11隧道超前地质预报作业指导书.docx
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1、超前地质预报作业指导书1、适用范围适用于新建北京至沈阳客运专线XXX标内娘盘山隧道(DK504+010-DK504+775)、大金沟隧道(DK511+300-DK512+180)的超前地质预报。2、超前地质预报的重要性在隧道工程修建过程中,由于前方地质情况不明,常常出现各种险情,例如塌方、涌水、岩爆、泥石流等地质灾害,这些问题的发生严重影响工程的进展,增加工程的造价,有时甚至会产生重大的事故。为了进一步查清隧道开挖工作面前方的工程地质与水文地质条件,指导工程施工的顺利进行;降低地质灾害发生的几率和危害程度,为预防隧道涌水、突泥(石)等灾害性事故及时提供信息,以指导施工单位高效安全施工,保证工期
2、和质量,避免事故损失,节约投资;并为正确选择施工方法、支护措施,优化工程设计及施工方案提供地质依据。因此在隧道施工过程中应对全隧道开展超前地质预报工作,并将其纳入正常的施工工序管理。3超前地质预报方法3.1地面地质调查地面地质调查或复查,可分为重点复查和全面调查两类。前者适用于地质勘察工作做得较好、精度较高的隧道,主要是少数长大隧道;后者适用于地质勘察工作做得较差、设计图纸与施工实践不符或严重不符的隧道,主要是占大多数的中长、中小隧道。地质调查(复查)的工作方法,不外穿越调查法和追索调查法两种。具体调查方法和工作步骤,则视调查对象而定。主要地质调查(复查)对象划分:(1)地层地质岩层层序、特殊
3、岩层(2)构造地质断层、破碎带、背斜、向斜(3)岩溶地质溶洞、暗河、岩溶陷落柱(4)瓦斯地质煤系地层调查(5)水文地质汇水区、泻水区、泉水分布隧道施工中需要的地面地质调查主要是地层地面地质调查和断层地面地质调查,下面分别说明两种地质调查的技术和工作方法3.2掌子面编录推测法主要是通过掌子面已揭露地质体(岩层、不良地质体等)进行观测与编录,对掌子面前方一定范围内可能出现的地质体及位置,对掌子面实见地质体向掌子面前方延伸情况进行有依据地推断。主要分为岩层及层位推断法、条带状地质体涉及隧道长度推断法和不规则地质体涉及隧道长度推断法三种。3.2.1岩层及层位推测法这是应用地表地质调查所取得的地表岩层层
4、序的规律和地表、地下(隧道)岩层层序基本对应出现的原理,在确认隧道掌子面揭露的岩层与地表某岩层为同一的前提下,推断掌子面前方一定范围内,将出现什么岩层和出现在什么位置。这种方法的关键技术是要依据掌子面揭露岩层的组成、结构构造特征、特殊标志等因素对该层岩石给予准确定名,确认它位于地表岩层层序中的位置和对应的层位。工作方法和步骤如下:对掌子面已揭露出的岩层进行地质编录(观测岩石的矿物成份、结构构造特征和特殊标志),给予准确定名,测量岩层产状;测量该岩层距离已揭露的标志性岩层或界面的距离,并计算其垂直层面的厚度;将该岩层与实测地层剖面图和地层柱状图相对比,确定其在地层(岩层)层序中的位置和对应的岩层
5、;依据实测地层剖面图和柱状图的岩层层序,结合TSP-202仪器探测的结果,反复比较分析,最终推断出掌子面前方一定范围内即将出现的岩层和在隧道中的里程(位置)。3.2.2条带状地质体涉及隧道长度推断法条带状地质体包括断层破碎带、各类围岩。推断其涉及隧道长度的实质是:利用掌子面揭露地质体的产状,单壁始见位置和地面地质调查法、长期(长距离)超前地质预报成果得出的该地质体厚度(宽度)资料,经过一系列的三角函数运算,求得该条带状地质体在两壁上下和拱顶的边界位置。其中的关键技术是要把地质体的真倾角换算成隧道剖面上的视倾角。3.2.3不规则地质体涉及隧道长度推断法不规则地质体,包括岩溶陷落柱、溶洞、暗河、淤
6、泥带等,其涉及隧道长度目前只能依据导洞中始见点的位置(或推测始见点的位置)和地质体的大约轮廓以及长期(长距离)超前预报的成果,作近似的推测。3.3地质前兆定量预测法地质前兆定量预测法即断层参数预测法,它是一种超前预报隧道断层及其与隧道断层相关的不良地质(溶洞、暗河、淤泥带等)的地质学方法23o其原理是根据断层形成的力学机制和地应力能量释放形式的基本理论,推断断层断距和断层破碎带的厚度必然与断层影响带和其所有组分宽度和强度之间有着事物本质上的联系,它们的相互关系可以用数学公式加以表达。依据断层参数预测法的原理,岩石强度降低带的开始点,恰好与I1节理带第In个密集带的开始点相吻合或位置接近;所以,
7、隧道断层预报的关键技术就是I1节理带第In带的辨认和始见点的确定。3.3.1辨认I1节理第HI带是所有I1节理集中带中最明显的一个带,它距第H带和第IV带都有一段明显的里程,孤立出现;它的强度(数量、间距和长度等)均明显大于第II带;第山带的中间,常有小断层(仍属于I1节理第In带组分)出现,而第I带和第II带基本无小断层;与第11带相比,它常按比例出现在固定的位置上,而第11带的位置是变化的;有些断层可以没有第IV带(甚至没有第II带);但是,决不会没有第HI带;个别情况下,某些断层的I1节理集中带,无论I、II、山、IV带,均以小断层出现。3.3.2始见点的确定在I1节理第In带中,若无小
8、断层出现(大多数应如此),则以第In带中的首次见到的第一条节理的中点对应位置作为始见点的里程;若第In带中偶尔出现小断层时(一般只有一条),则以小断层的中点对应的位置作为始见点的里程;有时第山带的第一条节理规模非常小(与其他第山带中内的I1节理相比较),只有2030cm长,且十分不明显;则以第山带内很明显的、至少长度大于Im的首先见到的I1节理中点对应位置,作为始见点的里程。3.4水平声波剖面预测法(HSP法)HSP法的基本原理是:向岩体中辐射一定频率的声波,当声波传播路径中存在两种不同介质界面时,声波将发生折射、反射,频谱特征发生变化,通过探测反射波信号,求得其传播特征后,便可了解前方的岩体
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