龙靖高速公路工程隧道超前地质预报方案

以下四级。

A级：存在重大地质灾害的地段，如软弱、破碎、富水、导水性良好的断层破碎带，特殊地质地段，重大物探异常地段，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、瓦斯灾害严重的地段以及人为坑洞等。

B级：主要针对中、小型突水突泥地段，较大物探异常地段，断裂带等。

C级：主要针对水文地质条件较好的碳酸盐岩及碎屑岩地段，发生突水突泥的可能性较小。

D级：非可溶岩地段、小型断层破碎带，发生突水突泥的可能性极小。 地质预测预报坚持隧道洞内探测与洞外地质勘探相结合、地质方法与物探方法相结合、多种物探方法相结合、地球物理方法与超前水平钻探相结合，辅助导坑与主洞探测相结合，开展多层次、多手段的综合超前地质预报，并贯穿于施工全过程。

7.2.2 分级预报方式

A级预报：采用地质分析法、地震波反射法、声波反射法、地质雷达、红外探测、超前水平钻探等手段进行综合预报。

B级预报：采用地质分析法、地震波反射法或声波反射法，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复杂时，则按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、断层或物探常地段可采用地震波反射法或声波反射法进行探测，必要时红外探水和超前水平钻孔。

D级预报：采用地质分析法。

结合本标段隧道实际地质情况，将隧道分级预测定为C级。在施工过程中根据实际情况调整。

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7.3 超前地质预报方案设计 7.3.1 TSP长距离超前预报 7.3.1.1简介

TSP设备是由瑞士安伯格公司开发、生产的，是当前国内外最先进的隧道长期超前地质预报设备，也是当前超前地质预报技术中的最重要手段。它与其它超前地质预报的设备相比，最大优点是：探测距离远（可达隧道掌子面前方300～500米,有效预报距离100～150米），分辨率高（最高分辨率为1米），抗干扰能力强（基本不受干扰），影响施工很少（钻孔和测试在侧壁进行，洞内探测时间仅用45分钟）。

该设备主要用于超前预报隧道掌子面前方不良地质的性质、位置和规模，最大探测距离为掌子面前方300～500m，设备限定的有效预报距离为掌子面前方100m，最高分辨率为≥1m地质体。

7.3.1.2 操作要点

⑴准备工作：操作人员4人，其中电工、爆破工各1人，配合人员2人；瞬发雷管约30个，引爆电线约60m，炸药600g/次，每孔装20～30g。

⑵钻孔接收器钻孔位置距工作面约55m，与爆破孔同侧壁，数量1个，直径38mm，深度2.4m，方向垂直于隧道轴线或向底面倾斜10o，向洞口回斜10o，高度约在地面以上1.0m。第一个爆破孔距离接收器20m，而后所有向前至工作面的爆破孔间距约1.5m，爆破孔数量根据隧道工作面的实际位置而定，但应大于18个；直径38mm，深度1.5m，线向垂直于隧道轴向，或向上与工作面成10o夹角，向地面倾斜10o～20o，高度约在地面以上1.0m。

⑶接收器套管的埋置与爆破孔的保护，接收器套管的埋置关系到接收器所收集震波信息的准确性。在接收器钻孔钻好后，用不收缩的快干砂浆或锚固剂注满钻孔，然后将套管插入孔中，24h后固化备用，整个过程小心操作，确保套管与围岩无孔缝存在。爆破孔钻好后，为防止钻孔在不稳定围岩中坍塌，可用塑料管（直径30mm，长约1.5m）插入孔中备

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用，实测时取出装药。

⑷仪器调试包括基本工程数据的输入，测量几何图形参数的输入，地震波参数的输入。

⑸现场测试在接收器套管埋设24h后，即可进行现场测试，探测断层产状及有无设计遗漏断层。

7.3.1.3 TSP能解决的主要技术问题

⑴预报掌子面前方的断层破碎带、软岩、岩溶陷落柱等不良地质体的性质、位置和规模；

⑵预报涌水量大于5米3/h以上的富水地质体和老窑、老崆等采空区的存在、位置和规模；

⑶预报煤系地层的边界和其中的煤层、富水砂岩； ⑷粗略地预报围岩级别（类别）；

⑸定性地预报发生塌方、突泥突水等施工地质灾害的危险性。 7.3.1.4 TSP的主要技术指标

⑴探测距离一般为掌子面前方300～500米，最大可达1500米；有效预报距离为掌子面前方100～150米。

⑵最高分辨率为1米地质体；

⑶预报不良地质体位置的精度可达90%以上； ⑷预报不良地质体规模的精度可达85%以上。 7.3.2 TEM地质雷达短距离精确探测（20-60米）

当开挖揭露的地质情况与前期工程地质勘察资料有较大的出入，预计开挖前方可能遇到软弱层带、含有害气体的地层、突泥、突水等；当出现围岩不断掉块，洞内灰尘突然增多，支撑变形或连续发出响声；出现片帮或严重鼓胀变形。出现以上情况时，应对其产生原因、性质和可能的危害作出科学的分析判断，并及时进行地质雷达超前探测预报。

7.3.2.1地质雷达超前预报原理

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地质雷达属于电磁波物探技术。电磁波通过天线向地下发射，遇到不同阻抗介面时，将产生反射波和透射波。接收机利用分时采样原理和数据组合方式，把天线接收的信号转化为数字信号，主机系统再将数字信号转化为模拟信号或彩色线迹信号，并以时间剖面的形式显示出来，供解译人员分析。

地质雷达是一种无损探测仪器。它依据电磁波脉冲在地下传播的原理进行工作，电磁波脉冲由发射天线发出，被地下介质介面（或埋藏物）反射，由接收天线接收然后将这些信号记录下来，成图显示出来。被反射脉冲旅行时间在单置式天线情况下为

Δt?2h/v

式中h为反射界面的深度(m)；v为波速(m/ns)；Δt为脉冲双程旅行时间(ns)。

图4 地质雷达电磁波脉冲传播示意图

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