專項方案-超前地質(zhì)預(yù)報實施方案

新建鐵路西安至成都客運專線XCZQ-3標(biāo)段隧道超前地質(zhì)預(yù)報專項方案PAGE57-新建鐵路西安至成都客運專線XCZQ-3標(biāo)段隧道超前地質(zhì)預(yù)報專項方案新建鐵路西安至成都客運專線XCZQ-3標(biāo)段隧道超前地質(zhì)預(yù)報專項方案1-目錄第1章編制依據(jù) -1-第2章XCZQ-3標(biāo)段隧道概況 -2-2.1線路地理位置和路徑 -2-2.2沿線隧道分布及概況 -2-2.2.1范家溝隧道 -2-2.2.2魯家灣隧道 -3-2.2.3楊家灣隧道 -3-2.2.4羅家坪隧道 -3-2.2.5碉堡梁隧道 -4-2.2.6鄭家溝隧道 -4-2.2.7彭家灣隧道 -4-2.2.8曹家灣隧道 -5-2.2.9夏家灣隧道 -5-2.2.10石梯子隧道 -6-2.2.11芋兒溝隧道 -6-2.2.12沙溪壩隧道 -6-2.2.13仙女巖隧道 -7-第3章超前地質(zhì)預(yù)報的總體原則 -10-3.1開展綜合超前地質(zhì)預(yù)報的必要性 -10-3.2超前地質(zhì)預(yù)報的內(nèi)容 -10-3.3實施原則 -11-3.4綜合超前預(yù)報總體方案 -12-3.4.1預(yù)報分級 -12-3.4.2各隧道主要預(yù)報方案 -12-3.5綜合超前預(yù)報的工作流程 -17-3.6超前地質(zhì)預(yù)報頻率 -17-第4章TSP超前地質(zhì)預(yù)報實施方案 -19-4.1TSP法檢測原理 -19-4.2檢測儀器簡介 -20-4.3探測方法 -21-4.4測線布置 -22-第5章TRT超前地質(zhì)預(yù)報實施方案 -24-5.1TRT超前地質(zhì)預(yù)報基本原理及采用的儀器 -24-5.1.1TRT法基本原理 -24-5.1.2采用的儀器 -26-5.2TRT物探預(yù)測方法 -27-5.2.1傳感器的安裝 -27-5.2.2震源布置 -29-6.2.3藕合要求 -29-6.3處理結(jié)果解釋與評估 -29-第6章瞬變電磁儀超前地質(zhì)預(yù)報實施方案 -31-6.1瞬變電磁儀測試原理 -31-6.2采用的儀器 -32-6.3現(xiàn)場工作方式 -33-第7章地質(zhì)雷達(dá)超前地質(zhì)預(yù)報實施方案 -36-7.1地質(zhì)雷達(dá)檢測原理 -36-7.2檢測儀器簡介 -37-7.3測線布置 -38-第8章紅外探水實施方案 -40-8.1紅外探水原理 -40-8.2采用的設(shè)備 -40-8.3實施方案 -41-第9章超前水平鉆孔 -46-9.1基本原理 -46-9.2采用的設(shè)備及技術(shù)參數(shù) -46-9.3實施方案 -47-9.4地質(zhì)編錄 -50-9.5涌突水探測 -52-第10章超前地質(zhì)預(yù)報報告提交 -54-第11章施工安全及質(zhì)量保證措施 -55-11.1超前地質(zhì)預(yù)報安全保證體系工作制度管理 -55-11.2質(zhì)量保證體系工作制度管理 -55-第1章編制依據(jù)(1)《鐵路隧道超前地質(zhì)預(yù)報技術(shù)指南》(2)《高速鐵路設(shè)計規(guī)范（試行）》（TB10621-2009J971-2009）(3)《鐵路隧道工程施工技術(shù)指南》(4)相關(guān)隧道設(shè)計資料采用現(xiàn)行最新的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)以及國家或行業(yè)其他測量規(guī)范、強制性標(biāo)準(zhǔn)。

第2章XCZQ-3標(biāo)段隧道概況2.1線路地理位置和路徑西成客專位于陜西省和四川省境內(nèi)，新建線路北起西安樞紐，向南經(jīng)戶縣，越秦嶺后，經(jīng)洋縣至漢中，經(jīng)寧強越大巴山后入川，經(jīng)廣元市、劍閣縣、青川縣后進(jìn)入江油市，接入在建的成綿樂鐵路客運專線，線路全長508.773km，其中，陜西境內(nèi)西安北至陜川界線路長342.937km；四川省境內(nèi)川陜界至江油線路長165.836km。新建鐵路西安至成都客運專線西安至江油段（四川省境內(nèi)）XCZQ-03標(biāo)，正線范圍里程為DK401+146～DK431+660，全長30.295km，包含13座隧道、約占線路長度的50%。2.2沿線隧道分布及概況本標(biāo)段隧道從范家溝隧道（DK401+146～DK402+246.1）引出，經(jīng)魯家灣隧道、楊家灣隧道等，至仙女巖隧道（D3K425+953～DK431+590.8）結(jié)束，全線13座隧道共長15002.9m，其中仙女巖隧道為本標(biāo)段最長隧道，全長5633m。表2.2-1XCZQ-3標(biāo)正線隧道統(tǒng)計表區(qū)間分段分類標(biāo)準(zhǔn)隧道座數(shù)長度(m)合計（m/座）區(qū)段占比XCZQ-3標(biāo)正線L≤1km73352.515002.9/1350%1km<L≤2km560173km<L≤10km556范家溝隧道隧區(qū)地表上覆第四系全新坡殘積層粉質(zhì)黏土，褐黃色，硬塑狀，含少量砂泥巖質(zhì)碎石角礫，分布于隧區(qū)緩坡地帶，厚0～2m；下伏基巖為侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組上段泥巖夾砂巖，泥巖為紫紅色，泥質(zhì)及砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，泥、鈣質(zhì)膠結(jié)，巖質(zhì)較軟，易風(fēng)化剝落，具遇水軟化崩解，失水收縮開裂等特性，砂巖多為長石石英砂巖，淺灰、紫紅色，中-細(xì)粒結(jié)構(gòu)，泥質(zhì)及鈣質(zhì)膠結(jié)，中厚～厚層狀，質(zhì)稍硬，具相變性，全風(fēng)化帶厚2～4m，可見原巖結(jié)構(gòu)，巖體風(fēng)化呈土狀；強風(fēng)化帶厚2～8m，節(jié)理裂隙發(fā)育，質(zhì)較軟，以下屬弱風(fēng)化，屬Ⅳ級軟石。地下水主要為基巖裂隙水，隧區(qū)不良地質(zhì)為順層，未見特殊巖土。隧區(qū)位于川西北油氣田區(qū)，隧道較長，設(shè)計為低瓦斯隧道。2.2.2魯家灣隧道隧區(qū)地表上覆第四系全新坡殘積層粉質(zhì)黏土，褐黃色，硬塑狀，含少量砂泥巖質(zhì)碎石角礫，分布于隧區(qū)緩坡地帶，厚0～2m；下伏基巖為侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組上段泥巖夾砂巖，泥巖為紫紅色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，泥質(zhì)膠結(jié)，巖質(zhì)較軟，易風(fēng)化剝落，具遇水軟化崩解、失水收縮開裂等特性，局部為泥質(zhì)粉砂巖，砂巖多為長石石英砂巖，淺灰、紫紅色，中-細(xì)粒結(jié)構(gòu)，泥質(zhì)膠結(jié)，中厚～厚層狀，質(zhì)稍硬，厚度變化大，全風(fēng)化帶厚0～6m，強風(fēng)化帶厚2～6m，以下屬弱風(fēng)化，屬Ⅳ級軟石，其中部分砂巖屬Ⅴ級次堅石。地下水主要為第四系孔隙潛水與基巖裂隙水，隧區(qū)不良地質(zhì)為順層，未見特殊巖土。隧區(qū)不良地質(zhì)為順層，未見特殊巖土。2.2.3楊家灣隧道測區(qū)地表上覆第四系全新坡洪積層松軟土，黑灰色，軟塑狀，土質(zhì)較純，含黃褐色鐵錳質(zhì)斑點。分布于測區(qū)的溝洼地帶和魚塘內(nèi)，厚0～2m，屬Ⅱ級普通土，不宜做填料；坡殘積層粉質(zhì)黏土，褐黃色，硬塑狀，含少量砂泥巖質(zhì)碎石角礫。分布于測區(qū)緩坡面上，厚0～2m，屬Ⅱ級普通土；下伏基巖為侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組上段泥巖夾砂巖，泥巖為紫紅色，泥質(zhì)及砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，泥、鈣質(zhì)膠結(jié)，巖質(zhì)較軟，易風(fēng)化剝落，具遇水軟化崩解、失水收縮開裂等特性，砂巖多為長石石英砂巖，淺灰、紫紅色，中-細(xì)粒結(jié)構(gòu)，泥質(zhì)及鈣質(zhì)膠結(jié)，中厚～厚層狀，質(zhì)稍硬。全風(fēng)化帶厚0～4m，可見原巖結(jié)構(gòu)，巖體風(fēng)化呈土狀，屬Ⅲ級硬土；強風(fēng)化帶厚0～8m，節(jié)理裂隙發(fā)育，質(zhì)較軟，屬Ⅳ級軟石；以下屬弱風(fēng)化，屬Ⅳ級軟石。地下水主要為第四系孔隙潛水與基巖裂隙水，測段不良地質(zhì)為有害氣體、順層，特殊巖土為瀝青、松軟土。2.2.4羅家坪隧道隧區(qū)地表上覆第四系全新統(tǒng)坡殘積層粉質(zhì)黏土，褐黃色，硬塑狀，含少量砂泥巖質(zhì)碎石、角礫。分布于測區(qū)緩坡上，厚0～2m，屬于Ⅱ級普通土；下伏基巖為侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組上段泥巖夾砂巖，泥巖為紫紅色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，泥質(zhì)膠結(jié)，巖質(zhì)較軟，易風(fēng)化剝落，具遇水軟化崩解、失水收縮開裂等特性，局部為泥質(zhì)粉砂巖，砂巖多為長石石英砂巖，淺灰、紫紅色，中-細(xì)粒結(jié)構(gòu)，泥質(zhì)膠結(jié)，中厚～厚層狀，質(zhì)稍硬，厚度變化大，全風(fēng)化帶厚0～4m，屬Ⅲ級硬土；強風(fēng)化帶厚2～6m，屬Ⅳ級軟石，以下屬弱風(fēng)化，屬Ⅳ級軟石，其中部分砂巖屬Ⅴ級次堅石。