地质预报技术方法的准确性和可靠性。     

岩溶隧道超前地质预报几种主要物探方法的选择与实践

超前地质预报的物探方法有多种,由于岩溶发育空间分布的复杂性和岩溶含水介质充填物的多样性,单一的超前地质预报方法都具有局限性,如何针对岩溶的地球物理特征,选择适用的地质预报物探方法,以提高预报成果的准确度非常必要。通过对TSP法、地质雷达法、瞬变电磁法等超前地质预报主要物探方法工作原理、有效探测距离和地球物理特征等进行分析,论述岩溶隧道超前地质预报方法的理论依据和方法选择。以九景衢铁路何家隧道为例,详细论述施工过程中采用的几种主要超前地质预报方法以及组合方法,通过对比分析,验证和总结几种主要物探方法预报成果的适用性和准确度。实践成果表明： 1）单一的超前地质预报方法都具有局限性,难以应对岩溶隧道的复杂地质条件和施工高风险,需采取“三结合”措施,选取不同的超前预报方法作为组合方法,相互验证。2）TSP法未能对是岩溶还是断层破碎带进行区分,必须结合其他方法,进行对比验证才能区分; TSP法+地质雷达法长短结合探测方法,是一般简单岩溶隧道通用的组合。3）瞬变电磁法在岩溶隧道探测中效果明显,判译解释准确度高,适合大型岩溶强发育地段; 超前水平钻+瞬变电磁法+地质雷达法+水文监测地质预报组合,是复杂岩溶隧道超前地质预报可采用的有效组合。叠加超前水平钻与瞬变电磁剖面图进行分析,能详细分析出岩溶的空间分布和形态特征。     

岩溶发育机理研究在隧道岩溶超前预报中的应用

在岩溶地区修建隧道过程中进行岩溶超前预报,其必要性和重要性是毋庸置疑的。岩溶发育机理研究属于地质超前预报方法中地质分析法的范畴,其在隧道岩溶超前预报中同样发挥着基础指导作用。介绍岩溶隧道超前地质预报的任务以及岩溶发育机理的研究现状,并以长乐山隧道为例,对其进行岩溶发育分布规律研究,在此基础上有的放矢进行相应的探测预报,并综合解释探测结果及取得的良好预报效果。     

综合超前预报方法在岩溶区隧道不良地质体探测中的应用

岩溶区隧道施工过程中易发生涌水突泥等灾害事故,为保证岩溶区隧道的施工安全,降低施工灾害发生的概率,施工前有必要对隧道进行超前预报。依托湖北省保宜高速公路尚家湾隧道,通过地质分析研究了尚家湾隧道的岩溶发育特征,利用 TSP超前预报系统和地质雷达等物探手段对尚家湾隧道的地质缺陷体进行了探测,并结合短距离钻探进行对比分析,探测结果与现场实际揭露情况基本吻合。综合采用 TSP 超前预报系统和地质雷达可较为精确预报岩溶区隧道的不良地质,其预报手段可供类似工程借鉴。     

TSP203系统在岩溶地区超前地质预报中的应用

TSP203系统是由瑞士Amberg测量技术公司自主研发出来的新一代超前地质预报系统,采用该系统可以准确预报隧道工作面前方150~250m的围岩情况,为安全快速施工提供依据。本文通过在宜万铁路齐岳山隧道和平钟高速公路木冲隧道进行的超前地质预报工作,详细介绍TSP203系统在我国中南、西南岩溶地区超前地质预报工作中的应用情况。     

探地雷达在岩溶区隧道超前地质预报中的应用研究

超前地质预报技术在岩溶区隧道施工中具有非常重要的作用,在探讨电磁理论和岩溶形成机理的基础上,开展了岩溶区隧道内超前地质预报工作,分析了不同岩溶区不良地质的波形特征以及不同干扰源的典型波形,并提供了有效的解决方法,同时准确进行了岩溶区隧道超前地质预报,研究可为类似工程数据的准确解译积累经验并提供参考。     

五龙山隧道出口段岩溶地质预报技术探讨

五龙山隧道出口可溶岩与非可溶岩交界地段直至出口洞门,岩溶非常发育。综合隧道施工地质条件,选择“以地质法为基础、以HSP声波反射法为主要手段的综合物探技术”实施地质超前预报,并配合采用TSP203系统和地质雷达法。通过几个典型实例的分析,探讨了岩溶综合地质预报技术的应用情况。     

五龙山隧道施工岩溶地质预报综合技术

五龙山隧道中部穿越区域岩溶发育.采用"以地质法为基础、以HSP声波反射法为主要手段的综合超前预报技术",对五龙山隧道工程施工进行地质超前预报.实践证明该综合预报技术的实施是成功的.     

