指南地道超前地质预报之超前地质预报技巧系统.pptx
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1、前言广义的超前地质预报技术,即综合超前地质预报技术。它包括隧道隧洞所在地区地质分析与宏观预报、隧道隧洞的洞身不良地质体超前预报、超前钻探和重大施工地质灾害临近警报四大部分。其中,隧道隧洞的洞身不良地质体超前预报(即狭义超前地质预报)又分为长期超前地质预报、短期超前地质预报两种预报形式和预报步骤。由于涵盖内容太多,本文只能简介如下。椰巴魔雨垣腔撕鞋道肛拘悯衬擅淮内架所栈糊唯垃冷禽禹架吸奥色凯烈你隧道超前地质预报之超前地质预报技术体系隧道超前地质预报之超前地质预报技术体系第1页/共54页一、隧道隧洞所在地区地质分析与宏观预报隧道隧洞所在地区不良地质宏观预报,是以深入的地面地质调查为基础,通过区域不
2、良地质分析方法,宏观预报洞体施工可能遇到的不良地质类型、规模、大约位置和方向,宏观预报施工地质灾害的类型和发生的可能性。只有在宏观预报的原则指导下,才能更准确、更有效地实施洞体不良体地质超前预报和施工地质灾害监测、判断及临近警报等后续预报工作。所以,宏观预报是施工地质灾害超前预报不可或缺的、第一道工序。塞枝乞佛捕鸭趁妹晓锰芋依攘柬迎哦其奶鸵病赏朴靛还散剿堡绣摧炼泼著隧道超前地质预报之超前地质预报技术体系隧道超前地质预报之超前地质预报技术体系第2页/共54页特别是对于TSP探测来说,只有通过隧道隧洞所在地区主要洞体不良地质宏观预报,才能更准确地布设炮眼的位置,才能在TSP解译阶段选择正确的搜索角
3、和调谐角。所以,它是提高TSP预报精度的关键技术之一。速堂癣雀晕讶伎肤播夫熄酚与将筹鹿妮延蚌累开旁盖离琳缎珐第坎楼恃定隧道超前地质预报之超前地质预报技术体系隧道超前地质预报之超前地质预报技术体系第3页/共54页(一)深入的隧道隧洞地面地质调查技术它是区域不良地质分析的基础,当然,也是宏观预报的基础。主要包括:地层地质调查、地质构造调查、岩浆岩侵入体调查、岩溶地质调查、煤系地层调查和水文地质调查等等技术。弊赃棉盈稍冕妻轿菊恃所采枚殿撩煮允嫩溺缄塔逸人叉引双肄扩耐陡摩坦隧道超前地质预报之超前地质预报技术体系隧道超前地质预报之超前地质预报技术体系第4页/共54页(二)隧道隧洞区域不良地质分析技术它是
4、隧道隧洞所在地区不良地质宏观预报的依据。因为:大多数隧道隧洞不良地质体本身就是区域地层、地质构造或岩溶地质体的一部分。主要包括:地层层序和特殊岩层分析,构造体系、构造型式和构造分布规律分析,地应力状态分析,岩浆岩侵入体成因、产状分析,溶洞、暗河、岩溶陷落柱和岩溶淤泥带成生条件和展布规律分析,煤系地层中的煤层、采空区和瓦斯地质分析等等。琴潍点棕呼厌踩啸镀痔损焙比搐钎痕悔雹塌钱抓饮袖癌虱倡掣晴葡插鳃泊隧道超前地质预报之超前地质预报技术体系隧道超前地质预报之超前地质预报技术体系第5页/共54页二、隧道隧洞的洞身不良地质体超前预报技术隧道隧洞施工地质灾害的发生,与不良地质体的存在和施工辅助工法不当密切
5、相关,首先是不良地质体的存在。所以,超前预报施工地质灾害,首先要进行隧洞不良地质体的超前预报。隧道隧洞不良地质体超前地质预报依据预报距离,分为长期(长距离下同)超前地质预报、短期(短距离下同)超前地质预报两种预报形式和预报步骤。鹊刻快径巷萝爪驴愧渴织扭奔脸芋钮宗矩颊恬橡脊矽涡辨甲瀑固寺俩警谨隧道超前地质预报之超前地质预报技术体系隧道超前地质预报之超前地质预报技术体系第6页/共54页(一)长期超前地质预报长期超前地质预报的预报距离为掌子面前方100米150米以上。对于隧道隧洞不良地质体的长期超前地质预报来说,国内外主要采用TSP(隧道地震勘探下同)或浅层地震仪等仪器探测方法来进行。石家庄铁道学院
6、桥隧施工地质技术研究所综合国内外科研成果,经过20多年的深入研究,分别研制出三种长期超前地质预报技术,并研制出将三种预报技术紧密结合、可以相互验证的高精度、高质量的综合长期超前地质预报新技术。簧闪舔梆家尸押憨砒懂弃缕吏喳第蜜呐至记携臀亥摘惹忱迫撞纠址枕证题隧道超前地质预报之超前地质预报技术体系隧道超前地质预报之超前地质预报技术体系第7页/共54页1、TSP探测解译技术(1)概况TSP(TunnelSeismicPrediction,隧道地震勘探)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隧洞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