隧區(qū)不良地質(zhì)為順層，未見特殊巖土。2.2.5碉堡梁隧道隧區(qū)地表上覆第四系全新統(tǒng)坡洪淤泥質(zhì)黏土，灰黑色，軟塑～流塑狀，分布于魚塘表層，厚0～3m，屬于Ⅱ級普通土；第四系全新統(tǒng)坡殘積層粉質(zhì)黏土，褐黃色，硬塑狀，含少量砂泥巖質(zhì)碎石角礫，零星分布于隧區(qū)緩坡面上，厚0～2m，屬于Ⅱ級普通土；下伏基巖為侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組上段泥巖夾砂巖，泥巖為紫紅色，泥質(zhì)及砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，泥、鈣質(zhì)膠結(jié)，巖質(zhì)較軟，易風(fēng)化剝落，具遇水軟化崩解，失水收縮開裂等特性；砂巖多為長石石英砂巖，淺灰、紫紅色，中-細(xì)粒結(jié)構(gòu)，泥質(zhì)及鈣質(zhì)膠結(jié)，中厚-厚層狀，質(zhì)稍硬，具相變性，全風(fēng)化帶厚2～4m，可見原巖結(jié)構(gòu)，巖體風(fēng)化呈土狀，屬Ⅲ級硬土，強風(fēng)化帶厚2～10m，節(jié)理裂隙發(fā)育，質(zhì)較軟，屬Ⅳ級軟石；以下為弱風(fēng)化，屬Ⅳ級軟石。隧區(qū)不良地質(zhì)為邊坡順層，無特殊巖土。2.2.6鄭家溝隧道隧區(qū)地表上覆第四系全新統(tǒng)坡殘積層粉質(zhì)黏土，褐黃色，硬塑狀，含少量砂泥巖質(zhì)碎石角礫。分布于測區(qū)緩坡上，厚0～2m，屬于Ⅱ級普通土；下伏基巖為侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組上段泥巖、砂巖，泥巖為紫紅色，泥質(zhì)粉砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，泥質(zhì)膠結(jié)，巖質(zhì)較軟，易風(fēng)化剝落，具遇水軟化崩解，失水收縮開裂等特性，局部為泥質(zhì)粉砂巖；砂巖多為長石石英砂巖，淺灰、紫紅色，中-細(xì)粒結(jié)構(gòu)，泥質(zhì)及鈣質(zhì)膠結(jié)，中厚-厚層狀，質(zhì)稍硬，厚度變化大。全風(fēng)化帶厚0～5m，巖體風(fēng)化呈土狀，屬Ⅲ級硬土；強風(fēng)化帶厚2～10m，節(jié)理裂隙發(fā)育，呈碎石狀，屬Ⅳ級軟石；以下為弱風(fēng)化帶，屬Ⅳ級軟石，其中部分砂巖屬Ⅴ級次堅石。測區(qū)不良地質(zhì)為順層，特殊巖土。2.2.7彭家灣隧道隧區(qū)地表上覆第四系全新統(tǒng)坡殘積層粉質(zhì)黏土，黃褐、灰黃色，硬塑狀，土質(zhì)不均，夾5%～30%砂泥巖質(zhì)角礫，分布于地勢平緩地帶，厚0～3m，大多墾為梯田，局部土層較厚，屬于Ⅱ級普通土；下伏基巖為侏羅系中統(tǒng)沙廟組下段泥巖夾砂巖，紫紅、灰黃、灰白色，泥巖礦物成分以黏土礦物為主，長石、石英等次之，泥質(zhì)膠結(jié)，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，薄～中厚層狀構(gòu)造，巖質(zhì)較軟，易風(fēng)化剝落，具遇水軟化、失水開裂等特性；全風(fēng)化帶厚0～5m，呈土狀，屬Ⅲ級硬土；強風(fēng)化帶厚2～8m，節(jié)理裂隙發(fā)育，屬Ⅳ級軟石；以下為弱風(fēng)化帶，屬Ⅳ級軟石，部分弱風(fēng)化砂巖可達(dá)Ⅴ級次堅石。2.2.8曹家灣隧道測區(qū)地表上覆第四系全新統(tǒng)坡洪積層粉質(zhì)黏土，褐黃色，硬塑狀，粘性強。分布于進(jìn)口端地勢較低地帶，厚0～3m，屬于Ⅱ級普通土；坡殘積層粉質(zhì)黏土，褐黃色，硬塑，含少量砂泥巖質(zhì)碎石角礫，分布于測區(qū)緩坡地帶，厚0～3m，屬于Ⅱ級普通土；下伏基巖為侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組上段泥巖夾砂巖，泥巖為紫紅色，泥質(zhì)及砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，泥、鈣質(zhì)膠結(jié)，巖質(zhì)較軟，易風(fēng)化剝落，具遇水軟化崩解，失水收縮開裂等特性；砂巖多為長石石英砂巖，淺灰、紫紅色，中-細(xì)粒結(jié)構(gòu)，泥質(zhì)及鈣質(zhì)膠結(jié)，中厚-厚層狀，質(zhì)稍硬，具相變性。全風(fēng)化帶厚0～4m，可見原巖結(jié)構(gòu)，巖體風(fēng)化呈土狀，屬Ⅲ級硬土；強風(fēng)化帶厚1.2～5m，節(jié)理裂隙發(fā)育，質(zhì)較軟，屬Ⅳ級軟石；以下為弱風(fēng)化帶，屬Ⅳ級軟石。2.2.9夏家灣隧道隧區(qū)上覆第四系全新統(tǒng)坡崩積層粉質(zhì)黏土，灰褐、褐黃等色，硬塑，土質(zhì)不純，局部夾少量角礫-塊石，分布于D3K419+000～D3K419+145段堆積體內(nèi)，厚2～17m，屬于Ⅱ級普通土；坡殘積層粉質(zhì)黏土，褐黃色，硬塑狀，含少量砂泥巖質(zhì)碎石、角礫。分布于隧區(qū)緩坡上，厚0～2m，屬Ⅱ級普通土；卵石土，褐黃色，稍密-中密，飽和，圓棱狀，卵石Ф60-200mm占55%,粗圓礫Ф20-60mm占20%，分選性差，卵石及粗圓礫以砂巖為主，弱風(fēng)化。充填物為粉質(zhì)黏土，厚2～8m，分布于隧道進(jìn)口端，屬Ⅱ級普通土；下伏基巖為侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組上段泥巖夾砂巖，泥巖為紫紅色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，泥質(zhì)膠結(jié)，巖質(zhì)較軟，易風(fēng)化剝落，具遇水軟化崩解，失水收縮開裂等特性，局部為泥質(zhì)粉砂巖；砂巖多為長石石英砂巖，淺灰、紫紅色，中-細(xì)粒結(jié)構(gòu)，泥質(zhì)膠結(jié)，中厚-厚層狀，質(zhì)稍硬，厚度變化大。全風(fēng)化帶厚0～6m，屬Ⅲ級硬土；強風(fēng)化帶厚2～12m，屬Ⅳ級軟石；以下為弱風(fēng)化帶，屬Ⅳ級軟石，其中部分砂巖屬Ⅴ級次堅石。2.2.10石梯子隧道測區(qū)地表上覆第四系全新統(tǒng)坡殘積層粉質(zhì)黏土，褐黃色，硬塑狀，含少量砂泥巖質(zhì)碎石角礫。分布于隧區(qū)緩坡地帶，厚0～2m，屬于Ⅱ級普通土；上更新統(tǒng)粉質(zhì)黏土，褐黃色，硬塑，土質(zhì)純，黏性強。廣布于隧道進(jìn)口端，厚0～3m，屬于Ⅱ級普通土；卵石土，褐黃色，稍密中密，飽和，圓棱狀，卵石Ф60-200mm占55%,粗圓礫Ф20-60mm占20%，分選性差，卵石及粗圓礫以砂巖為主，弱風(fēng)化。充填物為粉質(zhì)黏土，厚2～8m，分布于隧道進(jìn)口端，屬Ⅱ級普通土；下伏基巖為侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組上段泥巖夾砂巖，泥巖為紫紅色，泥質(zhì)及砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，泥、鈣質(zhì)膠結(jié)，巖質(zhì)較軟，易風(fēng)化剝落，具遇水軟化崩解，失水收縮開裂等特性；砂巖多為長石石英砂巖，淺灰、紫紅色，中-細(xì)粒結(jié)構(gòu)，泥質(zhì)及鈣質(zhì)膠結(jié)，中厚-厚層狀，質(zhì)稍硬，具相變性。全風(fēng)化帶厚2～4m，可見原巖結(jié)構(gòu)，巖體風(fēng)化呈土狀，屬Ⅲ級硬土；強風(fēng)化帶厚2～8m，節(jié)理裂隙發(fā)育，質(zhì)較軟，屬Ⅳ級軟石；以下為弱風(fēng)化帶，屬Ⅳ級軟石。2.2.11芋兒溝隧道測區(qū)地表上覆第四系全新統(tǒng)坡殘積層粉質(zhì)黏土，褐黃色，硬塑狀，含少量砂泥巖質(zhì)碎石角礫。分布于隧區(qū)緩坡上，厚4～16m，屬于Ⅱ級普通土；粗角礫土，褐灰、褐黃等雜色，稍密狀，潮濕～飽和，含粗角礫20%～40%，Ф2～6cm，碎石10%～30%，Ф6～20cm棱角狀，級配差，石質(zhì)主要為砂巖，粉質(zhì)黏土充填。透鏡狀分布于隧區(qū)緩坡上，厚0～6m，屬于Ⅲ級硬土；下伏基巖為侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組下段泥巖夾砂巖，泥巖為紫紅色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，泥質(zhì)膠結(jié)，巖質(zhì)較軟，易風(fēng)化剝落，具遇水軟化崩解，失水收縮開裂等特性，局部為泥質(zhì)粉砂巖；砂巖多為長石石英砂巖，淺灰、紫紅色，中-細(xì)粒結(jié)構(gòu)，泥質(zhì)膠結(jié)，中厚-厚層狀，質(zhì)稍硬，厚度變化大。全風(fēng)化帶厚0～4m，屬Ⅲ級硬土；強風(fēng)化帶厚2～8m，屬Ⅳ級軟石；以下為弱風(fēng)化帶，屬Ⅳ級軟石，其中部分砂巖屬Ⅴ級次堅石。