超前地质预报方案.docx

《超前地质预报方案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《超前地质预报方案.docx（23页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、建晋豫鲁铁路通道 ZNTJ-10 标范家山隧道超前地质预报实 施 方 案编制：熊伟审核：潘能武审批：林三国中铁五局晋豫鲁铁路通道ZNTJ-10 标工程经理部隧道三队2023 年 4 月目 录1 编制依据12 本隧道工程地质及水文地质条件13 地质简单程度分级24 实施超前地质预报的目的35 超前地质预报方法与技术35.1 不同地质简单程度的预报方法及工艺流程35.2 TSP203PLUS 超前预报55.2.1 根本原理55.2.2 观测系统布置65.2.3 现场测试要求85.2.4 数据采集掌握85.2.5 资料整理要求95.2.6 成果的解释95.3 地质雷达预报105.3.1 根本原理10

2、5.3.2 外表雷达测线布置115.3.3 现场测试要求115.3.4 资料整理要求115.4 红外线探测技术125.4.1 根本原理125.4.2 现场测试要求125.4.3 资料整理要求135.5 地质编录135.6 超前钻探135.6.1 技术要求135.6.2 现场工作要求146 超前地质预报对隧道施工的影响估量147 超前地质预报工作量及工作时间安排158 超前地质预报组织机构设置及投入的人力、设备资源169 质量掌握1610 安全措施1711 预报成果提交1812 其他需要说明的问题201 编制依据1) 铁路隧道超前地质预报技术指南铁建设2023105 号。2晋豫鲁铁路通道建设“六

3、位一体”治理文件试行。3) 铁路工程地质勘察规程(GB50287-99)。4) 铁路工程地质钻探规程(TB10014-98)。5) 爆破安全规程(GB6722-2023)。6)工程测量标准GB 50026-2023。7)铁路工程物理勘探规程(TB10013-2023)。8） 现场踏勘地质调查所获得的工程地质、水文地质等调查资料。9） 指导性施组及相关文件。10） 范家山隧道施工图纸。2 本隧道工程地质及水文地质条件该隧道全长 10190m，起止桩号为DK419+820DK430+010，该隧道区地层岩性： 表层为第四系上更统砂质黄土，下伏基岩为三叠系下统和尚沟组砂岩夹泥层、刘家沟组砂岩夹泥层。

4、隧道洞身发育有一 F 正断层，该断层为三叠系刘家沟组内发育的一正断层，断层与隧道洞身大角度相交于DK424+312m 处，断层宽度约 50m，断层走向为 N26E/80S，断层上下盘岩性为砂岩夹泥层，上盘产状：N30W/3N，下盘产状：N50W/4S，由于受断层影响，该面砂岩、泥岩岩体较裂开，对隧道工程有肯定的影响。隧道进口四周有沁河、出口四周有泗水河、洞身的半沟均有常年流水；河水水质较好，对钢筋混凝土构造和混凝土构造无侵蚀性。洞身地下水主要为基岩裂隙水。本地段没明显不良地质发育，特别岩土主要为湿陷性黄土，隧道出口段发育有薄层第四系上更统砂质黄土，具自重湿陷性，场地内省属于 II 级中等湿陷性

5、场地。桩号段地层地质状况说明风化围岩隧洞埋DK419+820 DK421+4501630m表 2-1建晋豫鲁铁路ZNTJ-10 标范家山隧道超前地质预报地质调查分析表岩性中低山区，通过地层主要为三叠系下统刘家沟组砂岩夹泥岩。砂岩：青灰色、灰白色为程度级别深(m)主，中粗构造，中厚层构造， IV 级软岩，砂岩、泥岩互紫红色泥岩，薄层状构造，风化层厚约48m，岩层垂直节理发育，改组垂直节理强风化IV0160层的切割可能产生坍顶或掉块，估算正常涌水量 868m3/d，最大涌水量 1736m3/d；- 1 -中低山区，通过地层主要为三叠系下统刘家沟组砂岩夹泥岩。砂岩：青灰色、灰白色为DK421+450

