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隧道施工期超前地质预报实施方法研究
更新时间:2021-08-19 14:31
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隧道施工期超前地质预报工作是我国隧道工程施工超前地质预报工作最主要的一项任务。隧道工程施工超前工程地质调查预报的主要研究内容一般包括地质探明工程隧道内地表表层地质岩性、褶皱、断层、岩脉、破碎断裂带、长大带和节理、地下水利用状况、地下水应力利用状况等。预报的三个重点内容是地质断层、岩脉、破碎熔岩带、溶洞、暗河、煤系结构地层及其他不良结构地质体在工程面前方的可能出现暴露地点位置和对工程施工的直接影响。阐述了我国地质资源预报的主要目的及工作任务极其注重工作性的特点,并详细介绍了几种超前沿的地质资源预报的工作方法。
        关键词:隧道施工;超前地质预报;方法;研究
        一、研究的现状
        许多西方国家,地下工程的施工技术和施工条件都是领先于世界的。其中瑞士和挪威在隧道建筑方面有着令世界震撼的成就。在我国的岩溶隧道开发历史上,岩溶地域隧道的超前预报一直是一个令人们十分头疼的问题。因为岩溶隧道掌子面的自身因素,使得岩溶地域的地质灾害的类型十分复杂,增加了岩溶隧道超前预测的工作难度,极大地影响了岩溶地域的工程进度。到目前为止,岩溶隧道工程施工的超前地质预测技术已经在国内和国外得到了逐渐普及,但是在岩溶隧道施工的超前地质预测技术的概念,理论以及使用方法等方面还没有形成统一的标准。
        二、隧道超前预报方法
        2.1地质分析预报法
        地质调查分析探测预报方法是我国隧道超前地质预报技术中的一项基本技术方法,地质探测分析方法细分的技术种类很多,常见的种类有:超前地面探测地质现象调查、隧道探测掌子面地质编录、超前地质钻探等。其中,地面基层地质资料调查和右手掌子面地质编录与基层分析两种调查方法的最大优点则、就是不会干扰隧道施工,设备简单,出结果快,预报地质效果较好,而且为整个地下隧道工程提供详细的基层地质调查资料;它的缺点则就是对于整个隧道前方未完工开挖的不良路段地质容易出现漏报。超前地质钻探方法可以直观性地反映隧洞掌子面前方基本岩层地质岩体情况,是探测施工工程预报最有效率的方法之一,对探测岩体结构完整性、地下水和岩体垂直度及隧洞走向轴线的基本地质岩体结构和剖面等施工预报作业效果较好,但由于需要要占用较长的工程施工预报作业准备时间,费用高,所以超前地质钻探只主要适用于针对某些国家重点工程疑难问题的施工预报。
        2.2地质雷达法
        地质雷达法观测是一种由于利用不同电磁波在不同化学介质中可以产生各种透射、反射的特性,而后来用于进行超前沿的地质现象预报的观测方法。对于作为探测溶洞破碎后的岩体,地质分析雷达探测效果好,由于破碎岩石被经过节能处理而使裂隙发生切割,反射反应界面能量增多,反射反应波形的能量发生变化、 发生频率的概率会大幅下降,同时相轴反射出现比较大的变化,严重会出现反射的错误。对于溶洞的探测来说,通过利用这种方式,能够更好地完成探测效果。电磁波慧在溶洞当中发生各种各样的反射,一般情况下不会出现比较强的反应波。如果主要为了探测含水的溶洞时,地震波会与周围溶洞的岩壁发生比较强烈的反应,从而会产生比较强的弧形反射,同时会使里面所含的能量增多。
        2.3声波法
        声波判定法主要是根据岩体声波在不同地质岩性,不同高度岩体地质结构中振动传播的声波速度不同而用来判断确定一个岩体的结构好坏形变程度及与其相关的岩体力学物理参数,再经过实际地质工程的诊断检验分析优化后以波速等作为判定技术依据。声波振动法兰机具有轻便简易,快速使用经济,测试结果精度较高易于控制和效率提高等几大优点,应用较广,但是要占用一定量的施工准备时间,有一定的技术局限性。
        2.4瞬变电磁法
        瞬变空间电磁观测法主要是一种观测时间和区域内的电磁法,它主要是一种利用一个阶跃时间电磁脉冲波的激发,不断连接地面的回线向物体掌子面前方方向发射一次场,在一次场磁波断电之后,测量由电磁介质运动产生的电磁感应二次场磁波随持续时间的运动变化,来从而达到实时寻找各种特殊地质观测目标的超前空间预报观测方法。瞬变岩体电磁探测法主要通过对地下岩体内部自感二次场的快速探测,获得岩体全区视电阻的概率,因此对岩体地下水溶质具有较好的岩体敏感性,而对地下岩体侵蚀强度、岩体破碎侵蚀程度、干涉和溶洞等不易准确判断。
        2.5 TSP 探测法
        这项是一种专门用于超前探测预报地下隧道工程开挖时地面前方水下地质反射情况运动变化的地下地质反射运动地震波探测技术,是一种利用反射地震波的地下反射运动原理用来进行水下地质情况探测。地质波由若干个特定地震爆破点上的一次小规模人工地震爆破后的激发反应产生,并由一台电子地震传感器进行接受;另外当地震波的入射波连接遇到不同岩体介质结构或其反射强度可能有较大变化时,在不同反射介质的地震界面连接处,部分地震入射波的全部能量将被岩体反射,此时所被反射出的地震波将由一台地震微波接收器进行接收,由一台数字地震记录仪进行放大、输出和分析记录。
 来源:《基层建设》2020年第14期   作者:李宁1 张舜庆2 崔占云3
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