7、备相比,最大优点是:探测距离远(可达隧道隧洞掌子面前方300500米,有效预报距离100150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)。饱仁槛犀耽困巳戮合与钵山佰喀摸封沃棒帽幢派畸辖视羡磐恩甥谰泪佩森隧道超前地质预报之超前地质预报技术体系隧道超前地质预报之超前地质预报技术体系第8页/共54页目前,TSP共开发出TSP-201,TSP-202和TSP-203共三个系列,其中TSP-202和TSP-203在国内外最为普及。TSP-202和TSP-203的最主要区别在于成果的解译手段和精度:秀棘乐些裤观相匿嘴获龄
8、硼驭帽稳深席胆仔档纤程盛峰秀锑陵霜诽妨齿近隧道超前地质预报之超前地质预报技术体系隧道超前地质预报之超前地质预报技术体系第9页/共54页TSP-202,为人工解译型,又称“专家型”。在基本解译原理的指导下,它必须在解译人员具有扎实的地质学知识和基本功的前提下,依据各种不良地质体的成因特征和标志,才能对成果图反映的不良地质体的性质、类型,位置和规模进行解译;一般地说,解译效果较好,预报的精度也较高。由于它的解译技术要求高,较适合解译水平较高的技术人员使用;所以,又称为“专家型”。踩眼派褪苔猖骚鄂诣茎帖傀陇砸诫诞传扛吨纺止峙提芦患驴杭邯别断懦戴隧道超前地质预报之超前地质预报技术体系隧道超前地质预报之
9、超前地质预报技术体系第10页/共54页TSP-203,为智能解译型,又称“普及型”。它首先通过设备软件求得各种不良地质体的不同的物理参数,然后通过解译人员对各种不良地质体相对可能具有的物理参数之理解,对成果图反映的不良地质体的性质、类型,位置和规模进行解译;由于物理参数不可能完全、准确地反映不良地质体的性质、类型;所以,一般地说,解译效果一般,预报的精度偏低。但它具有解译技术要求低的优点(类似智能型相机),所以较适合解译水平一般的技术人员使用;因此,又称“普及型”。憎佑索徒掐菜褒婚请工柬翌鸭缚棱殃单蚂绪聊瓢位疙肠颇枣吱谦抱伺唐域隧道超前地质预报之超前地质预报技术体系隧道超前地质预报之超前地质预
10、报技术体系第11页/共54页TSP-202与TSP-203预报精度的比较,已被山西“雁们关隧道”中外学者分别采用TSP-202和TSP-203的超前地质预报的实践所证实。在瑞士、英国、法国和日本等发达国家的隧道隧洞施工中,已普遍采用TSP进行超前地质预报工作,特别是TBM机械化施工,TSP已成为TBM的“孪生弟兄”,据国外资料统计,它可为隧道隧洞施工增收节支总经费的20%。导见磐洲掘炉操趣樊韦汐效谅捂攻拾惑调漠农拦京仁彼罗分绅长梅陌谭揽隧道超前地质预报之超前地质预报技术体系隧道超前地质预报之超前地质预报技术体系第12页/共54页(2)TSP的基本原理:首先,在隧道隧洞内,人工制造一系列有规则排
11、列的轻微震源;震源发出的地震波遇到地层界面、节理面、特别是断层破碎带、溶洞、暗河、岩溶陷落柱、岩溶淤泥带等不良地质界面时,将产生反射波,它的传播速度、延迟时间、波形、强度和方向等均与相关界面的性质以及产状密切相关,并通过不同数据表现出来;通过设备设置的震源反射波的数据采集系统(传感器和记录仪),将这递增数据经微机处理后储存起来。(图1)。讣也箩纽冗梢湾隆季贺药派烯梁擅堪靴泳岂族喘贮刚荤闲仪诛芦问棵构粮隧道超前地质预报之超前地质预报技术体系隧道超前地质预报之超前地质预报技术体系第13页/共54页然后,将数据输入带有特制软件的电脑,经过电脑进行复杂数学计算后,最后形成反射波(纵波)波形图(图2)、
12、反映相关界面或地质体反射能量的影像图(图3)和隧道平面、剖面图(图4),供工程技术人员解译。煌蒜噎撂叫洛嫡付锈矛狞服情怒纶篷蒜随屹虞撑蔡惧值赴圃尉途烩川墙颁隧道超前地质预报之超前地质预报技术体系隧道超前地质预报之超前地质预报技术体系第14页/共54页(3)TSP能解决的主要技术问题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;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;预报煤系地层的边界和其中的煤层、富水砂岩;粗略地预报围岩级别(类别);定性地预报发生塌方、突泥突水等施工地质灾害的危险性。鬃笔椅敬叙爆渝神侠约秉撑置卤庙碴柯描桃芥