6、主，中粗构造，中厚层构造， IV 级软岩， DK423+600砂岩、泥岩紫红色泥岩，薄层状构造，风化层厚约48m，岩层垂直节理发育，改组垂直节理2150的切割可能产生坍顶或掉块，估算正常涌水量 1225m3/d，最大涌水量 4900m3/d；中低山区，通过地层主要为三叠系下统刘家沟组砂岩夹泥岩。砂岩：青灰色、灰白色为DK423+600主，中粗构造，中厚层构造， IV 级软岩， DK426+000砂岩、泥岩紫红色泥岩，薄层状构造，风化层厚约48m，岩层垂直节理发育，改组垂直节理2400的切割可能产生坍顶或掉块，估算正常涌水量 918m3/d，最大涌水量 1836m3/d；中低山区，通过地层主要为

7、三叠系下统刘家沟组砂岩夹泥岩。砂岩：青灰色、灰白色为DK426+000主，中粗构造，中厚层构造， IV 级软岩，砂岩、紫红色泥岩，薄层状构造，风化层厚约DK428+300泥岩48m，岩层垂直节理发育，改组垂直节理2300的切割可能产生坍顶或掉块，估算正常涌水量 918m3/d，最大涌水量 1836m3/d；中低山区，通过地层主要为三叠系下统刘家沟组砂岩夹泥岩。砂岩：青灰色、灰白色为DK428+300主，中粗构造，中厚层构造， IV 级软岩，砂岩、紫红色泥岩，薄层状构造，风化层厚约弱风化III 级为主160300弱风化III 级为主300120弱风化III 级为主12080DK430+01017

8、10泥岩48m，岩层垂直节理发育，改组垂直节理的切割可能产生坍顶或掉块，估算正常涌水量 918m3/d，最大涌水量 1836m3/d；强风化IV、V级8003 地质简单程度分级依据本隧道水文及工程地质条件及可能存在的风险因素，按铁路隧道超前地质预报技术指南铁建设2023105 号本，对应表 2-1，将该隧道简单程度分为“简单”、“中等”、“简洁”三级，详见表 3-1。桩号段简单程度分级预报重视程度备注55m简单重点预报25 m中等加强预报4280m简洁常规预报300 m简单常规预报5400m简洁常规预报50 m中等加强预报表 3-1地质简单程度分级DK419+820 DK419+875DK41

9、9+875 DK419+920DK419+920 DK424+200DK424+200 DK424+500DK424+500 DK429+900DK429+900 DK429+950DK429+950 DK430+01060 m简单重点预报4 实施超前地质预报的目的通过超前地质预报工作，进一步查清本隧道因前期地质勘察工作的局限而难以探查的、隐伏的重大地质问题，准时把握和反响隧道地质条件信息，调整和优化隧道设计参数、防护措施，为优化隧道施工组织、制定施工安全应急预案、掌握工程变更设计供给依据。依据本隧道工程及水文地质条件，在认真分析前期勘察资料的根底上，结合地表调查状况分析，该隧道地质状况简单，

10、断层、向斜等特别地质构造多，施工中可能遇含水断层，不同程度的渗、流水及涌水、垮塌等地质灾难，对该隧洞工程施工超前地质预报必需实行多种方法综合预报，查明隧洞掌子面前方存在的较大不良地质缺陷的规模、空间分布状况等，以便为施工、设计准时做出正确的处理预案，确保工程施工顺当完成， 避开安全事故发生或造成人员伤亡事故。5 超前地质预报方法与技术本隧道属高风险隧道，超前预报工作要高度重视，必需开展多层次、多手段的综合超前地质预报，并贯穿于施工全过程，必要时还要进展不良地质体详查，对该隧道工程施工超前预报主要即以地质分析为根底、物探方法为手段，宏观预报地表调查、中长距离预报地震波反射法、短期预报外表地质雷达

11、及红外线预报相结合的综合预报体系。（1） 宏观预报。通过对该隧道的已有勘察资料以及地表调查状况分析，将预报等级划分为“常规预报”、“加强预报”、“重点预报”三个预报级别。确定预报难点、重点， 编写预报方案，指导中期、短期超前预报顺当进展及物探手段的优化组合。（2） 中长距离预报。承受地震波反射法对掌子面前方 100150m 处较大的构造及岩体质量进展初步预报。进一步提出预报的重点，为短距离预报供给指导。（3） 短距离预报。承受外表地质雷达及红外线探测技术对掌子面前方 30m 范围内的地质状况进展准确预报，指导施工。5.1 不同地质简单程度的预报方法及工艺流程（1） 常规预报常规预报主要实行以地

