隧道工程第二章隧道工程地質(zhì)環(huán)境及圍巖分級(jí)

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1、『第二章▎隧道工程地質(zhì)環(huán)境及圍巖分級(jí)2『2.2▎施工地質(zhì)超前預(yù)報(bào)『2.3▎巖體的基本工程性質(zhì)隧道工程SUIDAOGONGCHENG『2.4▎圍巖分級(jí)『2.1▎隧道工程地質(zhì)調(diào)查與勘測『2.2▎施工地質(zhì)超前預(yù)報(bào)施工地質(zhì)超前預(yù)報(bào):就是利用一定的技術(shù)和手段收集隧道所在巖體的有關(guān)資料，并運(yùn)用相應(yīng)的地質(zhì)理論和災(zāi)害發(fā)生規(guī)律對(duì)這些資料進(jìn)行分析、研究，從而對(duì)施工掌子面前方巖體情況及成災(zāi)可能性做出預(yù)報(bào)?？睖y設(shè)計(jì)階段投入所限,勘察精度不夠,導(dǎo)致設(shè)計(jì)與實(shí)際不符時(shí)有發(fā)生,由此造成的地質(zhì)災(zāi)害給隧道施工和運(yùn)營帶來極大的危害；勘測設(shè)計(jì)階段的地質(zhì)預(yù)估預(yù)評(píng)價(jià)是對(duì)隧道所處

2、地質(zhì)背景的宏觀把握，不可能做出微觀的把握；復(fù)雜長隧道的地質(zhì)變化對(duì)施工方法及工期有決定性影響；施工地質(zhì)超前預(yù)報(bào)的必要性『2.2▎施工地質(zhì)超前預(yù)報(bào)作用（施工開挖）引起地質(zhì)的變化只有在施工期才能顯現(xiàn)出來；施工期需要對(duì)地質(zhì)定量的評(píng)價(jià)而非定性；積累經(jīng)驗(yàn)提高隧道施工地質(zhì)超前預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率和水平及建立隧道工程完整地質(zhì)資料的需要。實(shí)例：日本東海道干線舊丹拿隧道（長7.84km）1981年開工后曾遇到高壓涌突水，致使該隧道建設(shè)工期達(dá)16年之久；日本的萬之瀨川引水隧道（8.2km），在施工中出現(xiàn)嚴(yán)重涌突水，致使5次改變施工方案，延誤工期近2年；而國內(nèi)的一些煤

3、礦瓦斯爆炸、隧道塌方事故也多見報(bào)道，例如宜萬鐵路的馬鹿箐隧道、野三關(guān)隧道巖溶突水事故等?！?.2▎施工地質(zhì)超前預(yù)報(bào)斷層及其影響帶和節(jié)理密集帶的位置、規(guī)模及其性質(zhì)；軟弱夾層（含煤層）的位置、規(guī)模及其性質(zhì)；巖溶發(fā)育位置、規(guī)模及其性質(zhì)；不同巖類間接觸界面位置；采、廢棄礦巷分布及其與隧道的關(guān)系；工程地質(zhì)災(zāi)害可能發(fā)生的位置和規(guī)模；隧道圍巖級(jí)別變化及其分界位置；不同風(fēng)化程度的分界位置；不良地質(zhì)體（帶）的成災(zāi)可能性；隧道涌水位置、水壓及水量；隧道圍巖級(jí)別變化及其分布。施工地質(zhì)超前預(yù)報(bào)的內(nèi)容『2.2▎施工地質(zhì)超前預(yù)報(bào)地質(zhì)超前預(yù)報(bào)的方法目前國內(nèi)外超前地

4、質(zhì)預(yù)報(bào)手段分為：常規(guī)地質(zhì)法、超前導(dǎo)坑預(yù)報(bào)法、超前鉆探預(yù)報(bào)法、物探方法四種。常規(guī)地質(zhì)法：包括地質(zhì)素描法、地層分界線及構(gòu)造線地下和地表相關(guān)性分析法、地質(zhì)作圖法、數(shù)碼成像、技術(shù)位移向量分析法等。最基本方法。主要根據(jù)掌子面地質(zhì)條件，如巖體結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀及其發(fā)育狀況、巖體破碎程度、巖石的變質(zhì)程度等的變化趨勢，結(jié)合地表地質(zhì)調(diào)查結(jié)果，預(yù)報(bào)隧道掌子面前方存在的斷層、不同巖類間的接觸界面、隧道前方圍巖的穩(wěn)定性及失穩(wěn)破壞形式等。它是其它隧道施工期地質(zhì)超前預(yù)報(bào)方法的基礎(chǔ)?！?.2▎施工地質(zhì)超前預(yù)報(bào)超前導(dǎo)坑預(yù)報(bào)法：包括平行導(dǎo)坑法、正洞導(dǎo)坑法。利用已有隧道地質(zhì)資料

