• 根据上述超前预报结果，现场采用了相应 的处理措施，避免了突水事故的发生，减 少施工支出2300万元。
3、不可溶性岩地区含水构造裂隙预测
——浙江台缙公路苍岭隧道含水构造预测
• 苍岭隧道于隧道左线发生的突水。突水首 先在掌子面的左上拱角的施工钻孔处发生， 具有一定的承压性，水质清澈，无泥沙等 物质。为了保证隧道施工的安全，对掌子 面前方进行了超前地质预报。
• 采用的手段：
工程地质调查 TSP-203超前预报探测 超前水平钻
工程地质调查和超前钻孔结论
• 根据现场工程地质调查，该段围岩是不溶于 水的凝灰岩。 • 控制性的构造是在现代构造应力场的作用下， 发生张性变化的、延伸很长的剪性节理。 • 超前钻孔中涌出的地下水干净不含杂质，水 明主要深深留作用形成的裂隙水。
国外安伯格 TSP203
TGP12隧道地质超前预报系统的接收传感器
三分量精密高保真的性能，保证地震波信息采集
TGP 型预报仪器采用进口减震包装箱
TGP 型预报仪器采用进口减震包装箱
• TGP观测布置与采集技术
4个接收孔的布置
2个接收孔的布置
炮检互换方式
空间相关归位
TGP采集技术
• 激发 激发孔充水 产生高频波 激振力强 降低管波干扰
安装炸药
少量炸药开路触发方式 克服雷管延时误差
爆炸孔水柱
• 3）地质雷达超前探测
地质雷达(Ground Penetrating Radar,简称GPR) 方法是一种用于探测地下介质分布的广谱电磁技 术。一套完整的地质雷达通常由雷达主机、超宽 带收发天线、毫微秒脉冲源和接收机以及信号显 示、存贮和处理设备等组成。
TSP-203+超前地质预报系统采集的SV波速分布图
综合探测成果示意图
④ 最后根据上述超前预报结果， 进行了溶洞连同性试验： • Ⅰ、现在迂回导坑进行注浆止水，然后观 测正洞和平导的出水情况。 • Ⅱ、然后再在平导进行注浆止水，然后观 测正洞和迂回导坑的出水情况。
由此方法断定该溶洞的水流方向是 由平导经正洞流向迂回导坑。
为下一步的超前地质预报工作 打下一个坚实的基础
2、伴随工程的超前地质预报
1）TSP-203+超前地质预报探测 • 工作原理
地震反射波技术（Tunnel Seismic Prediction） 即TSP技术。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。
TSP-203超前预报探测结论
• 通过分析在隧道掌子面前方存在一个明显 的构造节理面。其影响宽度25m——35m。 • 赋存裂隙水的主要位置正好处于该构造断 裂的上盘下部。 • 现在所涌出的地下水是受该构造控制的构 造节理带中所赋存的地下水。 （距主断裂构造37m，距掌子面7m）
TSP-203+超前预报探测系统P波波速分布图
• 现有的设备有代表性的有： TSP（202、203、203+）超前预报系统、
2）TSP-203+超前地质预报探测的组成
TSP203系统组件标准测量图示意图
TSP203+超前预报系统钻孔示意图
TSP-203+超前预报探测系统前5步的处理流程图
TSP-203+超前预报探测系统后6步的处理流程图
雷达检测工作原理示意图
TX-RX 600MHz 天线
TX-RX 1600MHz 天线
㈡ 超前物探探测
• 4）超前水平钻
超前水平钻孔示意图
超前水平钻孔剖面示意图
三、超前地质预报的应用工程实例
• 1、强风化带可溶性岩中隐伏含水构造预测 • 2、可溶性岩中隐伏含水溶洞预测 • 3、不可溶性岩地区含水构造裂隙预测
2、可溶性岩中隐伏含水溶洞预测
——宜万铁路野三关隧道岩溶预测
• 在隧道掘进超前水平钻探测的过程中，发现了含 有黑色细纱地下水喷射而出，为了保证隧道施工 的安全，对掌子面前方进行了超前地质预报。
• 采用的手段：
工程地质调查 TSP-203超前预报探测（多个掌子面进行） 超前水平钻
建立其工程地质模型
1、强风化带可溶性岩中隐伏含水构造预测实例 ——云雾山隧道含水溶腔的超前预测探测
• 由于右线发生突泥事故，为了保证左线的 施工安全，特对左线掌子面前方进行超前 地质预报。
• 采用的手段：
工程地质调查 TSP-203超前预报探测 物质场—空间场分析法
右线突泥形成的地面陷穴
云雾山隧道现代构造应力场与主要褶皱构造 关系示意图
遂渝高速公路某隧道突泥所淤塞的隧道
遂渝高速公路某隧道突水引起的设备损坏