12、质分析为根底、物探方法为手段，宏观预报地表调查、洞内地质素描及加深炮孔资料整理、中长距离预报地震波反射探测预报相结合的预报体系。其预报流程图见下页图 5.1-1常规预报工艺流程图。宏观预报(争论既有资料，进展地表地质调查)洞内地质素描，加深炮孔资料整理地震波反射探测预报提交预报成果有异议决策部门无异议确定施工方案，进展施工信息反响验证预报成果提出修正意见图 5.1-1 常规预报工艺流程（2） 加强预报加强预报主要实行以地质分析为根底、物探方法为手段，宏观预报地表调查、洞内地质素描及加深炮孔资料整理地表调查、中长距离预报地震波反射探测预报、短期预报外表地质雷达及红外线预报相结合的预报体系。其预报

13、流程图见图 5.1-2加强预报工艺流程图。宏观预报(争论既有资料，进展地表地质调查，洞内地址素描、加深炮孔资料整理地震反射波中长距离预报(0150m外表雷达、红外线短距离预报2030m)提交预报成果有异议决策部门无异议确定施工方案，进展施工信息反响验证预报成果提出修正意见5.1-2加强预报- 4工-艺流程图（3） 重点预报宏观预报(争论既有资料，进展地表地质调查，洞内地址素描、加深炮孔资料整理中长距离预报(0150m外表雷达、红外线短距离预报2030m)一个超前钻孔，特别方法预报4050m 无特别特别至少增加两个超前钻孔，进展特别方法预报综合判析，确定特别形态、规模、性质，提出施工建议提交预报

14、成果有异议决策部门无异议确定施工方案，进展施工信息反响验证预报成果提出修正意见重点预报主要实行以地质分析为根底、物探方法为手段，宏观预报地表调查、洞内地质素描及加深炮孔资料整理、中长距离预报地震波反射探测预报、短期预报外表地质雷达及红外线预报、超前钻孔及辅以特别方法预报相结合的综合预报体系。其预报流程图见图 5.1-3重点预报工艺流程图。图 5.1-3重点预报工艺流程图5.2 TSP203plus 超前预报TSP 作为一种地震波反射法中长期的预报，其预报范围一般界定为100150m，其目的除了为短期预报供给指导意义外，还同时能够为施工单位制定一个相对长期的施工打算供给科学的依据。5.2.1 根

15、本原理由微爆破引发的地震信号分别沿不同的途径，以直达波和反射波的形式到达传感器， 与直达波相比，反射波需要的传播时间较长，TSP系统由测得的从震源直接到达传感器的纵波传播时间换算成地震波传播速度- 5 -XVp1 T 15.2-11式中： X1 爆破孔到传感器的距离, T直达波的传播时间.在地震波的传播速度下，就可以通过测得的反射波传播时间推导出反射界面与承受传感器的距离，以及在隧道断面的距离，其理论公式为：(XT =22+ X )3 VP(2 X=2+ X )1 V5.2-2P式中， T2反射波传播时间； X2爆破孔与反射界面的距离； X3传感器与反射界面的距离。地震反射波的振幅与反射界面的

16、反射系数有关，在简洁的状况下，当平面简谐波垂直入射到平面上时如图5.2-1所示，其上的反射波振幅和透射波振幅分别为：Ar V- r Vr =22r1 1 = R5.2-3AV+ r Vi221 1A2r Vl = r1 1= 1 - R5.2-4AV+ r Vi221 1其中， A 入射波振幅； A ， A 反射波和透射波振幅； V ，V反射界面两侧介质irl12的速度； r ， r12反射界面两侧介质的密度； R 界面的反射系数。由图 5.2-1 可知，当入射波振幅 A 肯定时，反射波振幅 A 与反射系数 R 成正比；而i反射系数与反射界面两侧介质的波阻抗 r1r有关，其主要由界面两侧介质的

17、波阻抗差决定，波阻抗差确实定值越大，则反射波振幅 Ar就越大，当介质的波阻抗大于介质的波阻抗，即地震波从较为疏松的介质传播到较致密的介质时，反射系数R 0，此时，反射振幅和入射振幅的符号一样，反射波和入射波具有一样的极性；反之，假设地震波从较为致密的介质传播到较疏松的介质时，此时，反射系数R 0，则反射振幅和入射振幅的符号相反，因此反射波和入射波的极性相反，从而可清楚的推断地质体的变化。iAr1122A5.2.2 观测系统布置Al图 5.2-1地震波的垂直入射通过在掘进面前方肯定距离内的钻孔中进展微型爆破来放射地震波信号，爆破的地震波在岩体中以球面波的形式向四周传播，其中一局部向隧道前方传播，

