一种三维隧道地质超前预报新方法的研究与应用

目前,各类隧道地质超前预报技术在隧道开挖过程中发挥着巨大作用,首先简要阐述了隧道地质超前预报发展概况及存在问题,然后基于自主研发的AGI-T3三维隧道地质超前预报系统,较详细地介绍了隧道地质超前预报三维观测系统设计方法;根据掌子面前方反射波信号特征(负速度),应用"F-K"二维速度滤波方法提高信噪比;基于地震波共反射面元(CRS)叠加和偏移成像原理实现隧道地质三维成像。最后通过数值模型和工程实例,分析验证了仪器信号采集和成像方法的正确性和实用性,为隧道的超前探测和预报工作开辟了一条全新、有效、简洁高效的途径。     

探地雷达在隧道施工超前探测中的应用

简要介绍探地雷达应用于隧道施工超前探测中的工作原理,总结探地雷达应用于隧道施工超前探测中的工作流程。以福州绕城高速公路超前探测应用为例,在整个隧道掘进始末,采用加拿大Sonsor＆Software公司生产的EKKOIV低频探地雷达探测,同时结合开挖掌子面详细地质素描等工作综合判定,对开挖掌子面前方围岩进行探测。经开挖跟踪验证,证实探地雷达技术能有效避免隧道内空间狭小、干扰多等不利因素,能快速高效地预报开挖掌子面前方的断层破碎带,准确对掌子面前方围岩类别进行划分,为施工单位合理安排施工作业进度,减少工程隐患提供科学依据。为探地雷达在隧道超施工超前探测中的应用和推广积累一些经验。     

TGS360Pro和TRT7000在某隧道施工超前地质预报中的应用对比

地质超前预报能够对地下洞室前方围岩的不良地质情况进行及时预测,以达到提前预防、及时发现、及时处理、降低工程风险之目的,反射地震预报技术能够有效地使用反射地震信号预报隧道掌子面前方的地质情况,得到了广泛的应用。介绍了TGS360Pro与TRT7000两种反射地震超前地质预报系统的工作原理、工作方法,对两种系统在测试和成果输出方面进行了详细对比,并针对同一掌子面同时测试、分析,在开挖过程中实时跟踪开挖情况。通过对比,表明两种预报系统均能探测得到开挖前方的地质异常体(如断层破碎带、渗水、溶蚀裂隙等)。经开挖验证,预报结果与实际揭露情况基本相符,但也存在一定区别,可为以后进行类似的工作提供借鉴。     

综合地质预报在某隧道明洞探测中的应用

隧道出洞口附近易出现塌方、冒顶等地质灾害,为防止这类灾害的发生,施工前必须对隧道前方地质情况做出准确判断.文章分别介绍了隧道地震波法(tunnel seismic prediction, TSP)和地质雷达法(ground pener rating radar, GPR)两种常用的地质预报方法,并综合应用这两种方法对某隧道明洞段进行了探测.根据超前地质预报的探测结果,确定地面冲沟所在位置及掌子面前方岩体含水情况,并做出该区域不会揭露明洞的判断;同时结合地质雷达对拱顶进行连续跟踪探测,得到了顶板的厚度.最后,探测结果与实际开挖情况进行了对比验证.通过综合地质预报的手段,能够较准确的探明掌子面前方的地质情况,指导工程施工.     

TSP在隧道超前预报中的应用效果分析

在隧道工程中,为了能够安全、顺利地进行隧道建设,对隧道周边以及掌子面前方的地质构造进行探测是非常必要的,目前运用TSP(Tunnel Seismic Prediction)进行超前预报是准确而又高效的方法之一。本文在介绍了TSP系统的基本原理的基础上,设计了不同的观测系统对隧道进行探测,通过对实际采集的资料进行处理、解释以及对重叠段的对比分析,验证了TSP在隧道探测中的有效性和可靠性。此外,分析不同的观测系统可以发现对于小偏移距的观测系统有利于获得隧道周围岩体的地质信息,而靠近掌子面的观测系统则更有利于获得掌子面前方岩体的地质信息,这些结论可以为TSP在实际隧道中的应用提供相应的理论依据。     

高速公路岩溶隧道综合超前地质预报研究

岩溶地区隧道等地下工程施工过程中,对掌子面前方不良地质体的发育情况进行准确及时预报,是当前隧道设计施工中亟待研究与解决的关键问题.本文首先总结分析了各种常用的超前地质预报方法的优缺点,在岩溶隧道中继承、发展前人超前地质预报的思想;然后重点介绍和分析了成功的隧道超前地质预报工程实例.在坚持长短结合、地质与物探结合、合理搭配、贯穿全程的基本原则下,综合超前地质预报技术和方法能很好地预报掌子面前方岩溶的位置、规模、形态和填充情况,验证其适合复杂地质条件下岩溶隧道的超前地质预报工作.此工作对岩溶地区高速公路隧道超前地质预报工作提供一定的帮助和指导.     

