超前地質(zhì)預報技術(shù)在巖溶隧道施工中的應用
更新時間:2021-04-10 17:51
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一、工程概況
本標長隧道1座,單洞累計長度4556米,設計車速:80 km/h,雙洞分離式隧道建筑限界凈寬10.25m,隧道限界凈高5.0m。
官舟隧道為分離式長隧道,隧道左洞起訖樁號為:ZK30+765-ZK33+060,長2295米,隧道右洞起訖樁號為:YK30+800-YK33+061,長2261米。
二、彈性波(TSP203)法簡介
(一)彈性波(TSP203)法:利用人工激發(fā)的地震波在不均勻地質(zhì)體中所產(chǎn)生的反射波特性來預報隧道開挖工作面前方地質(zhì)情況,用于劃分地層界線、查找地質(zhì)構(gòu)造、探測不良地質(zhì)體的厚度和范圍。
?。ǘ┏暗刭|(zhì)預報概念及特點:超前地質(zhì)預報是在隧道開挖時,對掌子面前方的圍巖與地層情況做出超前預報。
三、超前地質(zhì)預報原理
TSP和其它地震反射波方法一樣,采用了回聲測量原理。地震波在巖石中以球面波形式傳播,當遇到巖石物性界面(如斷層、巖石破碎帶和巖性變化等)時,一部分地震信號反射回來,一部分信號透射進入前方介質(zhì)。反射的地震信號被檢波器接收,反射信號的傳播時間和反射界面的距離成正比,故而能提供一種直接的前方不良地層的數(shù)據(jù),再通過專用軟件的分析處理,判讀出前方的地質(zhì)狀況。
四、超前地質(zhì)預報方法綜合應用
?。ㄒ唬┩ㄟ^已有的地質(zhì)、水文資料總結(jié)統(tǒng)計后對圍巖范圍做出一定的預判,確定出容易出現(xiàn)巖溶溶洞的范圍。
?。ǘ┟恳话倜鬃鲆淮蜹SP,進一步確定掌子面前方圍巖情況,精確圍巖段落,將不好的圍巖段落進行判別。
(三)根據(jù)地質(zhì)調(diào)查法和TSP分析得到的數(shù)據(jù)對掌子面進行開挖,在到達預測圍巖情況較差段落時使用地質(zhì)雷達法對前方圍巖情況進行再次探測,準確確定掌子面前方是否有溶洞。
?。ㄋ模┤绻_挖到掌子面附近存在大量滲水時,或使用地質(zhì)雷達探測到掌子面前方出現(xiàn)大型溶洞,掌子面前方大型溶洞如果距離較遠采用超前水平探孔,如果距離較近采用加深炮孔進行探測。
?。ㄎ澹┤绻_挖到掌子面附近存在大量滲水,且使用各種探測手段均出現(xiàn)上下貫通型溶洞時,先使用地質(zhì)雷達進行探測如果下方出現(xiàn)溶洞就采用地質(zhì)鉆對下方溶洞進行探測。
?。┨綔y目的:1、探測是否有溶洞出現(xiàn);2、探測溶洞大??;3、探明溶洞中是否有充填物;4、探明是否為地下暗河,探明是否會出現(xiàn)突水突泥的情況,提前做好預警;5、探明掌子面前方地質(zhì)情況。
五、超前地質(zhì)預報實施方案
隧道施工過程的地質(zhì)超前預報預測,主要是根據(jù)地表和已經(jīng)開挖的隧道的地質(zhì)調(diào)查和各種探測方法取得的資料,以及地質(zhì)推斷法預測開挖工作面前方一定長度范圍內(nèi)圍巖的工程地質(zhì)條件。如:地面地質(zhì)調(diào)查法、洞身地質(zhì)素描法、鉆速測試法、鉆探孔法、涌水量觀測、有害氣體預測、巖體結(jié)構(gòu)面量測和圍巖變形觀測。物探測試主要有TSP法、地質(zhì)雷達法。
預測時根據(jù)地質(zhì)條件的不同,采用一種或幾種方法組合綜合預報,以工程地質(zhì)法(包括圖析法及地質(zhì)素描法)進行超前宏觀預報為前提,結(jié)合TSP203超前地質(zhì)預報系統(tǒng)、地質(zhì)雷達、超前探孔、經(jīng)驗法等綜合手段,分長期預報、中期預報、短期預報三個階段對隧道巖體特征、斷層、涌水等不良工程地質(zhì)進行超前預測預報:
采用TSP系統(tǒng)與地質(zhì)分析法相結(jié)合進行長期(長距離)(>80m范圍)地質(zhì)預報;采用儀器和鉆孔進行30~80m距離的中期地質(zhì)預報;利用臺車鉆孔和地質(zhì)雷達、紅外探測儀相結(jié)合,進行距離小于30m的短期地質(zhì)預報;采用在鉆爆循環(huán)中加深(4m)3~5個炮孔進行掌子面前方4m范圍的下一循環(huán)的探測。結(jié)合掌子面地質(zhì)素描預測法進行掌子面作業(yè)影響區(qū)域內(nèi)的當前地質(zhì)預報。
對物探異常區(qū)采用鉆孔進行驗證,以便指導施工。
六、超前地質(zhì)預報應該預防的問題
(一)TSP彈性波反射法連續(xù)預報時,須進行搭接預報,前后應重疊10米以上,保證不出現(xiàn)漏測區(qū)域及驗證上次預報結(jié)論。
?。ǘ┎捎脻摽足@連續(xù)預報時,鉆孔深30~50米,前后兩循環(huán)鉆孔應重疊5~8米。
七、官舟隧道超前地質(zhì)預報方法設計
八、預報成果的提交
每次檢測后1天之內(nèi)提交最終技術(shù)報告,報告內(nèi)容包括:不良地質(zhì)體的性質(zhì)、位置和規(guī)模;圍巖類別及相關(guān)參數(shù);提出相應的技術(shù)措施與可行性建議。報告成果及時向現(xiàn)場技術(shù)人員進行交底,與現(xiàn)場技術(shù)人員保持密切聯(lián)系,并且隨著隧道的開挖對預報成果進行驗證,改進探測布置,提高預報的準確率。
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