18、当波在隧道前方遇到一界面时，将有一局部波从界面处反射回来，界面两侧岩石的强度差异越大，反射回来的信号也越强。TSP测量系统中使用了两对三重量高灵敏度传感器，高灵敏度传感器按放在特制金属管内放入钻孔中，分别以平行、垂直和径向隧道轴线的方向，能保证接收由各种不同角度反射回来的反射信号；使用两对水平和垂直布置的传感器还能有效地减小干扰信号的影响。对炮孔的数量、深度、间距、倾角、高度及传感器的安装都有严格的要求图5.2-2。图 5.2-2 TSP 测量工作断面图隧洞 TSP 观测系统布置见图 5.2-3。隧洞每掘进 100m 预报一次，预报有效距离为 100150m，重复 2050m。每次预报时，在隧

19、洞左、右壁各布置 1 个接收孔，在洞壁一侧布置 2124 个爆破孔。接收孔距掌子面 4050m 左右，距第一个爆破孔 1520m。爆破孔间距为 1.5m 呈直线分布。接收孔2掌子面隧道轴线TA55m接收孔120m1.5m炮孔S1S2S3S23S24接收孔上倾接收孔上倾5105101m下倾1020下倾1m1020炮孔炮孔横截面接收孔- 7 -横截面炮孔5.2-3TSP203 观测、接收系统平面示意图5.2.3 现场测试要求(1) TSP 地质超前预报设备使用TSP203PLUS系统。(2) 钻孔在隧洞左、右壁各布置1 个接收孔，在左或右壁布置2124 个爆破孔，承受风钻钻孔。接收孔：距掌子面 4

20、050m，距第一个爆破孔 1520m，接收孔直径为 3850mm， 孔深为 1.92.0 m，向上倾斜约510，孔口距洞底面约 1.0m。爆破孔：第一个爆破孔距接收孔1520m，其余爆破孔间距为1.5m 呈直线分布，孔直径为3845mm，孔深为1.5m，垂直于隧洞轴向，向下倾斜约 1020，孔口距洞底面约 1.0m。当接收孔和爆破孔造孔完成后，马上插入孔径略小、长度稍长的 PVC 管，以保护钻孔防止堵孔，在埋设接收器或炸药时，再将 PVC 管取出。(3) 接收器埋设在现场测试至少 12 小时前，将特制的接收器套管插入孔内，并承受不收缩水泥或锚固剂进展孔内灌注使其与四周岩体粘合在一起，保持接收器

21、套管与四周岩体良好耦合。在现场测试时，将接收传感器安装在特制套管内，连接电缆至 TSP 主机。(4) 炸药埋设将瞬发电雷管与炸药连接结实，塞入爆破孔孔底，然后灌水封闭炮眼。电雷管的两根引线接出孔外与起爆线相连。每个炮眼依据围岩软硬、完整程度及距接收传感器位置的远近装入不同份量的一级岩石(10200g)。(5) 试验数据的采集在放炮采集信号时，应停顿四周 300m 范围内一切施工干扰，自第一炮眼(近接收传感器)激发地震波，记录仪将同时启动并记录地震波信号，分别记录左、右壁传感器的3 个重量信号。自动存盘记录后，依此在其它炮眼激发地震波，直到最终一炮记录完毕， 完成野外试验数据的采集。有效激发孔数

22、不少于 20 孔。5.2.4 数据采集掌握数据掌握一般在检查地震道显示的特征时进展。将光标白色箭头移至任何信号处，在上面的标题栏都会显示对应的直达波纵波传播时间。从接收器往掌子面方向依次放炮，距离偏移距递增，在测量记录过程中数据掌握功能将对检查正确的炮点挨次格外有效。为防止信号放大器输入的非线性或过载，第一炮的信号电平应当不超过 5000mV， 假设消灭信号电平大于 5000mV，炮孔炸药量应削减 50%，假设没有过载，就可以连续进展测量记录。在后面的处理阶段，可以删除第一次记录的炮。由于 TSP 探测的效果很- 10 -大程度上依靠于原始数据的质量，所以数据质量掌握尤为重要，检查应在起爆及记