2.2.12沙溪壩隧道測區(qū)地表上覆第四系全新統(tǒng)坡殘積層粉質(zhì)黏土，黃褐、灰黃色，硬塑狀，土質(zhì)不均，夾5%～30%砂泥巖質(zhì)角礫，分布于地勢平緩地帶，厚0～3m，局部較厚，屬于Ⅱ級普通土；下伏基巖為侏羅系中統(tǒng)沙廟組下段泥巖夾砂巖，紫紅、灰黃、灰白色，泥巖礦物成分以黏土礦物為主，長石、石英等次之，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，泥質(zhì)膠結(jié)，薄～中厚層狀構(gòu)造，巖質(zhì)較軟，易風(fēng)化剝落，具遇水軟化，失水開裂等特性；全風(fēng)化帶厚0～2m，呈土狀，屬Ⅲ級硬土；強風(fēng)化帶厚2～12m，屬Ⅳ級軟石；以下為弱風(fēng)化帶，屬Ⅳ級軟石，部分弱風(fēng)化砂巖可達(dá)Ⅴ級次堅石；侏羅系中統(tǒng)千佛巖組泥巖夾砂巖，泥巖為暗褐紅色、青灰色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，泥質(zhì)膠結(jié)，薄～中厚層狀構(gòu)造，巖質(zhì)軟，易風(fēng)化剝落，具遇水軟化，失水開裂等特性；砂巖多為青灰色，細(xì)粒結(jié)構(gòu)。全風(fēng)化帶厚0～2m，風(fēng)化呈土狀，屬Ⅲ級硬土；強風(fēng)化帶厚2～8m，屬Ⅳ級軟石；以下為弱風(fēng)化帶，屬Ⅳ級軟石，部分弱風(fēng)化砂巖可達(dá)Ⅴ級次堅石。2.2.13仙女巖隧道測區(qū)地表上覆第四系全新統(tǒng)滑坡堆積粉質(zhì)黏土，褐黃色、褐紅、褐灰色，硬塑，含少量碎石角礫，分布于隧道洞身上D3K426+100～D3K427+137，DK430+055～DK430+600，DK431+350～DK431+532段，厚2～15m，屬Ⅱ級普通土。第四系全新統(tǒng)滑坡堆積碎石土褐黃、褐灰、灰白等色，稍濕～潮濕，中密～密實，碎石約占50%，塊石約占20%，余為角礫土及粘性土填充。粗顆粒以強風(fēng)化泥巖為主，分布于隧道洞身上D3K426+100～D3K427+137，DK430+055～DK430+600段，厚5～21m，屬Ⅲ級硬土。第四系全新統(tǒng)滑坡堆積塊石土，褐黃、褐灰、灰色等，稍濕～潮濕，松散～中密，塊石占60%～70%，余為碎石土、角礫土及粘性土填充，粗顆粒以砂巖為主，主要分布于隧道洞身DK431+350～DK431+532段，厚5～15m，屬Ⅳ級軟石。沖洪積粉質(zhì)黏土，黃褐色，褐紅色，硬塑，以粉質(zhì)黏土為主，含少量碎石角礫，表層0.5m含植物根系，主要分布與隧道進(jìn)口線路左側(cè)平緩地帶，厚2～6m，屬Ⅱ級普通土。坡洪積卵石土，灰褐、褐黃等色，松散～稍密，卵石約占60%，粒徑60-150mm,母巖主要成分為砂巖，級配較差，余為中粗砂填充，磨圓度較好，分布與溝床地帶，厚0～3m，屬Ⅲ級硬土。坡殘積層粉質(zhì)黏土，褐黃色，硬塑狀，低洼地帶表層多為軟塑狀，夾10%～20%弱風(fēng)化砂，泥巖塊碎石，土質(zhì)不均，局部為碎石土。主要分布于斜坡表層，厚0～5m，屬Ⅱ級普通土。據(jù)試驗資料，該層土為弱膨脹土。坡殘積層碎石土，灰褐、褐黃等色，松散～稍密，碎石含量50%～70%，粒徑60～90mm，母巖主要成分為砂巖，級配較差，余為粉質(zhì)黏土填充，厚0～3m，屬Ⅲ級硬土。下伏侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組下段泥巖夾砂巖，泥巖一般為紫紅色，成分以黏土礦物為主，中厚層狀，泥質(zhì)膠結(jié)，失水易開裂，遇水易軟化；砂巖一般為灰色，成分主要以長石為主含石英、云母局部含黏土礦物，細(xì)～中粒結(jié)構(gòu)，中厚層狀，鈣質(zhì)膠結(jié)，強風(fēng)化厚1～5m，巖質(zhì)軟，巖體破碎，裂隙節(jié)理發(fā)育，裂隙處為黏土填充，局部已風(fēng)化為泥狀，屬Ⅳ級軟石；弱風(fēng)化，巖質(zhì)較硬，節(jié)理裂隙一般發(fā)育，巖體較完整，屬Ⅳ級軟石，部分砂巖屬于Ⅴ級次堅石。中統(tǒng)千佛巖組泥巖夾砂巖，以泥巖為主，泥巖一般為紫紅色，少量青灰色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，薄～中層厚狀；砂巖一般為青灰色，細(xì)～中粒結(jié)構(gòu)，中厚～厚層狀，鈣質(zhì)膠結(jié)。全風(fēng)化帶呈土狀，可見原巖結(jié)構(gòu)，厚0～4m，屬Ⅲ級硬土；強風(fēng)化帶厚2～,6m，巖質(zhì)軟，巖體破碎，裂隙節(jié)理發(fā)育，裂隙處為黏土填充，屬Ⅳ級軟石；強風(fēng)化帶巖體較完整，屬Ⅳ級軟石，部分砂巖屬于Ⅴ級次堅石。下統(tǒng)白田壩組泥巖夾砂巖、礫巖、煤線，泥巖一般為紫紅色，成分以黏土礦物為主含砂質(zhì)條帶及結(jié)核，中厚～厚層狀，泥質(zhì)膠結(jié)，失水易開裂，遇水易軟化；巖一般為灰色，成分主要以長石為主含石英、云母局部含黏土礦物及紫紅色泥質(zhì)條帶，細(xì)～中粒結(jié)構(gòu)，厚層狀，鈣質(zhì)膠結(jié)；礫巖，骨粒成分主要以卵石為主，卵石間充填中粗砂，卵石含量約70%～90%，粒徑1～4cm，厚層狀，鈣泥質(zhì)膠結(jié)。本地層含煤層或煤線，本隧道鉆探未發(fā)現(xiàn)煤層。泥巖夾砂巖，強風(fēng)化厚1～3m，巖質(zhì)軟，巖體破碎，裂隙節(jié)理發(fā)育，裂隙處為黏土填充，局部已風(fēng)化為泥狀，屬Ⅳ級軟石，弱風(fēng)化，巖質(zhì)較軟，節(jié)理裂隙一般發(fā)育，巖體較完整，屬Ⅳ級軟石，砂巖、礫巖多屬Ⅴ級次堅石。段內(nèi)不良地質(zhì)主要為巖堆、順層、有害氣體等，無特殊巖土分布。根據(jù)XCZQ-3標(biāo)段隧道施工的具體情況，我部擬開展的工作內(nèi)容包括：超前地質(zhì)預(yù)報：1）TSP法地質(zhì)超前預(yù)報；2）瞬變電磁儀法地質(zhì)超前預(yù)報；3）地質(zhì)雷達(dá)法地質(zhì)超前預(yù)報；4）紅外探水5）超前水平鉆孔本次施工組織將對以上5個方面的工作內(nèi)容、操作步驟等實施方案進(jìn)行詳細(xì)介紹。

第3章超前地質(zhì)預(yù)報的總體原則3.1開展綜合超前地質(zhì)預(yù)報的必要性隧道超前地質(zhì)預(yù)報可以分為廣義的超前預(yù)報和狹義的超前預(yù)報兩類。廣義的超前地質(zhì)預(yù)報是指隧道在工程可行性階段、勘察設(shè)計階段和施工階段的全部地質(zhì)預(yù)報；狹義的超前預(yù)報是指隧道施工期的超前地質(zhì)預(yù)報。本文的超前地質(zhì)預(yù)報是指后者。施工期超前地質(zhì)預(yù)報定義為：根據(jù)隧道開挖揭示的洞身圍巖條件的變化趨勢和采用各種地球物理探測手段對隧道施工掌子面前方地質(zhì)情況的探測結(jié)果，結(jié)合洞內(nèi)外地質(zhì)調(diào)查、掌子面素描結(jié)果和預(yù)報人員地質(zhì)經(jīng)驗，對隧道前方可能遇到的不良地質(zhì)體及由此可能引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害的性質(zhì)、分布位置、規(guī)模的預(yù)測。由于可行性研究階段和勘察階段投入的限制，依據(jù)既有地質(zhì)資料和有限的鉆孔地質(zhì)資料、水文地質(zhì)資料、物探資料及鉆孔巖石巖心物理力學(xué)試驗資料做出的施工設(shè)計與實際不符的情況經(jīng)常出現(xiàn)。XCZQ-3標(biāo)段隧道地質(zhì)條件具有以下特點：大多屬淺埋、順層偏壓隧道；地質(zhì)較為單一，多為泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、溶塌角礫巖等軟弱圍巖；個別隧道存在高承壓水段，存在突水突泥風(fēng)險；線路穿越川北油氣地層，低瓦斯隧道較多；3.2超前地質(zhì)預(yù)報的內(nèi)容XCZQ-3標(biāo)段隧道超前地質(zhì)預(yù)報的內(nèi)容主要包括：斷層及其影響帶和節(jié)理密集帶的位置、規(guī)模和性質(zhì)軟弱夾層（含煤層、油砂巖）的位置、規(guī)模及其性質(zhì)隧道涌水的位置、水壓及水量不同巖類間接觸界面的位置工程地質(zhì)災(zāi)害可能發(fā)生的位置及規(guī)模隧道圍巖級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）成災(zāi)的可能性3.3實施原則根據(jù)本項目隧道地質(zhì)特點和超前預(yù)報探測要求，超前地質(zhì)預(yù)報總原則：宜采取“長”“短”結(jié)合，長距離預(yù)報須覆蓋整個隧道開挖過程，對斷層破碎帶、地質(zhì)條件復(fù)雜段及局部可能涌水、破碎、溶洞等不良地質(zhì)地段在采用長距離預(yù)報后采用地質(zhì)雷達(dá)短距離預(yù)報，長期預(yù)報：TSP或TRT600，復(fù)雜時相互印證。中期預(yù)報：瞬變電磁儀或紅外探水。短期預(yù)報：地質(zhì)雷達(dá)、超前鉆孔、長炮眼。