3、现有的技术条件
• 成熟的传统工程地质方法
对于工作区的岩石、构造、地下水有一个初步 的了解。
• 各种先进的超前预报设备
主要有包括TSP、TGP、地质雷达、超前水平钻、 红外探水、地表浅层物探技术在内的设备大量使用。
• 日益完善的超前地质预报体系
TSP-203+超前地质预报系统采集的P波速分布图
云雾山隧道超前地质预报物质场预测单元示意图
云雾山隧道超前地质预报空间场预测单元示意图
云雾山隧道TSP-203+超前地质预报预测单元示意图
云雾山隧道隐伏含水构造超前地质预报预测 单元示意图
• 根据上述超前预报结果，现场采用了相应 的处理措施，避免了突泥事故的再次发生， 减少施工支出1700万元。
主要是各种解译技术、分析技术的成熟。
二、超前地质预报的常用技术
1、工程区内的宏观地质调查
主要是常规的工程地质工作
2、伴随工程的超前地质预报
• • • • TSP超前预报技术 TGP超前预报技术 地质雷达探测技术 超前水平钻
1、工程区内的宏观地质调查
• 隧道隧洞所在地区不良地质宏观预报，
① 以深入的地面地质调查为基础， ② 通过区域不良地质分析方法， ③ 宏观预报洞体施工可能遇到的不良地质类型、 规模、大约位置和方向， ④ 宏观预报施工地质灾害的类型和发生的可能性。
谢谢大家 请大家多提宝贵意见
• ③由TSP-203超前预报探测资料可以探得再 掌子面前方，隧道中线的下10m的范围内， 发现3个较大型椭圆形波速降低区，降低幅 度达到21%～30%，初步推断为岩溶不良地 质构造，且均与隧道斜交 ，其距离掌子面 的距离和超前水平钻的距离折算后相吻合。
TSP-203+超前地质预报系统采集的P波速分布图
TSP-203+超前预报探测系统P波波速分布图
TSP-203+超前预报探测系统SH波波速分布图
TSP-203+超前预报探测系统SV波波速分布图
2）TGP 仪器系统 工作原理
•
TGP型仪器与配套设备
隧道地质超前预报仪器系统
TGP12型预报仪器主机
采集与控制的电路安装在防静电、防电磁干扰、防水的美国 进口精密仪器箱体内。具有强抗干扰和适应隧道恶劣环境的性能
施工离不开超前地质预报，需要高 水平的超前地质预报
2、现在工程的地质条件的特点
工程地质环境越来越复杂 各种地质灾害越来越频发 人员物质损失越来越严重
为了防治地质灾害，保证施工 安全，需要高水平的超前地质预报
ห้องสมุดไป่ตู้
宜万铁路某隧道特大突水事故照片
宜万铁路某隧道特大突水事故照片
宜万铁路某隧道突水
宜万铁路某隧道突水引起的山体滑坡
• 宏观预报是施工地质灾害超前预报不可或 缺的基础、是第一道工序。这其中设计资 料是十分重要的。
工程区内的宏观地质调查主要包括
•
• • • • •
地层地质调查 地质构造调查 水文地质调查 岩溶地质调查 煤系及软弱底层地层调查 岩浆岩侵入体调查
寻找不良地质的的识别标志
•① •② •③ •④ 地层岩石方面的标志 地下水方面的标志 构造方面的标志 物探方面的标志
• ①由地表和隧道围岩均为可溶性岩石，结 合该地区的地质构造，可初步推断该地区 具备隐伏岩溶发育条件。
施工区地表岩溶地貌
施工 区地 表岩 溶地 貌
• ②由超前水平钻资料超前水平钻探获得的 含有表面被黑色腐殖质包裹的细沙的地下 水，可以初步断定掌子面前方有外源性的 地下水，且地下水的赋存空间较大，积水 较深。
TSP-203+超前预报探测系统SV波波速分布图
• 根据上述超前预报结果，现场在施工中采 取了相应的措施，减少经济损失560万元。
四、结论
• 超前地质预报能够为施工提供重要的信息， 但不是决定施工方案的唯一标准。 • 超前地质预报可以对原设计进行修订和补 充，但不能够取代原设计。
• 超前地质预报可以成为施工中重要的一个 环节，但不是决定工程成败的全部。
超前地质预报技术的 研究及应用
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超前地质预报技术
一、超前地质预报的重要性 二、超前地质预报的常用技术 三、超前地质预报的应用工程实例
四、结论
一、超前地质预报的重要性
1、由现在工程的特点决定的 2、由现在工程的地质条件决定的 3、由现有的技术条件决定的
1、现在工程的特点
施工的难度越来越大 施工的要求越来越高 施工的工期越来越紧 施工的单价越来越低