5、進(jìn)行與已有隧道平行的施工隧道的地質(zhì)預(yù)報(bào)，根據(jù)超前施工的平行隧道或?qū)Э铀龅刭|(zhì)情況推測隧道將遇到怎樣的地質(zhì)情況則是隧道施工期地質(zhì)預(yù)報(bào)的一種重要方法，特別是當(dāng)兩平行隧道間距較小時(shí)預(yù)報(bào)效果更佳。超前鉆探預(yù)報(bào)法：包括深孔水平鉆探、5～8m加深炮孔探測及孔內(nèi)攝影。超前水平鉆孔法是最直接的方法。通過鉆孔鉆進(jìn)速度測試和鉆孔巖芯的觀察及相關(guān)試驗(yàn)獲取掌子面前方巖石（體）的強(qiáng)度指標(biāo)、可鉆性指標(biāo)、地層巖性資料、巖體完整程度指標(biāo)及地下水狀況等直接資料。國內(nèi)主要在水工隧道（洞）工程中，國外已較為普遍。不僅可以確定隧道掌子面前方地質(zhì)情況，而且可以起到探水的作用。

6、『2.2▎施工地質(zhì)超前預(yù)報(bào)『2.2▎施工地質(zhì)超前預(yù)報(bào)超前水平鉆探場景『2.2▎施工地質(zhì)超前預(yù)報(bào)物探方法：包括地震波反射法、聲波反射法、地質(zhì)雷達(dá)、紅外探測、跨孔CT、高分辨率電法、聲監(jiān)測法、電測法、核磁共震法、陸地聲納法、TRT真地震反射成像技術(shù)、水平聲波剖面法(HSP)、TST超前預(yù)報(bào)技術(shù)、地震負(fù)視速度法、TGP12超前預(yù)報(bào)技術(shù)等。TSP超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)預(yù)報(bào)原理：TSP(TunnelSeismicPrediction)超前預(yù)報(bào)系統(tǒng)是利用地震波在不均勻地質(zhì)體中產(chǎn)生的反射波特性來預(yù)報(bào)隧洞掌子面前方及周圍臨近區(qū)域的地質(zhì)情況。該法屬多波多分量

7、探測技術(shù)，可以檢測出掌子面前方巖性的變化，如不規(guī)則體、不連續(xù)面、斷層和破碎帶等。『2.2▎施工地質(zhì)超前預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)采集時(shí)通過依次激發(fā)隧洞一邊側(cè)墻等間隔炮孔，產(chǎn)生以波形式向周圍方向的能量傳遞，從掌子面前方任一波阻抗差異界面反射的信號(hào)及直達(dá)波信號(hào)將被2個(gè)三分量檢波器接收，該過程所需時(shí)間約1小時(shí)。然后利用TSPwin軟件處理可得P波和S波波場分布規(guī)律，最終顯示掌子面前方與隧道軸線相交的反射同相軸及其地質(zhì)解譯的二維或三維成果圖。由相應(yīng)密度值，可算出預(yù)報(bào)區(qū)內(nèi)巖體物理力學(xué)參數(shù)，進(jìn)而可劃分該區(qū)圍巖工程類別。解譯技術(shù)很關(guān)鍵！『2.2▎施工地質(zhì)超前預(yù)報(bào)首次

8、引進(jìn)的TSP202預(yù)報(bào)設(shè)備TSP203+超前地質(zhì)預(yù)報(bào)儀操作資料處理(dispose)『2.2▎施工地質(zhì)超前預(yù)報(bào)TGP12隧道地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)TGP12（SWS）儀器和處理系統(tǒng)是TSP系統(tǒng)的一種，由中鐵西南院研制，比較TSP2