具體探測原則根據(jù)具體超前預(yù)報手段并結(jié)合物探儀器設(shè)備特點制定如下：1）隧道超前地質(zhì)預(yù)報須在掌握既有地勘成果基礎(chǔ)上，合理運用恰當(dāng)?shù)奈锾绞侄危═GP、地質(zhì)雷達(dá)等），同時利用現(xiàn)場地質(zhì)跟蹤及編錄對物探結(jié)果進(jìn)行修正，進(jìn)一步提高認(rèn)識水平和判斷力，形成一個傳統(tǒng)方法與物探方法有機結(jié)合的有效預(yù)報體系。首先根據(jù)隧址區(qū)既有地勘資料，采用動態(tài)的超前預(yù)報布置方案，即長距離預(yù)報先行，短距離預(yù)報跟進(jìn)，復(fù)雜地段多手段相互印證，特殊地段輔助超前鉆探等；其次，根據(jù)現(xiàn)場圍巖實際開挖情況及所掌握的變化規(guī)律動態(tài)地調(diào)整前期預(yù)報方案，做到確保安全、有的放矢、取得實效、避免浪費。2）由于隧道洞口段不具備長距離預(yù)報條件，因此隧道洞口段80m范圍內(nèi)采用短距離地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行探測。地質(zhì)雷達(dá)預(yù)報搭接長度為0~5米。3）洞身段在具備長距離預(yù)報條件時，采用長短結(jié)合，長距離(TSP/TGP)預(yù)報全程覆蓋，長距離（TGP）預(yù)報先行、短距離預(yù)報（雷達(dá)）跟進(jìn)的原則進(jìn)行探測。根據(jù)長距離預(yù)報結(jié)果及既有地勘資料，對所圈定的異常區(qū)或巖溶發(fā)育區(qū)采用短距離手段進(jìn)一步查明不良地質(zhì)體的性質(zhì)、賦存狀況、工程地質(zhì)特征等，如針對涌水、突水、突泥等水害宜采用瞬變電磁法進(jìn)一步確認(rèn)，對于一般涌水、圍巖破碎和判定圍巖級別等問題宜采用地質(zhì)雷達(dá)。在遇地質(zhì)條件特別復(fù)雜或風(fēng)險較高時，須采用超前地質(zhì)鉆探等方法一步確認(rèn)，確保工程施工安全。TGP預(yù)報搭接長度為0~10米。4）在地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育復(fù)雜地段，由于地震波法的波長較長，分辨率相對較低，對于一些較小巖溶和溶蝕構(gòu)造地震波反映不明顯段，其地質(zhì)預(yù)報原則仍采用長短結(jié)合，加強加密地質(zhì)雷達(dá)探測預(yù)報，同時結(jié)合超前鉆探（由施工單位完成）。3.4綜合超前預(yù)報總體方案3.4.1預(yù)報分級根據(jù)隧道地質(zhì)復(fù)雜程度分級，將地質(zhì)預(yù)報措施分為A、B、C三個等級，根據(jù)不同類型地質(zhì)和預(yù)報內(nèi)容，選擇不同方法和手段組合形成A、B、C三級綜合預(yù)報系統(tǒng)。表3.4.1隧道地質(zhì)復(fù)雜程度分級表復(fù)雜程度等級地段復(fù)雜A破碎帶、構(gòu)造、節(jié)理裂隙發(fā)育帶、基巖裂隙水發(fā)育段。較復(fù)雜B順層、油砂巖簡單C除以上地段外圖3.4.1-1地質(zhì)預(yù)報A級措施圖3.4.1-2地質(zhì)預(yù)報B級措施C級一般地質(zhì)段，采用地質(zhì)素描，結(jié)合超前預(yù)報采用長距離預(yù)報即可，有異常時采用雷達(dá)或超前鉆孔進(jìn)行驗證。3.4.2各隧道主要預(yù)報方案1、范家溝隧道范家溝隧道主要以地質(zhì)調(diào)查法及長距離地質(zhì)預(yù)報（TGP）貫通正洞全隧道，洞口段80米范圍采用地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行預(yù)報。表3.4.2-1范家溝隧道各里程預(yù)報方案里程預(yù)報等級TRT或TGP地質(zhì)雷達(dá)地質(zhì)調(diào)查法超前鉆孔DK401+146～DK402+165√√√DK402+165～DK402+245√√√2、魯家灣隧道魯家灣隧道主要以地質(zhì)調(diào)查法及長距離地質(zhì)預(yù)報（TGP）貫通正洞全隧道，洞口段80米范圍采用地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行預(yù)報。表3.4.2-2魯家灣隧道各里程預(yù)報方案里程預(yù)報等級TRT或TGP地質(zhì)雷達(dá)地質(zhì)調(diào)查法超前鉆孔DK404+766～DK404+955√√√DK404+955～DK405+035√√√3、楊家灣隧道楊家灣隧道主要以地質(zhì)調(diào)查法及長距離地質(zhì)預(yù)報（TGP）貫通正洞全隧道，洞口段80米范圍采用地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行預(yù)報。表3.4.2-3楊家灣隧道各里程預(yù)報方案里程預(yù)報等級TRT或TGP地質(zhì)雷達(dá)地質(zhì)調(diào)查法超前鉆孔DK405+475～DK405+555√√√DK405+555～DK406+520√√√DK406+520～DK406+600√√√4、羅家坪隧道羅家坪隧道主要以地質(zhì)調(diào)查法及長距離地質(zhì)預(yù)報（TGP）貫通正洞全隧道，洞口段80米范圍采用地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行預(yù)報。表3.4.2-4羅家坪隧道各里程預(yù)報方案里程預(yù)報等級TRT或TGP地質(zhì)雷達(dá)地質(zhì)調(diào)查法超前鉆孔DK406+755～DK406+835√√√DK406+835～DK407+145√√√5、碉堡梁隧道碉堡梁隧道主要以地質(zhì)調(diào)查法及長距離地質(zhì)預(yù)報（TGP）貫通正洞全隧道，洞口段80米范圍采用地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行預(yù)報。表3.4.2-5碉堡梁隧道各里程預(yù)報方案里程預(yù)報等級TRT或TGP地質(zhì)雷達(dá)地質(zhì)調(diào)查法超前鉆孔DK410+605～DK410+685√√√DK410+685～DK410+850√√√6、鄭家溝隧道鄭家溝隧道主要以地質(zhì)調(diào)查法及長距離地質(zhì)預(yù)報（TGP）貫通正洞全隧道，洞口段80米范圍采用地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行預(yù)報。表3.4.2-6鄭家溝隧道各里程預(yù)報方案里程預(yù)報等級TRT或TGP地質(zhì)雷達(dá)地質(zhì)調(diào)查法超前鉆孔DK411+025～DK411+575√√√DK411+575～DK411+655√√√7、彭家灣隧道彭家灣隧道主要以地質(zhì)調(diào)查法及長距離地質(zhì)預(yù)報（TGP）貫通正洞全隧道，洞口段80米范圍采用地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行預(yù)報。表3.4.2-7彭家灣隧道各里程預(yù)報方案里程預(yù)報等級TRT或TGP地質(zhì)雷達(dá)地質(zhì)調(diào)查法超前鉆孔DK412+810～DK412+890√√√DK412+890～DK413+345√√√8、曹家灣隧道曹家灣隧道主要以地質(zhì)調(diào)查法及長距離地質(zhì)預(yù)報（TGP）貫通正洞全隧道，洞口段80米范圍采用地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行預(yù)報。表3.4.2-8曹家灣隧道各里程預(yù)報方案里程預(yù)報等級TRT或TGP地質(zhì)雷達(dá)地質(zhì)調(diào)查法超前鉆孔DK414+935～DK415+015√√√DK415+015～DK415+260√√√9、夏家灣隧道夏家灣隧道主要以地質(zhì)調(diào)查法及長距離地質(zhì)預(yù)報（TGP）貫通正洞全隧道，洞口段80米范圍采用地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行預(yù)報。表3.4.2-9夏家灣隧道各里程預(yù)報方案里程預(yù)報等級TRT或TGP地質(zhì)雷達(dá)地質(zhì)調(diào)查法超前鉆孔DK417+761～DK417+841√√√DK417+841～DK419+014√√√10、石梯子隧道石梯子隧道主要以地質(zhì)調(diào)查法及長距離地質(zhì)預(yù)報（TGP）貫通正洞全隧道，洞口段80米范圍采用地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行預(yù)報。表3.4.2-10石梯子隧道各里程預(yù)報方案里程預(yù)報等級TRT或TGP地質(zhì)雷達(dá)地質(zhì)調(diào)查法超前鉆孔DK419+535～DK419+615√√√DK419+615～DK420+585√√√11、芋兒溝隧道芋兒溝隧道主要以地質(zhì)調(diào)查法及長距離地質(zhì)預(yù)報（TGP）貫通正洞全隧道，洞口段80米范圍采用地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行預(yù)報。