TSP203系统与注浆技术在岩溶隧道中的应用

为了保证岩溶洞地区隧道施工安全,基于TSP203系统对隧道岩溶的发育情况进行分析,准确及时地对岩溶裂隙进行了超前预报,运用超前帷幕注浆堵水施工技术穿越了众多不良地质段,为类似工程的施工提供了借鉴     

隧道施工不良地质探地雷达超前探测全波形反演研究

为了解掌子面前方不良地质体赋存状况,保障工程施工安全,提出基于全波形反演的探地雷达隧道超前探测数据解译方法。首先,考虑隧道典型不良地质类型,建立溶洞、岩体裂隙和岩体破碎带等数值模型,进行正演模拟分析,总结典型不良地质体的地质雷达正演响应特征。其次,基于全波形反演方法对正演模拟数据进行处理,得到最优的相对介电常数分布,分析反演结果,并总结其相较于正演剖面图解译的优势。研究结果表明,全波形反演可以得到探测区域相对介电常数的较准确分布,得到的不良地质体形态与真实情况较为一致,成像效果明显优于原始雷达剖面图,提高了对不良地质体进行判断的直观性和准确性。     

岩溶隧道瞬变电磁三维超前探测技术研究

针对岩溶发育地区隧道开挖时现有地质预报技术对岩溶突水较难做出准确预测的问题,设计出大断面三维多匝小回线瞬变电磁探测技术。依据岩溶发育特点,采用数值模拟方法对隧道掌子面前方25 m和50 m处不同体积富水溶洞进行模拟,研究掌子面前方不同距离和规模的低阻异常体瞬变电磁响应特征。基于数值模拟结果,在张吉怀铁路古丈隧道岩溶发育段进行探测验证,结果表明： 1）溶洞模型在二维视电阻率等值线断面图上25 m和50 m处形成闭合、视电阻值小于60 Ω·m的低阻区,低阻区与设计的模拟体的位置和范围一致; 2）大断面三维多匝小回线瞬变电磁探测三维显示结果与现场实际揭露情况基本吻合,采用该技术能够准确预报掌子面前方17~30 m、隧道两侧20 m到隧道中轴线的充泥含水溶洞。     

岩溶隧道突泥机制与防治技术研究

为规避和降低岩溶隧道的突泥风险,采用归纳分析方法总结岩溶与隧道的位置关系,基于力学分析方法揭示岩溶隧道的突泥机制和主要影响因素,并以贵都高速公路九条龙隧道突泥现场实例,对突泥事故原因、处理方案和防治措施展开论述。得出以下结论:1)岩溶与隧道的位置关系可划分为隧道周围存在岩溶、隧道整体穿越岩溶和隧道部分穿越岩溶3种类型;2)从宏观和微观2个方面揭示岩溶隧道的突泥机制,其宏观机制是指岩溶隧道不同的突泥类型,其微观机制是指地下水对地层的小尺度物理力学作用;3)针对岩溶隧道不同工程地质特征,应重视工程勘察和隧道施工作业中的超前预报,采用合理的开挖方法和超前支护措施,规范施工作业流程,预防岩溶隧道突泥事故的发生。     

鹰嘴岩隧道右线岩溶处理技术

超前地质预报有助于提前了解掌子面前方围岩结构变化及可能的地质灾害情况,制定针对性的施工对策,修正施工方案以避免险情发生。鹰嘴岩隧道右线借鉴岩溶超前预报结果,采取小导管超前支护,I18工字钢架加强支护,清除岩溶洞穴内充填物,对溶腔进行回填处理,并预留排水通道的方法,以消除隐患。     

