福仁山高风险隧道超前地质预报方案(编辑修改稿)

福仁山高风险隧道超前地质预报方案(编辑修改稿)内容摘要：

应研究既有区域地质、工程地质资料，必要时到地表补充测绘，以达到对整个地区地质情况有一个比较全面和深刻的认识，可溶岩分布情况、构造发育情况、地表水系发育情况、当地最低侵蚀基准面标高、岩溶大概发育几层、每层大概标高、哪一层对工程影响最大等。 通过对这些资料的分析和把握，制定预报预案，针对不同地段的地质情况进行地质预报重要性分级，不同级别的地段采取不同的预报手段，以达到既预报准确又节省有限预报资源的目的。 根据地质灾害对隧道施工安全的危 害程度，分为以下四级： A 级：存在重大地质灾害隐患的地段，如大型暗河系统，可溶岩与非可溶岩接触带，软弱、破碎、富水、导水性良好的地层和大型断层破碎带，特殊地质地段，重大物探异常地段，可能产生大型、特大型突水突泥地段，诱发重大环境地质灾害的地段以及高地应力、瓦斯、天然气问题严重的地段以及人为坑洞等。 B 级：中、小型突水突泥地段，较大物探异常地段，断裂带等。 C 级：水文地质条件较好的碳酸盐岩及碎屑岩地段、小型断层破碎带，发生突水突泥的可能性较小。 D 级：非可溶岩地段，发生突水突泥的可能性极小。 根据不同的地质灾 害分级，针对不同类型的地质问题，选择不同的方法和手段开展超前地质预报。 不同地质灾害地段的预报方式为： A 级预报：采用地质分析法、 TSP 隧道地震波反射法、地质雷达、红外探测、超前水平钻探等手段进行综合预报。 首先以地质分析法进行长距离预测预报，然后采用中长距离 TSP 和一种或几种短距离物探方法相结合进行预报，同时进行多孔超前钻探探查。 B 级预报：采用地质分析法、 TSP，辅以红外探测、地质雷达，进行必要的超前水平钻孔。 当发现局部地段工程地质条件较复杂时，按 A 级要求实施。 C 级预报：以地质分析法为主。 对重要的地质（ 层）界面、断层或物探异常地段可采用 TSP 进行探测，必要时采用红外探测和超前水平钻孔。 D 级预报：采用地质分析法。 新建西安至成都铁路西安至江油段（陕西境内）站前工程（ XCZQ5标段 ） 【福仁山高风险隧道超前地质预报方案 】 中国水利水电第十四工程局有限公司 13 在岩溶发育的灰岩地区，由于岩溶发育的复杂性，应采用 A 级预报方式。 （ 2）长距离预报 长距离预报主要采用地质分析法，根据地面测绘和其它基础资料对隧道通过区的地质界线、地层岩性、地质构造、围岩级别、储水构造、富水规模、岩溶发育规律及特征、其它不良地质及特殊地质发育情况进行长距离、宏观预测预报，预报距离一般在掌子面前方 200m 以上，并根据揭示的情况进行不断的修正。 地质分析法，包括地质素描法、地层分界 线及构造线地下和地表相关性分析法、地质作图法等。 （ 3）中长距离预报 中长距离预报是在长距离预报的基础上采用 TSP、深孔水平钻探等对掌子面前方 30～200m 范围内的地质情况作进一步的预报，如溶洞、暗河的位置、规模、充填情况等作较为详细的预报。 在复杂地段应增加 TSP 预报次数， TSP 每次预报有效长度 100m 左右，需连续预报时前后两次应重叠 10m 以上，以便前后两次重复地段对比分析，另随着预报距离的增大，地质异常带的位置和宽度误差也在增大。 （ 4）短距离预报 短距离预报是在中长距离预报的基础上采用掌子面素描、红外探 测、地质雷达和超前钻孔等方法进行预报，比如掌子面前方 30m 范围内有无水、在哪个方位有水、掌子面处地层岩性、地质构造及岩溶发育情况等，对以上判断可能有突泥、突水和其它有害地质情况的地段进行钻孔验证。 超前地质预报的实施方法 隧道施工超前地质预报以地质分析（地质调查、地质素描、几何作图、块体坐标作图、赤平投影作图）、 TSP 长距离探测、红外探水、地质雷达超前探测手段贯通为主；褶皱核部及其它地质异常地段，采用超前地质钻孔验证；泥灰岩地段，根据开挖揭示岩溶发育程度，必要时采用地质雷达检底。 