表3.4.2-11芋兒溝隧道各里程預(yù)報方案里程預(yù)報等級TRT或TGP地質(zhì)雷達(dá)地質(zhì)調(diào)查法超前鉆孔DK421+365～DK422+775√√√DK422+775～DK422+855√√√12、沙溪壩隧道沙溪壩隧道主要以地質(zhì)調(diào)查法及長距離地質(zhì)預(yù)報（TGP）貫通正洞全隧道，洞口段80米范圍采用地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行預(yù)報。表3.4.2-12沙溪壩隧道各里程預(yù)報方案里程預(yù)報等級TRT或TGP地質(zhì)雷達(dá)地質(zhì)調(diào)查法超前鉆孔DK423+190～DK423+270√√√DK423+270～DK424+148√√√13、仙女巖隧道仙女巖隧道主要以地質(zhì)調(diào)查法及長距離地質(zhì)預(yù)報（TGP）貫通正洞全隧道，洞口段80米范圍采用地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行預(yù)報，承壓水段采用紅外探測。表3.4.2-13仙女巖隧道各里程預(yù)報方案里程預(yù)報等級TRT或TGP地質(zhì)雷達(dá)地質(zhì)調(diào)查法超前鉆孔紅外探測DK425+953～DK426+033√√√DK426+033～DK431+506√√√DK431+506～DK431+586√√√DK429+900～DK430+300√√√√DK426+090～DK426+190√√√√3.5綜合超前預(yù)報的工作流程要推動隧洞超前預(yù)報水平，提高預(yù)報準(zhǔn)確度，就必須將地質(zhì)調(diào)查方法與多種物探方法有機結(jié)合起來，對地質(zhì)物探資料進(jìn)行系統(tǒng)處理和綜合分析。其工作方法和主要內(nèi)容為：1）收集、熟悉地質(zhì)資料了解工程區(qū)內(nèi)宏觀的地質(zhì)環(huán)境、大型構(gòu)造形跡的發(fā)育分布規(guī)律以及工程圍巖所處的具體構(gòu)造部位、巖體的結(jié)構(gòu)特征、節(jié)理裂隙發(fā)育程度、巖體完整性、巖石(體)強度、地下水狀態(tài)等；掌握全隧洞的地質(zhì)背景，指出存在的不良地質(zhì)問題和地段，還要知道各段圍巖的穩(wěn)定程度、可能發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的位置、規(guī)模、性質(zhì)和防治措施，目的在于保證隧洞施工設(shè)計、施工方法和措施能順應(yīng)地質(zhì)情況的變化適時做出調(diào)整和修改。

2）施工地質(zhì)編錄對已開挖洞段地質(zhì)狀態(tài)作詳細(xì)真實的描述，可作為超前預(yù)報的依據(jù)，該內(nèi)容包括巖性、巖石堅硬程度及完整情況、斷層及破碎帶、節(jié)理裂隙、地下水狀態(tài)、不良地質(zhì)現(xiàn)象等作編錄。

3）圍巖特性測試根據(jù)工程需要，對巖石物理力學(xué)特性進(jìn)行補充測試，如巖石點荷載強度、巖石回彈值、巖體彈性模量、軟弱面剪切強度等，有時還應(yīng)進(jìn)行初始地應(yīng)力和二次應(yīng)力場的測試等。上述數(shù)據(jù)是預(yù)報圍巖穩(wěn)定性的重要參數(shù)。

4）地球物理探測根據(jù)巖體不同物理性質(zhì)量測一定距離以內(nèi)的物理力學(xué)參數(shù)的變化，據(jù)此判斷出隧洞工作面前方的地質(zhì)情況。采用多種物探儀器進(jìn)行超前探測，常用的物探方法有TRT三維成像、地質(zhì)雷達(dá)、TSP隧道超前地質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)等技術(shù)。5）地質(zhì)物探綜合分析組成以地質(zhì)工程師為主物探及相關(guān)工程技術(shù)人員的施工地質(zhì)組，對上述地質(zhì)和物理探測資料進(jìn)行整理和綜合分析，最后做出施工面前方不良地質(zhì)問題的預(yù)測預(yù)報。3.6超前地質(zhì)預(yù)報頻率對洞口段80米段，采用地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行短期超前地質(zhì)預(yù)報，每20~30米探測預(yù)報一次，每次搭接0~5米對進(jìn)洞80米以上具備預(yù)報條件時，采用TGP/TSP進(jìn)行中期超前地質(zhì)預(yù)報，原則上全長范圍內(nèi)平均每100米左右探測預(yù)報一次，每次搭接0~10米。當(dāng)中、短期確定的重點不良地質(zhì)地段，可能有險情時，應(yīng)及時趕到現(xiàn)場確認(rèn)地質(zhì)情況，做出臨兆預(yù)報或提出處理建議。第4章TSP超前地質(zhì)預(yù)報實施方案TSP超前地質(zhì)預(yù)報是勘測設(shè)計階段以后工程地質(zhì)工作的繼續(xù)，主要目的為探測或預(yù)測開挖工作面前方圍巖工程地質(zhì)和水文地質(zhì)情況，獲取詳實可靠的地質(zhì)信息，如圍巖類別、斷層帶和破碎帶位置、性質(zhì)、規(guī)模、富水等，進(jìn)行信息反饋。并對探測到的地質(zhì)情況進(jìn)行綜合分析，做出判斷，提出地質(zhì)預(yù)報成果，作為指導(dǎo)施工和優(yōu)化支護參數(shù)、圍巖類別變更等動態(tài)設(shè)計的依據(jù)。4.1TSP法檢測原理TSP法是利用地震波反射回波方法測量的原理。地震波震源采用小藥量炸藥激發(fā)產(chǎn)生，炸藥激發(fā)在隧道邊墻的風(fēng)鉆孔中，通常24個炮孔布置成一條直線。地震波的接收器也安置在孔中，一般左右洞壁各布置一個。地震波在巖石中以球面波形式傳播，當(dāng)?shù)卣鸩ㄓ龅綇椥圆ㄗ杩共町惤缑鏁r，例如斷層、巖體破碎帶、巖性變化或巖溶發(fā)育帶等，一部分地震信號反射回來，一部分信號透射進(jìn)入前方介質(zhì)繼續(xù)傳播。反射的地震信號被高靈敏度的地震檢波器接收，反射信號的傳播時間與傳播距離成正比，與傳播速度成反比，因此通過測量直達(dá)波速度、反射回波的時間、波形和強度，可以達(dá)到預(yù)報隧道掌子面前方地質(zhì)條件的目的。在一定間隔距離內(nèi)連續(xù)采用上述方法，結(jié)合施工地質(zhì)調(diào)查，可以得到隧道圍巖的地質(zhì)力學(xué)參數(shù)，如動彈性模量、動剪切模量和動泊松比參數(shù)等。工作中結(jié)合相關(guān)的地質(zhì)資料和施工地質(zhì)工作，總結(jié)預(yù)報經(jīng)驗可以提高預(yù)報的準(zhǔn)確性。圖4.1TSP法檢測原理示意圖4.2檢測儀器簡介采用TSP（TunnelSeismicPrediction）技術(shù)進(jìn)行預(yù)報中，本項目使用的儀器為TGP206型隧道地質(zhì)超前預(yù)報系統(tǒng)。TGP206（TunnelgeologyPrediction)隧道超前地質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)由北京市水電物探研究所根據(jù)上一代TGP12的使用經(jīng)驗最新研制，具有國際先進(jìn)技術(shù)水平。TGP206隧道超前地質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)包括儀器主機、配件和處理軟件三部分組成。隧道地質(zhì)超前預(yù)報儀器的主機是現(xiàn)場地震波采集的主要設(shè)備，TGP206采用整體機箱式結(jié)構(gòu)，其CPU控制單元、存儲、顯示單元與放大電路，整體結(jié)構(gòu)安裝在儀器機箱內(nèi)，儀器箱體具有防靜電、防電磁、防水、防震，并且牢固輕便，能適應(yīng)惡劣的隧道施工環(huán)境條件，能夠為地質(zhì)預(yù)報工作的順利開展提供保障。圖4.2-1TGP206主機(a)圖4.2-2TGP206主機(b)4.3探測方法接收傳感器是隧道地震數(shù)據(jù)采集關(guān)鍵的設(shè)備之一，其性能直接關(guān)系到地震數(shù)據(jù)的質(zhì)量和地震波資料成果圖的質(zhì)量。隧道地震波預(yù)報需要精密三分量檢波器，檢波器應(yīng)具有高保真和高指向性性能、應(yīng)具有高靈敏度和相對較高頻率的寬帶頻響特性。以上檢波器性能是保證地震波波形完整、縱橫波信息豐富明確的重要環(huán)節(jié)。TGP206速度型檢波器在高靈敏度、高指向性方面具有突出的優(yōu)勢，和適應(yīng)巖體地震波檢測的高頻寬帶特性。地震波在非均質(zhì)、非連續(xù)、和各向異性的地質(zhì)體中傳播時，由結(jié)構(gòu)面、構(gòu)造面產(chǎn)生的地震反射波具有橢球體性質(zhì)，橢球體攜帶有反射面空間分布重要信息和反射面的性質(zhì)信息，定位明確的三分量檢波器可以實現(xiàn)上述信息的采集，實現(xiàn)地震波的極化分析、計算和多波預(yù)報的目的。檢波器與圍巖采用黃油耦合，定向安置孔中三分量檢波器，如下圖所示。圖4.3-1檢波器耦合方法記錄接受器孔、距離接收器最近的炮孔和隧道掌子面的公路里程樁號，以及各炮孔間的距離，以上數(shù)據(jù)填寫在《TGP現(xiàn)場數(shù)據(jù)記錄表》中；爆破孔藥量一般控制在50～70克，采用計時線炸斷的觸發(fā)方式，在孔中灌滿水的條件下激發(fā)，按序依次起爆和進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。