TSP203系统在小陂流隧道超前预报中的应用

地球物理勘探方法应用于隧道掘进中的超前预报工作,不仅具有快捷、准确的特点,而且还能进行实时处理与显示。以湖南境内常（德）吉（首）高速公路29合同段小陂流隧道的超前预报为例,通过TSP203探测,可以及时、详细、准确地了解开挖掌子面前方的地质情况,从而为施工单位合理安排施工作业进度、减少工程隐患提供科学依据。     

核磁共振测深进行隧道超前地质预报的可行性

针对隧道掌子面前方含水构造有效探测问题,提出了采用核磁共振测深技术进行隧道超前地质预报。以均匀全空间模型为基础,计算了均匀导电全空间中回线源形成的谐变电磁场,模拟了核磁共振超前探测时的扳倒角分布。结果显示隧道核磁共振超前探测时含水体能够产生明显核磁共振响应,但信号较弱。针对地下探测空间的特殊性,提出了以阶跃波代替现有余弦波激发源、以磁探头代替线圈作为接收装置进行改进的建议。核磁共振测深直接找水有望成为一种非常有潜力的探测掌子面前方水体并区分水与泥的有效方法。     

探地雷达瞬时属性分析技术在岩溶涌水通道探测中的应用

为了准确查明某岩溶隧道发生突水后岩溶涌水通道的分布,以便及时对岩溶水进行封堵和截流.采用探地雷达对突水后掌子面前方的岩溶构造发育情况进行了精细探测,并对采集的探地雷达数据进行了瞬时属性分析,通过希尔伯特变换提取了雷达信号中的瞬时振幅、瞬时相位和瞬时频率三种瞬时属性,将三种瞬时属性结合起来对岩溶涌水通道进行了多参数综合分...     

瓦斯地质预报技术在丹景2号隧道中的应用

丹景2号隧道是成都第二绕城高速公路东段中的控制性工程,为高瓦斯隧道.本文主要研究了地质雷达探测、超前钻孔探测、探孔瓦斯检测等方法在该隧道施工中的应用情况,对掌子面前方的岩体地质状况、瓦斯赋存情况进行了预报,取得了较好的预报效果,对隧道的安全施工提供了有效保证.     

含黏粒砂土地层浅埋盾构隧道开挖渗流稳定性试验

针对含黏粒砂土地层浅埋盾构隧道开挖渗流稳定性问题,设计制作了主要由模型箱、水循环系统、盾构隧道与开挖面模型、饱和地层模型和量测系统组成的试验装置。通过模型试验,量测开挖面逐渐失稳过程中的地层沉降和开挖面饱和土压力以及前方地层孔隙水压力。结果表明:渗流条件下,开挖面前方地层孔隙水压力,会因地层黏-砂比的增大而增大,且会随开挖面体积损失的增大而增大;渗流会使开挖面极限有效土压力明显增大,开挖面极限有效土压力与地层黏-砂比基本上呈线性增加关系;地层极限失稳范围主要取决于开挖面前方和后方以及横向的破裂角,其中,后方破裂角受地层黏土含量和渗流的影响不大;无渗流时,地层极限失稳范围会因黏-砂比的增大而增大,而有渗流时,地层极限失稳范围会因黏-砂比的增大而减小。研究成果改进了对含黏粒砂土地层浅埋盾构隧道开挖渗流稳定性的认识,可以为实际工程以及有关的稳定性极限分析提供参考。     