适于TBM施工的HSP法实时预报技术设计与实现

为实现TBM施工隧道的实时地质预报,以TBM刀盘滚刀破岩震动作为震源的HSP法地质预报技术为基础,通过分析TBM施工工艺与机身结构特点,对HSP系统硬件和软件进行优化设计,使其小型化、自动化和智能化,并搭载于TBM上进行智能控制。在TBM掘进过程中,首先,通过隧道轮廓位置的检波器连续或高频次地采集地震反射波信号; 然后,经系统软件对数据的自动处理,实时获取掌子面前方地层反射特征参数图谱; 其次,通过智能识别技术完成对不良地质反射界面的有效拾取与判识; 最后,实现不良地质的探测。通过对适于TBM施工的HSP法实时预报技术进行优化设计,实时探查前方地层不良地质(体)位置、规模与性质,为TBM的高效施工起到一定的推助作用。     

云桂线富宁隧道围岩分级变更分析

为提高隧道勘察围岩分级的准确性,减小施工阶段围岩变更率,对云桂线富宁隧道围岩分级变更进行分析,主要结论与建议如下： 1）造成该隧道围岩分级变更的主要原因是物探解译不准、岩溶发育、岩体层间挤压破碎和地下水发育,其中物探解译不准的原因有异常段飘移、断层破碎带解译过宽及解译错误等; 2）岩溶发育造成的变更量也较大,应重视可溶岩段围岩分级的确定,避免出现长段高围岩分级; 3）因岩体层间挤压破碎及地下水发育造成的围岩变更率一般较小,需在施工阶段结合超前地质预报进行变更; 4）地质条件复杂的长大深埋隧道采用可控源音频大地电磁法是适宜的,但应解决物探解译过程中存在的问题,布置钻孔对物探异常区进行验证,提高解译精度; 5）目前采用的综合勘察手段仍是确定铁路隧道围岩分级的主要方法,施工中应重视超前地质预报及施工地质工作。     

中天山隧道超高水压富水破碎带施工方法研究

为解决南疆吐库二线中天山隧道出口钻爆法反坡施工中突遇的超高压涌水施工难题,采取超前地质预报和隧道涌水量、水压及连通性测试,预测前方地质情况以及涌水变化规律。针对掌子面前方超高水压富水破碎围岩,结合现场施工情况,对超前注浆堵水、涌水掌子面直接排水、隧道进口施工降压泄水洞等方案进行比选,最终确定了超前注浆堵水施工方案,成功突破了中天山隧道6.3 MPa超高压富水破碎段施工,确保了隧道的施工安全。     

齐岳山隧道岩溶发育特征与溶洞处治技术研究

为解决复杂岩溶隧道溶洞处治难题,以利万高速公路谋道连接线工程齐岳山隧道为依托,调研隧道施工过程中揭露的26处溶洞,分析溶洞的发育规模、充填特性、含水特性、发育位置与地质成因,采用数值模拟的方法研究特大型溶洞对隧道围岩变形的影响规律,通过案例分析探讨隧道不同位置溶洞处治技术。结果表明： 1）隧道揭露中型溶洞最多,大型溶洞次之,小型和特大型溶洞最少,揭露溶洞多为无充填或部分充填的干溶洞,发育位置主要集中于掌子面; 2）隧址区气候和水文地质条件利于岩溶发育,但由于隧道高程较高,地下水位接近或低于隧道设计标高,未揭露含水溶洞; 3）溶洞与隧道交接部位隧道围岩位移量最大,需加强支护; 4）形成隧道不同位置、不同规模溶洞的处治技术与原则并应用到工程实际中,后期运营结果证明溶洞处治效果良好。 溶洞处治应建立规范化超前探测、标准化处治流程、模块化处治技术及针对性处治方案。     

地质雷达在南会隧道超前地质预报中的应用

在隧道施工中通常会遇到诸如围岩坍塌、岩溶涌水等地质灾害,施工前进行超前地质预报,能够最大程度地降低地质灾害对工程的影响。以太行山高速公路南会隧道工程为例,研究了施工中应用地质雷达超前预报技术,较为成功地预报出掌子面前方出现的富水、裂隙带等情况,确保了隧道的施工安全。