工作中對測線布置段至隧道掌子面間的隧道圍巖進(jìn)行地質(zhì)描述，以利于資料解釋。圖4.3-2激發(fā)藥卷圖4.3-3埋深三分量檢波器4.4測線布置預(yù)報檢測時在掌子面后方布置激發(fā)孔和檢測孔。激發(fā)孔要求為：在隧道壁的同一水平線上從里向外布置24個炮孔，炮孔間距1.5-2.0m，炮孔高度1.1m。與接收孔的最近距離為20m圖4.4-1工作布置示意圖圖4.4-2鉆孔布置平面示意圖現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集情況如4.4-3所示。圖4.4-3現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集第5章TRT超前地質(zhì)預(yù)報實施方案隧道施工應(yīng)采取長距離宏觀預(yù)報與段距離準(zhǔn)確預(yù)報相結(jié)合、隧道內(nèi)探測與洞外地面調(diào)查相結(jié)合、地質(zhì)與物探方法相結(jié)合，開展多層次、多手段的綜合超前地質(zhì)預(yù)報，并貫穿施工全過程（在通過超前預(yù)報判斷無異常及危險前，不得掘進(jìn)施工）；根據(jù)不同的地質(zhì)復(fù)雜程度，針對不同類型的地質(zhì)問題，選擇不同的方法和手段開展超前地質(zhì)預(yù)報。針對XCZQ-3標(biāo)段隧道的超前地質(zhì)預(yù)報工作，本方案擬采取長、中、短相結(jié)合，多種方法相印證的方式進(jìn)行。采用的預(yù)報方法有：TRT法、TSP法、瞬變電磁儀法、地質(zhì)雷達(dá)法等。本章首先對TRT超前地質(zhì)預(yù)報進(jìn)行介紹。5.1TRT超前地質(zhì)預(yù)報基本原理及采用的儀器5.1.1TRT法基本原理震源震源實際上反射物位置的確定需要很多震源-傳感器定義的橢球反射物Tunnel→SourceReflectorReceiverReceiver隧道傳感器傳感器圖5.1.1-1TRT探測原理TRT法與TSP法的預(yù)報原理基本一致，即采用的是地震波超前預(yù)報法，地震波反射探測的方法很早就在土木工程和采礦作業(yè)等許多方面得到利用。這種技術(shù)的原理在于當(dāng)?shù)卣鸩ㄓ龅铰晫W(xué)阻抗差異（密度和波速的乘積）界面時，一部分信號被反射回來（圖5.1.1-1），一部分信號透射進(jìn)入前方介質(zhì)。聲學(xué)阻抗的變化通常發(fā)生在地質(zhì)巖層界面和巖體內(nèi)不連續(xù)界面。反射地震信號被高敏度地震信號傳感器接收（圖5.1.1-2），通過信號處理和分析，用來了解隧道掌子面前方地質(zhì)的性質(zhì)（軟弱帶、破碎帶、斷層、含水帶等），位置及規(guī)模。圖5.1.1-2采集到的地震波信號正常入射到邊界的反射系數(shù)計算公司如下：假設(shè)R為反射系數(shù)，P為巖層的密度，V等于地震波在巖層中的傳播速度。地震波從一種低阻抗物質(zhì)時，反射系數(shù)是正的；反之，反射系數(shù)是負(fù)的。例如，當(dāng)?shù)卣饛能洿謳r傳播到硬的白云時，回波的偏轉(zhuǎn)極性和波源是一致的。當(dāng)巖體內(nèi)部有破裂帶時，回波的極性回反射。反射體的尺寸越大，聲學(xué)阻抗差別越大，回波就越明顯，越容易探測到。TRT法采用層析掃描成像技術(shù)，形成立體、直觀的三維立體圖，立體圖的反射邊界每一點離散圖像是由空間疊加所有的地震波形計算得來，這樣對于前方體狀地質(zhì)體，如溶洞、空腔等的探測十分有效，這也是相對于TSP法的優(yōu)越之處。5.1.2采用的儀器采用TRT法進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報的設(shè)備為“TRT6000超前地質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)”，如圖5.1.2所示。該系統(tǒng)是由美國C-ThruGruound工程有限公司開發(fā)，采用層析掃描成像技術(shù)獲得隧道前方的全息圖，準(zhǔn)確率高，適用范圍廣，預(yù)報距離長，能準(zhǔn)確預(yù)報掌子面前方100～200m的地質(zhì)情況，代表國際上隧道超前地質(zhì)預(yù)報領(lǐng)域最領(lǐng)先的技術(shù)水平。TRT6000采集箱TRT6000采集儀圖5.1.2TRT6000超前地質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)系統(tǒng)主要組成及其技術(shù)特性：1）TRT6000記錄單元接收器端口：9個；記錄通道：24個；采樣間隔：31、64、125、250、500、1000或2000μs；記錄帶寬：40~15000Hg；模數(shù)轉(zhuǎn)換：32位；記錄長度：16000采樣數(shù)每通道；頻率范圍：10Hg-75000Hg；測量精度：最好10cm2）低頻過濾25，35，50，70，100，140，200，400Hg(降低傳輸距離和土的噪聲)；高頻過濾：250，500，1000Hg(降低風(fēng)噪)；3）延遲0~9999ms，每毫秒調(diào)節(jié)；工作電壓：直流12伏；工作溫度：0~70℃；電源：外接電源90~240伏交流，50/60Hg；探測距離：軟巖一般150米；硬巖一般300米5.2TRT物探預(yù)測方法5.2.1傳感器的安裝由于TRT系統(tǒng)需要得到的是地質(zhì)情況的三維圖，需要在安裝的傳感器較多，在不同的部位共安裝11個傳感器（如圖5.2.1-1所示）。安裝過程簡捷方便，檢測人員到現(xiàn)場安裝即可，不需要提前打炮眼（較其它預(yù)報系統(tǒng)更節(jié)省人工費用）。在距離最后一個震源點10米處開始布置傳感器，左右邊墻各四個，每隔5米（里程方向）布置一個，隧道中心線拱頂處布置2個，如圖5.2.1-2至圖5.2.1-4所示。圖5.2.1-1TRT6000超前預(yù)報震源及傳感器的典型布置圖5.2.1-2傳感器位置標(biāo)記圖5.2.1-3埋設(shè)好后的傳感器圖5.2.1-4現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)5.2.2震源布置在掌子面兩側(cè)布置震源，兩側(cè)各布置兩組，每組沿豎向（高程方向）布置三個震源點。每個震源點相差大約1米，兩組間隔2米（里程方向）。擊震點布置在掌子面后的裸露的巖體（或已到強度的初期支護）上，采用錘擊即可，不需要提前打炮眼，(較之其它預(yù)報采用鉆眼爆破方式擊震，更安全，更節(jié)省人工費用)。6.2.3藕合要求接收器與孔壁的藕合必須緊密，施測時隧道中應(yīng)沒有其它震動源。6.3處理結(jié)果解釋與評估采集的數(shù)據(jù)采用TRT6000專用軟件進(jìn)行處理。TRT數(shù)據(jù)處理流程由下面八個步驟組成：下載地震波數(shù)據(jù)和震源、傳感器位置的坐標(biāo)；設(shè)定地層成像區(qū)域和最佳精度（節(jié)點數(shù)目）的大小；設(shè)定濾波，選取每個記錄的直達(dá)波，并計算地震波的平均波速；為所選區(qū)塊構(gòu)建地震波速度模型；為數(shù)據(jù)處理設(shè)定過濾參數(shù)；重復(fù)步驟③、④、⑤處理數(shù)據(jù)。直到處理結(jié)果達(dá)到平衡，噪音干擾哀減到足夠??；設(shè)定背景2（比例、顏色代碼）來顯示結(jié)果；審查和分析在巖層中探測到得異常的平面（二維）和立體（三維）繪圖。采集的TRT數(shù)據(jù)，通過TRT軟件進(jìn)行處理，獲得P波、S波波速，地質(zhì)層析掃描成像圖片，在成果解釋中，P.S波資料，地質(zhì)層析掃描成像圖為依據(jù)，對現(xiàn)象進(jìn)行解釋。

第6章瞬變電磁儀超前地質(zhì)預(yù)報實施方案6.1瞬變電磁儀測試原理應(yīng)用瞬變電磁法預(yù)報隧道施工工程地質(zhì)災(zāi)害是近年來發(fā)展的一種新方法，雖然這種方法應(yīng)用到其他領(lǐng)域已取得了許多成功的經(jīng)驗，但具體應(yīng)用到隧道施工過程中的地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報技術(shù)仍不十份成熟，很多情況依賴檢測人員的經(jīng)驗。瞬變電磁法(Transientelectro-magneticmethod)屬于時間域電磁法，簡稱(TEM)，它遵循電磁感應(yīng)原理，其機理是導(dǎo)電介質(zhì)在階躍變化的電磁場激發(fā)下而產(chǎn)生的渦流場效應(yīng)，即利用一個不接地的回線或磁偶極子(也可以用接地線源電偶極子)向地下發(fā)射脈沖電磁波作為激發(fā)場源(習(xí)慣上稱為“一次場”)，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,脈沖電磁波結(jié)束以后，大地或探測目標(biāo)體在激發(fā)場(即“一次場”)的作用下，其內(nèi)部會產(chǎn)生感生的渦流，這種渦流有空間特性和時間特性(稱為“二次場”)。該二次電磁場是由地下良導(dǎo)體受激勵引起的渦流所產(chǎn)生的非穩(wěn)磁場(圖6.1-1、圖6.1-2)。