基于离散裂隙网络模型的隧道涌水量预测

通过建立不同赋存水体深度、不同隧道直径和不同开挖距离等共96个复杂裂隙网络数值模型,计算通过隧道掌子面的涌水量,拟合预测隧道涌水量的多参数回归方程。结果表明,流体的主要流动路径由连接入口边界和出口边界的连通裂隙组成。组成主要流动路径的裂隙内的流速最大;离连接入口边界和出口边界的连通裂隙越远,裂隙内的流速越小;水体较浅时,涌水量与开挖距离具有幂函数关系;水体较深时,涌水量与开挖距离具有线性关系;对隧道涌水量影响程度由高到低的影响因素依次为隧道直径、水体深度、开挖距离。隧道涌水量的预测结果和数值计算结果能很好吻合,验证了该回归方程具有普适性,可对节理发育岩体内隧道涌水量进行动态预测。     

综合超前地质预报在岩溶隧道施工中的应用

在岩溶地区,富水、岩溶及断层破碎带等不良地质常是制约隧道正常施工的主要因素。超前地质预报是探查地下工程开挖掌子面前方不良地质情况、降低施工风险的一项重要技术措施,已成为岩溶地区隧道施工过程中不可或缺的重要工序。文章提出了运用“地质调查法+TSP+TEM+超前钻探”综合地质预报方法对岩溶地区隧道不良地质情况进行探查,建立了在地质调查法的基础上,使用TSP长距离辅助探测技术,以小线圈瞬变电磁法为核心手段,最后再通过超前地质钻孔来验证的综合预报流程。以某岩溶地区隧道为工程背景,采用了“地质调查法+TSP+TEM+超前钻探”综合超前预报方法,达到了提高预报准确性的效果。     

瞬变电磁对含水层的超前探测效果分析

在隧道开挖过程中,掌子面前方多存在充水、充泥断层或裂隙等地质病害体形成的含水夹层.基于等效导电平面法基础上的视纵向电导二次微分成像方法,利用“H”型地电模型理论得到含水夹层的视纵向电导微分成像响应特征和识别方法,提出视电阻率和视纵向电导相结合进行含水夹层的探测方法,以此来指导瞬变电磁法在隧道内的超前地质预报工作,提高了瞬变电磁探测的精度及准确度.     

隧道综合超前地质预报技术及其工程应用

针对岩溶隧道单一超前预报方法预报结果与实际开挖揭露情况偏差较大的问题,提出采用隧道综合超前地质预报技术来提高对不良地质体预报的准确率,即采用宏观地质分析法、TSP地震波法、地质雷达法、掌子面围岩预判以及超前钻探相结合的方法,充分发挥各种预报方法的优势并进行相互补充和印证,提高不良地质体超前地质预报精度。 研究成果成功应用于利万高速谋道连接线齐岳山隧道的超前地质预报工作,避免了人员伤亡与财产损失。 以里程桩号GK0+708~GK0+720段范围内大型充水夹泥溶洞预报为例,详细阐述了综合超前地质预报的流程,并根据预报结果进行相应的处治措施,避免了溶洞塌方突泥等地质灾害的发生。 研究结果对类似岩溶地区的超前预报提供了参考和借鉴。     

地质雷达在米亚罗隧道超前地质预报中的应用

地质雷达是浅层地质勘探的有效方法,应用于预报裂隙带、断层破碎带、富水区围岩、岩溶洞穴等不良地质灾害。本文结合米亚罗隧道施工进行超前地质预报,通过对雷达波穿越该隧道不良地质的反应特征的分析,对不良地质和掌子面前方岩体构造情况做出准确预报,为保障施工安全提供有效指导。     

隧道埋深及开挖方法对于二衬支护时机的影响

为了研究隧道埋深和施工方法对二衬支护时机的影响,以广梧高速公路牛车顶隧道为工程背景,建立数值计算模型,分别改变隧道埋深和施工方法,得到相应的隧道二衬支护时机.结果表明：通过数值计算,可定量得到二衬及掌子面之间的允许距离和埋深的关系;当埋深较小时,二衬与掌子面的允许距离随着埋深的增加而增加;当埋深超过某一限值时,隧道二衬与掌子面的允许距离基本不变;开挖工法对二衬与掌子面间的允许距离影响比较显著,而对仰拱与掌子面的允许距离影响很小.随着开挖断面分部的增加,开挖对围岩的扰动减小,因而可以适当延缓构筑二衬时机.若选取Ⅲ级围岩中的全断面开挖法作为参考基准,则围岩中二衬与掌子面的允许距离将由于选择不同工法需进行修正,相应的修正值为：全断面法1.0,上下台阶法和中隔壁法均为1.5.