隧道超前地质预报原理及方法.ppt

⑶断层及含水体实例图12TSP2D成果图隧道地质情况:某隧道平导全长为14315m，预报区存在次级断层—燕子窝断层，围岩级别为V级。预报结论:PDK111+846～+880为断层破碎带及影响带，其断层核心带位于PDK111+860～+867，核心带围岩力学性质很差，且富水，全施工时加强支护，防止坍塌和突水。开挖验证情况:开挖至PDK110＋848处围岩变差，PDK110＋861处时发现左侧拱部涌水，并伴随拱部大量坍塌，随着开挖不断前进，涌水量不断增大，平均涌水量约950m3/h，最大12180m3/h。此现象一直到PDK110＋865结束，说明我们的预报结论准确的。第30页，共75页，星期日，2025年，2月5日⑷暗河实例图13**隧道TSP二维成果图开挖验证情况:开挖揭示大型暗河,其位置示意图见图14。该例说明:TSP法虽能预报暗河,但对具有复杂形态的暗河或大型不规则溶洞是不能预报它们的具体形态和三维空间位置。预报结论:1、DK922+670～+606段：围岩破碎，岩溶强烈发育，存在中大型溶洞（或暗河）;2、DK922+606～+568段：围岩较破碎，岩溶弱发育。图14**隧道暗河位置示意图二维成果第31页，共75页，星期日，2025年，2月5日二、电磁波反射法

1、电磁波反射法的原理电磁波反射法超前地质预报主要采用地质雷达法探测。第32页，共75页，星期日，2025年，2月5日

在地质雷达数据采集过程中，由地质雷达的发射天线向被探测体内发射高频电磁波，当高频电磁波传至被探测体内两种不同介质的分界面（如：界面、空洞、不密实带等）时，由于两种介质的介电常数不同而使电磁波发生反射，反射波的传播遵循反射定律，反射波返回被检测体的表面，并由地质雷达的接收天线所接收，形成雷达图像。雷达图像包含了被检测体的丰富信息，根据雷达图像特征对被探测体进行定性判释，再根据下式可对被探测体的异常部位作定量解释。H=V*T/2第33页，共75页，星期日，2025年，2月5日由于地质雷达法具有异常图像直观、工作效率及分辨率高等优点，该方法可应用在隧道超前地质预报中的短距离(15～30m)预报。工作原理示意图见图15-1所示。图15-1地质雷达工作原理示意图第34页，共75页，星期日，2025年，2月5日图15-2地质雷达测线布置示意图和SIR3000现场探测照片

第35页，共75页，星期日，2025年，2月5日用地质雷达法进行隧道超前地质预报应注意的几个要点1、虽然地质雷达法具有高分辨率、图象直观、预报时间较短等特点，但地质结构复杂地段往往存在水，且掌子面处多破碎，掉块严重，很难把掌子面处理平整，因此地质雷达很难在这些地方取得有效资料，因此大大降低了地质雷达在隧道超前地质预报中适用性。2、由于金属对雷达波具有很强的反射作用，因此在施测时需要把含有金属材料的设备迁移到远离掌子面的地方。

有些预报单位未认识到上述影响和要求,未按要求执行，结果是所获得的数据信息信噪比低、干扰大，严重影响了预报结果。第36页，共75页，星期日，2025年，2月5日2、电磁波反射法的应用效果

⑴完整围岩的地质雷达图象左图为在完整围岩上采集的地质雷达数据，可见电磁波反射波信号较平静，无明显反射信号，能量亦呈正常衰减趋势。图16完整围岩的地质雷达法图象第37页，共75页，星期日，2025年，2月5日⑵溶蚀破碎带的地质雷达图象左图中有明显的电磁波反射信号，反射信号同相轴较连续，并且反射的电磁波信号较强，分析认为在掌子面后面5～10米深度范围内存在不良地质体，结合现场的围岩岩性为灰岩情况综合分析认为掌子面前方为溶蚀破碎带(经开挖验证结论准确)。图17溶蚀破碎带的地质雷达法图象第38页，共75页，星期日，2025年，2月5日⑶溶洞的地质雷达图象左图中有明显的电磁波反射信号，在7～19米范围内由近似抛物线的反射波轴顶点包罗的区域为粘土充填型溶洞范围(经开挖验证结论准确)。图18-1粘土充填型溶洞的地质雷达法图象第39页，共75页，星期日，2025年，2月5日⑶溶洞的地质雷达图象左图中有明显的非常强的电磁波反射信号，在9～29米范围内形成非常强的能量团块,为充水型溶洞范围(经开挖验证结论准确)。图1