其大小與諸多因素有關(guān)，如目標(biāo)體的空間特征和電性特征、激發(fā)場的特征等，而且因為熱損耗的緣故會逐漸減弱直至消失。人們雖然不能直接測量這種渦流的大小，但是可以利用專門儀器觀測這種渦流產(chǎn)生的電磁場的強弱、空間分布特性和時間特性，達(dá)到在時間上由早到晚、深度上由淺到深的勘探目的,從而來解決有關(guān)地質(zhì)問題。由于瞬變場的強度及延遲時間是與地下地質(zhì)目標(biāo)體的電性、規(guī)模及產(chǎn)狀等參數(shù)有關(guān)的,地質(zhì)體的導(dǎo)電性越好,瞬變場的強度就越大且熱損耗就越小,故衰減越慢,延遲時間越長。因此,根據(jù)瞬變場的特征,就可以判斷地下地質(zhì)體的電性和規(guī)模,根據(jù)剖面測量結(jié)果可推斷出其賦存位置、埋深及產(chǎn)狀等。圖6.1-1矩形回線產(chǎn)生的磁力線圖6.1-2半空間的等效渦流環(huán)瞬變電磁法超前地質(zhì)預(yù)報技術(shù)相對與其它預(yù)報方法有其自身獨有的優(yōu)勢,同時也存在著一些暫時無法克服的缺陷。其優(yōu)點包括：(1)預(yù)報時間短,每次預(yù)報大約需要30-40min，比TSP、陸地聲納等預(yù)報手段耗時均短,預(yù)報時只需將臺車退離掌子面20m以外即可，不會影響隧道的正常施工。(2)預(yù)報距離雖然低于TSP等長距離預(yù)報方法，但相對于地質(zhì)雷達(dá)等短距離預(yù)報手段而言，屬于中距離預(yù)報方法。(3)對水體較為敏感，預(yù)報較為準(zhǔn)確，故常用著隧道掌子面前方的涌突水預(yù)報。其缺點包括：(1)由于瞬變電磁法對低阻體非常敏感,隧道支護結(jié)構(gòu)(鋼拱架、格柵拱架、錨桿等)對預(yù)報結(jié)構(gòu)影響較大。(2)瞬變電磁法對巖溶水反應(yīng)較為敏感,而對圍巖質(zhì)量、破碎程度等反應(yīng)不敏感,不能準(zhǔn)確預(yù)報，故該方法通常作為一種輔助預(yù)報方法，與其他預(yù)報方法一起共同預(yù)報前方圍巖的情況。6.2采用的儀器目前，隧道工程采用的瞬變電磁儀系統(tǒng)主要包括2種：一種是加拿大產(chǎn)的PROTEM47瞬變電磁系統(tǒng)、一種是中國地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所IGGETEM-20瞬變電磁儀。目前這兩套設(shè)備均可用于隧道的超前地質(zhì)預(yù)報中。其中IGGETEM-20瞬變電磁儀是一種便攜式寬時窗范圍智能化的通用型儀器,發(fā)射波形為雙極性方波。其硬件主要由IGGETEM-20B系統(tǒng)發(fā)射機、IGGETEM-20B系統(tǒng)接收機、發(fā)射線圈、接收探頭組成，該系統(tǒng)專門針對采礦、隧道工程而開發(fā)，具有預(yù)報準(zhǔn)確性高、預(yù)報距離長（可達(dá)50-80m），目前已在國內(nèi)的隧道工程中大量采用，且取得了很好的效果。圖6.2IGGETEM-20瞬變電磁儀6.3現(xiàn)場工作方式根據(jù)XCZQ-3標(biāo)段隧道工程超前地質(zhì)預(yù)報的工作特點及工作要求，采用的發(fā)射裝置經(jīng)過比較，選用為3m×3m×8匝線框，接收裝置選用后向屏蔽的SB-250K瞬變場磁探頭。目前瞬變電磁法普遍采用的大線圈發(fā)射、大線圈或中心探頭接收裝置，此類裝置具有體積效應(yīng)影響大且分辨率較差的缺點。借鑒瞬變電磁場在其他行業(yè)的成功經(jīng)驗，同時結(jié)合鐵路隧道的特點，在本標(biāo)段隧道超前預(yù)報工作中，擬采用小回線(發(fā)射線圈一般采用3m×3m)大電流發(fā)射、中心探頭接收方式的小裝置瞬變電磁法。這種裝置發(fā)、收同點，在近場觀測，不僅避免了記錄點問題，而且減小了體積效應(yīng)，受地形影響小，不受靜態(tài)效應(yīng)的影響，從而大大提高了瞬變電磁法的探測精度和分辨率。1）發(fā)射線圈針對隧道特殊的工作環(huán)境，掌子面大小以及最大探測深度來確定發(fā)射線圈的邊長?？蛯ｈF路隧道掌子面較寬，大約14m。因此，發(fā)射線框確定為3m×3m。在隧道掌子面上進(jìn)行測量時，在隧道中可以布測10～12個測點。一般情況下要求掌子面前方探測距離能達(dá)到50m以上，根據(jù)以往對發(fā)射線圈匝數(shù)的實驗研究結(jié)果，表明采用8匝線圈效果最好。2）接收裝置接收裝置選用接收中心探頭形式，為了驗證應(yīng)用接收探頭的應(yīng)用效果，我們在隧道內(nèi)分別應(yīng)用接收探頭(等效于50m×50m的方形線框所測量感生電動勢)和接收線圈(3m×3m)進(jìn)行了探測對比，實驗表明瞬變場磁接收裝置采用中心探頭，并且探頭前部的裝有屏蔽筒，在坑道使用時可以減小外部干擾的影響，并且探頭后面進(jìn)行特殊加工可以屏蔽探測后方信號；同時還發(fā)現(xiàn)接收探頭能接收到掌子面前不良地質(zhì)體產(chǎn)生的微弱信號，提高探測的分辨率。因此，在對隧道進(jìn)行探測時，我們采用中心探頭作為接收裝置。該方式的優(yōu)點是:（1）與目的物耦合較好；（2）發(fā)射線圈逐測點移動,不會有激發(fā)盲區(qū)；（3）發(fā)射磁矩和接收磁矩較大；（4）符合隧道掌子面作業(yè)場地要求。3）工作方式具體工作方法是在洞外進(jìn)行發(fā)射線框支架(3m×3m樹脂材料框架)組裝,將發(fā)射線框附于支架之上。在洞內(nèi)進(jìn)行發(fā)射機、接收機、探頭和線框的連接,并將探頭安裝在支架上。然后對掌子面進(jìn)行探測,按照圖6.3所示0.5m點距逐點移動線框并進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，完成數(shù)據(jù)采樣后進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲，結(jié)束現(xiàn)場測試。如遇到圍巖級別較低、鋼拱架(或格柵拱架)緊跟掌子面施作的情況，可將左右邊界測點遠(yuǎn)離邊墻1-2m探測，以減少鋼拱架(或格柵拱架)等金屬質(zhì)支護結(jié)構(gòu)對探測結(jié)果的影響。圖6.3線圈移動方式

第7章地質(zhì)雷達(dá)超前地質(zhì)預(yù)報實施方案7.1地質(zhì)雷達(dá)檢測原理地質(zhì)雷達(dá)(GPR)方法是一種用于確定地下介質(zhì)分布情況的電磁波法。其方法原理是在探測范圍無大量鐵磁性物體干擾的情況下，高頻電磁波以寬頻脈沖的形式，通過發(fā)射天線定向送入地下，經(jīng)過存在電性差異的地下地層或目標(biāo)體的反射后返回地面，由接收天線接收。高頻電磁波在地下傳播時，其路徑、電磁場強度以及波形等將隨所通過介質(zhì)的電性性質(zhì)及幾何形態(tài)的變化而變化。因此,通過對時域波形的采集、處理和分析，可以確定地下界面、地質(zhì)體的空間位置及結(jié)構(gòu)。原理如圖7.1-1所示。圖7.1-1地質(zhì)雷達(dá)基本原理示意圖地質(zhì)雷達(dá)在隧道襯砌的質(zhì)量檢測中應(yīng)用較為普遍，但采用100MHz低頻天線時，也可以用來對掌子面前方30m范圍內(nèi)的地質(zhì)條件進(jìn)行超前預(yù)報。地質(zhì)雷達(dá)在以下情況下對前方地質(zhì)條件的超前預(yù)報取得了較好效果：斷層破碎帶溶洞等體狀地質(zhì)體富水帶如圖7.1-2至圖7.1-4所示。圖7.1-2地質(zhì)雷達(dá)對斷層的反映情況圖7.1-3溶洞探測圖7.1-4富水帶探測7.2檢測儀器簡介本項目地質(zhì)雷達(dá)超前預(yù)報采用的是美國勞雷公司生產(chǎn)的最新產(chǎn)品：SIR-3000型便攜式透地雷達(dá)，如圖7.2所示。發(fā)射天線頻率為：100MHz。預(yù)報距離：不大于30m。圖7.2SIR3000型透地雷達(dá)7.3測線布置應(yīng)用地質(zhì)雷達(dá)對掌子面測量時，首先根據(jù)目標(biāo)體的性質(zhì)來選擇測量參數(shù)，包括雷達(dá)天線的中心頻率、時窗長度、介質(zhì)的相對介電常數(shù)等；其次采集方式的選擇，對于SIR-3000型為例，它包括連續(xù)采集、控制輪測量、逐點采集三種測量方式。連續(xù)采集是在事先布置好的測量線以一定的速度移動天線來采集數(shù)據(jù)的采集方式，具有工作效率高的特點便于界面的連續(xù)追蹤。逐點采集在測點上逐個進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，一般在表面起伏變化大的情況下采用；控制輪采集是通過控制輪行走為記錄打標(biāo)記，資料位置標(biāo)記均勻準(zhǔn)確，一般在表面平整的機場跑道、高速公路路面等場合采用。在隧道超前地質(zhì)預(yù)報中，由于掌子面凹凸不平，故采用逐點采集的方式進(jìn)行，這樣既可以減少測量過程的誤差，提高預(yù)測的精度，并且點測測量占用時間短，因而不會影響施工進(jìn)度。在進(jìn)行點測測量前需根據(jù)掌子面的具體地質(zhì)狀況來進(jìn)行測線的布置，選擇合適點測間距。掌子面測線布置通常有兩種方式：兩橫兩豎式、一橫三豎式，分別如圖7.3-1和圖7.3-2所示。對于鐵路隧道而言，采用一橫三豎式的情況較多。圖7.3-1兩橫兩豎式測線圖7.3-2一橫三豎式測線