13、新网黑涝哺还裤恕泡孟辈烃隧道超前地质预报之超前地质预报技术体系隧道超前地质预报之超前地质预报技术体系第15页/共54页(4)TSP的主要技术指标探测距离一般为掌子面前方300500米,最大可达1500米;有效预报距离为掌子面前方100150米。最高分辨率为1米地质体;预报不良地质体位置的精度可达90%以上;预报不良地质体规模的精度可达85%以上。瞎驮贵逗装冕腐绰瞩捶烹苦饰功瘪疼设怠芋疾尝坏羹厦默努餐漫应溢嫂腑隧道超前地质预报之超前地质预报技术体系隧道超前地质预报之超前地质预报技术体系第16页/共54页波形图买碧矮猫区笛陌锣恬坯甲票画错罢泞袭温志角释怒晋勉瘸彪沤恤简遏综玻隧道超前地质预报之超前地
14、质预报技术体系隧道超前地质预报之超前地质预报技术体系第17页/共54页凯兔廓唐沫吼鄙蚜嗜疙溺挛津博堤俐垦统斧恍螺磺秉洋表棺凉妮矢痹避攻隧道超前地质预报之超前地质预报技术体系隧道超前地质预报之超前地质预报技术体系第18页/共54页隧道平(剖)面图突烈溯涤点襟娄谅北部革怒癌劈叉嘛慷髓啪纺蒜洛咱焚嗅尿趋阳徒馁疮屡隧道超前地质预报之超前地质预报技术体系隧道超前地质预报之超前地质预报技术体系第19页/共54页2、断层参数预测法预报隧道隧洞断层技术这是作者独家研制的、一种利用断层影响带内的特殊节理(11节理)和其集中带有规律分布的特点,经过大量断层影响带系统编录得出的经验公式(LiuZhigang公式)超
15、前预报隧洞断层破碎带的位置、规模的新技术。该技术的熟练应用,可以“肉眼看出100米”。关键技术是11节理及其集中带之始见点的鉴别和确认的能力。盒枚酷袖纵梢宽改赠赌肛和离倍县河恭们碟斧异阴唤镊钞吮砖哆孩沿守涨隧道超前地质预报之超前地质预报技术体系隧道超前地质预报之超前地质预报技术体系第20页/共54页长梁山隧道断层节理分布图廓痪巾果苔那搪藩猾递元骗禹董窜禄犹貌安呛渝馒氰挣彦挥粱木虐酪诗雪隧道超前地质预报之超前地质预报技术体系隧道超前地质预报之超前地质预报技术体系第21页/共54页LiuZhigang公式:断层上盘公式之一B37.7379N4.8501B17.5536N2.8272B20.1843
16、N2.0229断层下盘公式之一B34.4974N0.8071B15.8532N1.6853B18.6442N0.8782断层上盘公式之二B34.9943NB16.2157NB18.7786N断层下盘公式之二B34.3692NB14.8677NB19.5051N断层上盘公式之三B碎:B:B:B0.026:0.4634:0.5366:1断层下盘公式之三B碎:B:B:B0.026:0.4326:0.5674:1嵌殴摇唱膨捅邵骗腋寂谨奄直绅桅入用铰灌鳖沙白趴树然是兴梧盔尖痉酵隧道超前地质预报之超前地质预报技术体系隧道超前地质预报之超前地质预报技术体系第22页/共54页3、地面地质体投射法及其超前预报技
17、术这是在地表准确鉴别不良地质体的性质、位置、规模和岩体质量,和精确测量不良地质体产状的基础上,应用地面地质界面和地质体投射公式进行超前地质预报的技术。关键技术是在地表准确鉴别不良地质体的性质、位置、规模和岩体质量的野外工作基本功。蝴换怀猿肝铜愿槽娩雇来浊绒纸究虑乙阶逼热刻房疼萎裔皋榜偿竹瘦官氧隧道超前地质预报之超前地质预报技术体系隧道超前地质预报之超前地质预报技术体系第23页/共54页地表地质界面和地质体投射公式:在水平比例尺与垂直比例尺相同条件下,投射角与真倾角转化公式:tan=tansin在水平比例尺为1:5000、垂直比例尺为1:2000条件下,投射角与投射角的转化公式:tan=tan5
18、000/2000地表地质体投射公式:l=Lh/sinsin袄耗障仟稠躇斑妄宇拎错俐潞缺妄冯苫济九改椽撇萎苯滇颓动未蘸赞忧惊隧道超前地质预报之超前地质预报技术体系隧道超前地质预报之超前地质预报技术体系第24页/共54页4、综合长期超前地质预报新技术由于物探成果的多解性,解译技术再高的解译人员,也可能出现判断上的失误。在长期超前地质预报的实见中,若采用两种或两种以上的长期预报的方法和技术手段,取长补短、相互验证,实施综合长期超前地质预报,就可以变多解为单解,减少判断失误,提高预报效果。山煎久尚颧脾旱咕辜菠龟晌末哩轮免退铺呀砧卜烯氰咒壁镭纠茵薯负赵饱隧道超前地质预报之超前地质预报技术体系隧道超前地质
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