超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)在巖溶隧道施工中的應(yīng)用
更新時(shí)間:2021-04-10 17:51
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一、工程概況
本標(biāo)長(zhǎng)隧道1座,單洞累計(jì)長(zhǎng)度4556米,設(shè)計(jì)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(zhǎng)隧道,隧道左洞起訖樁號(hào)為:ZK30+765-ZK33+060,長(zhǎng)2295米,隧道右洞起訖樁號(hào)為:YK30+800-YK33+061,長(zhǎng)2261米。
二、彈性波(TSP203)法簡(jiǎn)介
?。ㄒ唬椥圆ǎ═SP203)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(lái)預(yù)報(bào)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(cè)不良地質(zhì)體的厚度和范圍。
(二)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)概念及特點(diǎn):超前地質(zhì)預(yù)報(bào)是在隧道開挖時(shí),對(duì)掌子面前方的圍巖與地層情況做出超前預(yù)報(bào)。
三、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)原理
TSP和其它地震反射波方法一樣,采用了回聲測(cè)量原理。地震波在巖石中以球面波形式傳播,當(dāng)遇到巖石物性界面(如斷層、巖石破碎帶和巖性變化等)時(shí),一部分地震信號(hào)反射回來(lái),一部分信號(hào)透射進(jìn)入前方介質(zhì)。反射的地震信號(hào)被檢波器接收,反射信號(hào)的傳播時(shí)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(guò)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(yù)報(bào)方法綜合應(yīng)用
?。ㄒ唬┩ㄟ^(guò)已有的地質(zhì)、水文資料總結(jié)統(tǒng)計(jì)后對(duì)圍巖范圍做出一定的預(yù)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(jìn)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(jìn)行判別。
?。ㄈ└鶕?jù)地質(zhì)調(diào)查法和TSP分析得到的數(shù)據(jù)對(duì)掌子面進(jìn)行開挖,在到達(dá)預(yù)測(cè)圍巖情況較差段落時(shí)使用地質(zhì)雷達(dá)法對(duì)前方圍巖情況進(jìn)行再次探測(cè),準(zhǔn)確確定掌子面前方是否有溶洞。
(四)如果開挖到掌子面附近存在大量滲水時(shí),或使用地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)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(yuǎn)采用超前水平探孔,如果距離較近采用加深炮孔進(jìn)行探測(cè)。
?。ㄎ澹┤绻_挖到掌子面附近存在大量滲水,且使用各種探測(cè)手段均出現(xiàn)上下貫通型溶洞時(shí),先使用地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行探測(cè)如果下方出現(xiàn)溶洞就采用地質(zhì)鉆對(duì)下方溶洞進(jìn)行探測(cè)。
?。┨綔y(cè)目的:1、探測(cè)是否有溶洞出現(xiàn);2、探測(cè)溶洞大?。?、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(huì)出現(xiàn)突水突泥的情況,提前做好預(yù)警;5、探明掌子面前方地質(zhì)情況。
五、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)實(shí)施方案
隧道施工過(guò)程的地質(zhì)超前預(yù)報(bào)預(yù)測(cè),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(cè)方法取得的資料,以及地質(zhì)推斷法預(yù)測(cè)開挖工作面前方一定長(zhǎng)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(cè)試法、鉆探孔法、涌水量觀測(cè)、有害氣體預(yù)測(cè)、巖體結(jié)構(gòu)面量測(cè)和圍巖變形觀測(cè)。物探測(cè)試主要有TSP法、地質(zhì)雷達(dá)法。
預(yù)測(cè)時(shí)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(yù)報(bào),以工程地質(zhì)法(包括圖析法及地質(zhì)素描法)進(jìn)行超前宏觀預(yù)報(bào)為前提,結(jié)合TSP203超前地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)、地質(zhì)雷達(dá)、超前探孔、經(jīng)驗(yàn)法等綜合手段,分長(zhǎng)期預(yù)報(bào)、中期預(yù)報(bào)、短期預(yù)報(bào)三個(gè)階段對(duì)隧道巖體特征、斷層、涌水等不良工程地質(zhì)進(jìn)行超前預(yù)測(cè)預(yù)報(bào):
采用TSP系統(tǒng)與地質(zhì)分析法相結(jié)合進(jìn)行長(zhǎng)期(長(zhǎng)距離)(>80m范圍)地質(zhì)預(yù)報(bào);采用儀器和鉆孔進(jìn)行30~80m距離的中期地質(zhì)預(yù)報(bào);利用臺(tái)車鉆孔和地質(zhì)雷達(dá)、紅外探測(cè)儀相結(jié)合,進(jìn)行距離小于30m的短期地質(zhì)預(yù)報(bào);采用在鉆爆循環(huán)中加深(4m)3~5個(gè)炮孔進(jìn)行掌子面前方4m范圍的下一循環(huán)的探測(cè)。結(jié)合掌子面地質(zhì)素描預(yù)測(cè)法進(jìn)行掌子面作業(yè)影響區(qū)域內(nèi)的當(dāng)前地質(zhì)預(yù)報(bào)。
對(duì)物探異常區(qū)采用鉆孔進(jìn)行驗(yàn)證,以便指導(dǎo)施工。
六、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)應(yīng)該預(yù)防的問(wèn)題
?。ㄒ唬㏕SP彈性波反射法連續(xù)預(yù)報(bào)時(shí),須進(jìn)行搭接預(yù)報(bào),前后應(yīng)重疊10米以上,保證不出現(xiàn)漏測(cè)區(qū)域及驗(yàn)證上次預(yù)報(bào)結(jié)論。
?。ǘ┎捎脻摽足@連續(xù)預(yù)報(bào)時(shí),鉆孔深30~50米,前后兩循環(huán)鉆孔應(yīng)重疊5~8米。
七、官舟隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法設(shè)計(jì)
八、預(yù)報(bào)成果的提交
每次檢測(cè)后1天之內(nèi)提交最終技術(shù)報(bào)告,報(bào)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(yīng)的技術(shù)措施與可行性建議。報(bào)告成果及時(shí)向現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員進(jìn)行交底,與現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員保持密切聯(lián)系,并且隨著隧道的開挖對(duì)預(yù)報(bào)成果進(jìn)行驗(yàn)證,改進(jìn)探測(cè)布置,提高預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率。
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