方法见下表： 新建西安至成都铁路西安至江油段（陕西境内）站前工程（ XCZQ5标段 ） 【福仁山高风险隧道超前地质预报方案 】 中国水利水电第十四工程局有限公司 14 隧 道施工超前地质预报方法 序号 隧道 内容 隧道里程段 备注 1 地质调查 （平方公里） 隧道中线两侧各 500～ 1000m， 进出口各延伸 200m 2 地质素描（米） 全隧道 、斜井、出口横洞和平导 3 TSP（次） 隧道 主洞范围 4 红外探水（次） 隧道 主洞范围 5 地质雷达超前 探测（次） 隧道 主洞范围 6 超前地质钻孔 （延米） 设计图纸中的地质段落 7 地质雷达检底 （测线米） 视需要 地质调查 （ 1）调查目的 核对勘测资料，掌握隧道所在地区的地层岩性、地质构造、 不良地质及水文地质情况，为隧道超前地质预报提供方向性的依据。 （ 2）调查范围 根据勘察单位提供的隧道工程地质图，调查范围主要为隧道进出口及隧道中线两侧各 500～ 1000m 的范围。 （ 3）调查内容 1）地层岩性 主要调查地层的地质时代、岩层厚度、层间结合程度、岩层产状、岩性、岩石硬度、风化程度等。 2）地质构造 主要调查断层、破碎带及节理裂隙特征。 断层的产状、性质、破碎带宽度、破碎带新建西安至成都铁路西安至江油段（陕西境内）站前工程（ XCZQ5标段 ） 【福仁山高风险隧道超前地质预报方案 】 中国水利水电第十四工程局有限公司 15 的成分、破碎带的含水情况以及与隧道的关系。 节理裂 隙的组数、产状、间距、充填物质、延伸长度、张开度及节理面的起伏情况，节理裂隙的组合状况。 3）不良地质 主要调查隧址内滑坡的性质、规模、以及对隧道的影响。 采空区的分布、规模及巷道充填情况。 4）地下水的特征 调查隧道范围内的泉水、井水、水塘、水库、沟水、河水及其水量、水文、水质的变化等。 地质素描 隧道开挖后及时记录隧道洞身和掌子面地质情况的一种方法，它是地质调查的细化和补充，隧道开挖爆破后通过地质素描手段，及时查看掌子面地质情况，修正设计阶段的地质信息， 通过地质分析，可以预测隧道前方地质情况。 经 工程地质类比预测隧道前方小于 10m 的地质状况并为其它超前地质预报方法提供基础资料。 进行地质素描前，先搜集隧道前期的勘察设计地质资料，初步了解区域地质和附近大地构造单元及其特征，以及工程范围内的地层岩性、围岩类别、地下水发育特征等。 地质素描，应在隧道作业每一开挖循环后立即进行，观察中发现围岩条件恶化时，应立即采取相应处理措施；观察后及时绘制开挖工作面地质素描图、填写开挖工作面地质状态记录表。 （ 1）素描内容 1） 地层岩性 地层地质时代、岩层厚度、层间结合程度、岩层产状、岩性、岩石硬度、 各类岩脉也应对其岩性、出 露位置、宽度、接触关系、破碎、风化程度等进行描述。 2） 地质构造 开挖围岩受地质构造影响程度、延伸性、表面粗糙度、张开性、风化、破碎程度等进行描述，特别是岩体范围内出现的断层、节理、裂隙、软弱夹层等重点进行地质描述。 断层应对其位置、产状、性质、破碎特性、宽度等一一观测和描述；节理裂隙，特别是贯通性节理的产状密度、延伸情况、节理面现状等也要仔细量测和统计。 使用地质罗盘仪对岩层产状要素（包括岩层的走向、倾向和倾角）的测量，具体方法如下图： 新建西安至成都铁路西安至江油段（陕西境内）站前工程（ XCZQ5标段 ） 【福仁山高风险隧道超前地质预报方案 】 中国水利水电第十四工程局有限公司 16 ① 岩层走向的测定 岩层走向是岩层层面与水平面交线的方 向也就是岩层任一高度上水平线的延伸方向。 测量时将罗盘长边与层面紧贴，然后转动罗盘，使底盘水准器的水泡居中，读出指针所指刻度即为岩层之走向。 因为走向是代表一条直线的方向，它可以两边延伸，指南针或指北针所读数正是该直线之两端延伸方向，如 NE30 度与 SW210 度均可代表该岩层之走向。 ② 岩层倾向的测定 岩层倾向 ——是指岩层向下最大倾斜方向线在水平面上的投影，恒与岩层走向垂直。 测量时，将罗盘北端或接物觇板指向倾斜方向，罗盘南端紧靠着层面并转动罗盘，使底盘水准器水泡居中，读指北针所指刻度即为岩层的倾向。 假若在 岩层顶面上进行测量有因难，也可以在岩层底面上测量仍用对物觇板指向岩层倾斜方向，罗盘北端紧靠底面，读指北针即可，假若测量底面时读指北针受障碍时，则用罗盘南端紧靠岩层底面，读指南针亦可。 ③ 岩层倾角的测定 岩层倾角是岩层层面与假想水平面间的最大夹角，即真倾角，它是沿着岩层的真倾斜方向测量得到的，沿其它方向所测得的倾角是视倾角。 视倾角恒小于真倾角，也就是说岩层层面上的真倾斜线与水平面的夹角为真倾角，层面上视倾斜线与水平面之夹角为新建西安至成都铁路西安至江油段（陕西境内）站前工程（ XCZQ5标段 ） 【福仁山高风险隧道超前地质预报方案 】 中国水利水电第十四工程局有限公司 17 视倾角。 野外分辨层面之真倾斜方向甚为重要它恒与走向垂直，此外可用小石于使之在层面上滚动 或滴水使之在层面上流动，此滚动或流动之方向即为层面之真倾斜方向。 测量时将罗盘直立，并以长边靠着岩层的真倾斜线，沿着层面左右移动罗盘，并用中指搬动罗盘底部之活动扳手，使测斜水准器水泡居中，读出悬锥中尖所指最大读数，即为岩层之真倾角。 岩层产状的记录方式通常采用下面的方式：既方位角记录方式，如果测量出某一岩层走向为 310176。 ，倾向为 220176。 ，倾角 35176。 ，则记录为 NW310176。 ／ SW∠ 35176。 或 310176。 ／ SW∠ 35176。 或 220176。 ∠ 35176。 野外测量岩层产状时需要在岩层露头测量，不能在转石 (滚石 )上测量，因此要区分露头和滚石。 区别露头和滚石，主要是多观察和追索并要善于判断。 测量岩层面的产状时，如果岩层凹凸不平，可把记录本平放在岩层上当作层面以便进行测量。 3） 不良地质 滑坡体的性质及对隧道的影响。 采空区巷道充填情况以及与隧道的关系。 4） 地下水的特征 出水点位置、水量、水压、水温、水色、悬浮物（泥砂等）测定；出水点和地质环境（地层、构造、岩溶、暗河等）的关系；与地表相关气象、水文观测；洞内涌水与地表径流、降雨的关系；必要时进行水样分析。 5） 围岩变形破坏情况 开挖段围岩发生坍方、掉块、岩爆等现象的位置、性质、形态、规模作详细记 录，必要时附上工程处理措施。 有条件时使用数码相机、摄影等工程地质数据采集和编录系统，做到图文并茂。 不良地质体在被揭露之前往往表现一些明显或不明显前兆标志，预示着隧洞即将临近不良地质体，因此，仔细观察、描述开挖石渣、洞壁结构面及岩层形态、量测结构面及岩层特征参数，是正确进行超前地质预报的关键。 一些不良地质体的前兆标志： ①断层破碎带：节理裂隙组数及密度剧增、岩石强度降低、出现压裂岩、破碎岩、岩石风化相对强烈、泥质含量增多等。 ②突水、突泥：节理裂隙渗水量和组数增加、且常常含有泥质物或浑浊（常规钻爆新建西安至成都铁路西安至江油段（陕西境内）站前工程（ XCZQ5标段 ） 【福仁山高风险隧道超前地质预报方案 】 中国水利水电第十四工程局有限公司 18 法的炮孔 中的涌水量剧增、且夹有泥砂或碎石）等。 ③岩爆：“饼”状开挖石渣的数量增加、洞壁在短时间内出现“饼”状脱落体或出现“片邦”现象，以及轻微的岩石崩裂声等，严重时洞壁出现飞石。 （ 2） 围岩稳定性评价和预报 根据地质素描得到地层岩性、地质构造、不良地质、水文地质特征等，判定围岩完整性和围岩分级，结合勘察和地质调查取得的地质资料预测隧道前方地质情况。 （ 3） 资料提交 对掌子面进行描述，绘制地质素描图 ，将地质素描结果进行汇总提交，以指导下一步的施工。 技术人员 正在进行地质素描 超前地质预报 TSP203 超前地质预报系统是专门为隧道和地下工程超前地质预报研发的目前世界上在这个领域最。