第8章紅外探水實施方案8.1紅外探水原理地質(zhì)體每時每刻都在向外部發(fā)射紅外能量，并形成紅外輻射場，從而把地質(zhì)體內(nèi)部的信息以紅外場的方式傳遞出來。當(dāng)隧道前方和外圍介質(zhì)相對比較均勻，且不存在隱蔽災(zāi)害源時，沿隧道走向分別對頂板、左邊墻、右邊墻向外進(jìn)行探測，所獲得的紅外曲線具有正常場特征。當(dāng)隧道前方或外圍空間有隱蔽災(zāi)害源時，其產(chǎn)生的災(zāi)害場就會疊加到正常場上，使正常場中的某一段曲線發(fā)生畸變，畸變段則稱為紅外異常。紅外探測即根據(jù)紅外異常來確定隱蔽災(zāi)害源的存在，這下災(zāi)害源包括含水?dāng)鄬印⒑芏?、地下暗河等。?）正常場：當(dāng)隧道掌子面前后的圍巖較好時，即圍巖的介質(zhì)相對正常時，在掌子面后方（已開挖部分）探測時所獲得的紅外探測曲線將近似為一條直線，該紅外輻射場就是正常場，其物理意義是被探測隧道掌子面前方30m范圍內(nèi)沒有災(zāi)害源，因此必須要掌握正常場，不知道正常場就無法確定異常場。（2）異常場：當(dāng)隧道掌子面前方或隧道邊墻存在含水構(gòu)造時，同樣在掌子面后方（已開挖部分）探測時，紅外探測曲線就會出現(xiàn)明顯的彎曲，曲線上的數(shù)據(jù)也將出現(xiàn)突變，即會出現(xiàn)含水構(gòu)造產(chǎn)生的紅外輻射場與圍巖的正常輻射場相疊加，從而形成異常場，其物理意義是被探測隧道掌子面前方30m范圍內(nèi)有災(zāi)害源。8.2采用的設(shè)備本標(biāo)段紅外探水采用HW－304型紅外探測儀，是在303型的基礎(chǔ)上向前邁進(jìn)了一步，它可將探測場強數(shù)據(jù)儲存在儀器內(nèi)，用通訊電纜與計算機連接后，可將探測數(shù)據(jù)直接傳輸至計算機，實現(xiàn)快速準(zhǔn)確成圖。在復(fù)雜地質(zhì)條件下，特別是巖溶發(fā)育地區(qū)，相對掘進(jìn)隧道的隱伏水體或含水構(gòu)造，除了出現(xiàn)在掘進(jìn)前方之外，還可能出現(xiàn)在頂板上方、底板下方、兩邊墻外部。針對復(fù)雜水文地質(zhì)特點，紅外探測儀可實現(xiàn)全空間全方位探測。1）使用環(huán)境條件：溫度：0℃——+40℃濕度：應(yīng)不大于80％。在潮濕環(huán)境工作不應(yīng)超過8小時。大氣壓力：（0.8－1.1）×105Pa。無腐蝕性氣體和強電磁場干擾。2）技術(shù)參數(shù)：瞄準(zhǔn)方式：紅色激光電源：鎳氫可充電電池電源電壓：1.2V×5電流參數(shù)：正常工作電流為18mA背景光電流為28mA激光器電流為20mA輻射場場強分辨率：H檔為：0.05mw/cm2M檔為：0.07mw/cm2液晶顯示：LCD，帶背景光照明儀器尺寸：180×88×34（mm）重量：350g3）其具體地質(zhì)預(yù)報內(nèi)容如下：通過超前探測可預(yù)報掘進(jìn)前方30米范圍內(nèi)地下水發(fā)育情況。通過對頂板上方探測，可確定隧道上方30米范圍有無含水層或含水構(gòu)造。通過對底板下方探測，可了解下方有無含水構(gòu)造，以預(yù)防滯后突水。別向兩邊墻外部探測，了解30米范圍內(nèi)有無含水體或者含水?dāng)鄬樱灶A(yù)防含水?dāng)鄬釉谇胺脚c隧道相交造成大突水。8.3實施方案1）實施流程①紅外探測工作流程框圖（見下圖）②探測時間：應(yīng)選在爆破及出渣完成后進(jìn)行。③測線布置：在掌子面上均勻布置9個測點，地質(zhì)情況復(fù)雜或探測過程中發(fā)現(xiàn)異常后加密測點。④掌子面測量：測量開始前應(yīng)對一點進(jìn)行重復(fù)測量，當(dāng)多次讀數(shù)基本穩(wěn)定時再開始正式測量。測量值應(yīng)為紅外場強平均值。每測完一個點應(yīng)松開測量開關(guān)，然后再進(jìn)行下一點的測量。開始開始測點、線布置掌子面測量洞身段測量資料分析提交成果報告，指導(dǎo)施工施工地質(zhì)素描對比分析，總結(jié)提高圖8.3-1紅外探測實施流程⑤洞身段測量：同④掌子面測量。注意在測量時應(yīng)盡量避免干擾源，如照明燈、通風(fēng)口、空壓機等，如不能避免，在探測過程中應(yīng)在備注欄中注明。⑥在下列情況下所采集的探測數(shù)據(jù)為不合格：a.儀器已顯示電池電壓不足，未更換電池而繼續(xù)采集的數(shù)據(jù)b.開挖工作面炮眼、超前探孔等鉆進(jìn)過程中所采集的數(shù)據(jù)c.噴錨作業(yè)后水泥水化熱影響明顯的部位所采集的數(shù)據(jù)d.爆破作業(yè)后測線范圍內(nèi)溫差明顯時所采集的數(shù)據(jù)e.測線范圍內(nèi)存在高能熱源場（如照明燈、空壓機等）時所采集的數(shù)據(jù)⑦探測數(shù)據(jù)和曲線的分析與判定應(yīng)符合下列要求：a.探測數(shù)據(jù)和曲線的分析與判定以地質(zhì)學(xué)為基礎(chǔ)，并結(jié)合現(xiàn)場的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件b.通過探測與施工開挖驗證，總結(jié)出正常場的特點，才能分辨出異常場c.分析由探測數(shù)據(jù)繪制的探測曲線前，必須認(rèn)真檢查探測數(shù)據(jù)的可靠性d.分析解釋時應(yīng)先確定正常場，再確定異常場，由異常場判定地下水體的存在e.在分析單條曲線的同時，還應(yīng)對所有探測曲線進(jìn)行對比，比如兩邊墻探測曲線的對比，依此確定隱蔽水體或含水構(gòu)造相對隧道的所在空間位置f.沿隧道軸向的紅外探測曲線和開挖掌子面紅外探測數(shù)據(jù)最大差值應(yīng)結(jié)合起來分析，在實踐中不斷總結(jié)經(jīng)驗，作出符合實際的分析⑧資料分析：有效預(yù)報長度應(yīng)在30m以內(nèi)，連續(xù)預(yù)報時前后兩次重疊長度應(yīng)大于5m。根據(jù)掌子面上9個測點數(shù)據(jù)之間的最大差值來判斷掌子面前方是否存在含水構(gòu)造。將隧道拱頂以及兩側(cè)邊墻測得的數(shù)據(jù)分別繪制紅外輻射曲線，根據(jù)曲線的趨勢來判斷是否存在含水構(gòu)造。2）探測曲線的分析（1）、探測曲線的可靠性，是建立在正確數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上。當(dāng)你探測讀數(shù)錯誤和記錄錯誤時，或者繪圖報錯數(shù)據(jù)時，你都會得到錯誤的曲線，錯誤的曲線將會導(dǎo)致誤判。（2）、為避免上述錯誤的發(fā)生，故要求：①操作人員在探測過程發(fā)現(xiàn)讀數(shù)出現(xiàn)明顯變化時，應(yīng)在探點周圍多探幾個點，以確認(rèn)讀數(shù)的可靠性②記錄人員聽到報數(shù)后，應(yīng)回報并記錄，遇到讀數(shù)突變點要求操作員重測③輸入計算機的數(shù)據(jù)應(yīng)作檢查（3）、分析曲線前應(yīng)審查探測曲線是否正確：如果左邊墻和右邊墻所測曲線上某個點位出現(xiàn)了高值或低值，而該條曲線相對位置沒有任何異常，顯然是探測時讀數(shù)錯誤；如果在開挖面上探測，斷面中部某個點位讀數(shù)值很低，而周圍點位的讀數(shù)值很接近，顯然是讀數(shù)錯了，因為這不符合場的變化規(guī)律。（4）、在復(fù)雜水文地質(zhì)條件下，除了預(yù)防前方，還要預(yù)防隧道外圍的隱蔽水體。這是通過曲線對比來完成的。3）報告的編寫（1）、通過對邊墻探測進(jìn)行超前探水預(yù)報從掌子面往洞口方向布置3條測量線（左右邊墻各一條、拱頂一條），沿隧道軸線方向布設(shè)點距為5m的n條測線，在南廣超前高鐵隧道超前地質(zhì)預(yù)報中n取值為11，當(dāng)探測曲線起伏在安全值范圍內(nèi)，則說明前方不存在隱含水體；當(dāng)探測曲線起伏超出安全值范圍，則說明前方存在隱含水體。地質(zhì)情況復(fù)雜或探測過程中發(fā)現(xiàn)異常后增加測線及加密測點。對邊墻探測進(jìn)行的預(yù)報實例（圖8.3-2、圖8.3-3）：圖8.3-2紅外探測法成果圖（無水或少量滲水）圖8.3-3紅外探測法成果圖（富水帶探測）通過對邊墻探測得出的探測數(shù)據(jù)和探測曲線圖。探測曲線起伏超出安全值范圍，由此推斷在探測段D1K394+612～+582范圍內(nèi)為一般多水帶，做好防排水工作,小心施工。（2）、通過對掌子面探測進(jìn)行的超前探水預(yù)報在掌子面上布設(shè)n行探點，每行m個點，計算出每一行和每一列任意兩數(shù)值間的最大差值，在此次探測中n取3,m取3。當(dāng)最大差值大于安全值時，說明前方存在隱含水體。(在南廣線隧道經(jīng)過多次探測安全值范圍定為10)。

第9章超前水平鉆孔9.1基本原理超前水平鉆孔通過鉆速等過程觀測、巖芯采取率統(tǒng)計、鉆孔巖芯鑒定等來確定掌子面前方地層的展布、巖石的軟硬程度、巖體完整性、可能存在的斷層、空洞的分布位置，從而進(jìn)行地質(zhì)超前預(yù)報。同時在巖溶區(qū)段的鉆進(jìn)過程中，可根據(jù)孔內(nèi)的涌水大小來判斷前方含水體的賦存情況和規(guī)模，為隧道的防突水及處置措施提供依據(jù)。1）鉆速判斷鉆速高：軟質(zhì)巖；鉆速低：硬質(zhì)巖；卡鉆：節(jié)理裂隙發(fā)育或斷層破碎帶；急劇加