23、录第一炮后执行，进展现场数据检查掌握后，便可得到高质量的数据。现场爆破作业必需严格遵照爆破作业有关规程，应由拥有爆破作业资格的专业炮工负责药包包扎与引爆作业，现场配备必要的爆破安全员以确保爆破安全。5.2.5 资料整理要求TSPwin 地震数据处理程序主要有 12 个步骤a、数据设置；b、带通滤波；c、初至拾取；d 拾取处理；e、炮能量均衡；f、Q 值估量；g、反射波提取；h、Q 滤波；i、P 波和 S 波分别；j、速度分析；k、深度偏移；l、反射层提取，执行这些子程序有的还需要输入相应参数，有些参数 TSPwin 可以自动供给。缺省参数分两类：第一类参数是依据采集的数据和相关的测定的几何参数

24、自动计算出来的，此类参数依据系统自动分类并依据相应规章计算而得；其次类参数是建立在地震波根底理论之上并总结世界各地实际测量阅历而来的，但由于在测量中不同岩层中波的相互作用，此类通用参数也不并肯定适宜。总之，在多数状况下，要得出最准确的 TSP 预报结果就必需对这些参数进展修改。5.2.6 成果的解释反射层提取后，反射层中主要反映探测范围内几何空间上的构造物理信息包括反射强度和反射极性，TSP 处理成果的解释应遵循下述准则：(1) 反射振幅越强，说明反射系数越大，则弹性阻抗差越大。弹性阻抗是岩石密度与波速的乘积；正的反射振幅说明正的反射系数，也就是坚硬岩石；负的反射振幅则说明是脆弱岩石。对于同一

25、个构造，进展纵波和横波反射振幅的比较是格外必要的；(2) 假设横波(S)反射比纵波(P)反射强，则说明在反射岩石中富含有盐水或饱和水；(3) Vp/Vs 增加或泊松比突然增大，常常是由流体的存在而引起；(4) 假设纵波波速(Vp)下降，则说明裂隙度或孔隙度增加。岩体的动态特性不等同于静态条件下测得的特性，一般来说岩体的静态特性小于岩体的动态特性，并且遵从下面的规律：岩体中包含的裂隙越多、岩石越软，则静态参数相对于动态参数就越低。(5) 依据 TSP 预报结果，结合前期 TSP 预报成果及工程地质资料进展综合分析，推断掌子面前方的地质状况，推想不良地质体性状及位置，分析地下水赋存状况和围岩完整程

26、度，推测掌子面前方围岩类别。(6) 每预报一次提交一期预报成果报告，报告内容主要包括：观测系统、岩石物理力学参数、二维平面图、TSP 深度偏移剖面图、反射层展现图、地质解释成果图以及预报结论与施工建议等。5.3 地质雷达预报地质雷达预报距离一般在 2030m，它是预报技术体系中的攻坚力气。假设说地震波反射超前预报具有战略意义，而地质雷达超前预报则具有战术的特点。做好地质雷达超前预报对确保超前地质预报的准确率具有打算性的作用。5.3.1 根本原理地质雷达Ground Penetrating Radar是由雷达信号发生器产生频率相对稳定的电磁波，通过雷达主掌握器对信号脉冲宽度、相位、衰减度、指数增

27、益等一系列技术参数进展调谐调频，并进展信号样点数字化、信号叠加处理，然后由主控器通过信号高保真电缆和屏蔽天线将信号以肯定的方向角向探测方向放射，电磁波遇到有电性差异的目的体后会发生反射，反射回来的电磁波被天线再次接收，并返回到雷达的信号接收处理器内，经处理后的雷达信号分两路传送：一路直接传送给雷达显示器，通过“四色原理”将雷达信号以彩色形式直接显示在视频显示器上，其显示速度与天线运行速度保持同步； 另一路进入数据存储器中，内存将全部技术参数连同雷达信号资料进展保存，以便进展回放和更深入一步的处理。全部雷达的专业处理、反演解释软件均可安装在通用计算机上来完成，雷达主控器、内存可直接与通用计算机进

28、展数据通讯，将雷达数据传到计算机机中进展更高级的处理和解释。如图 5.3-1 所示。掌子面T1R1T4R4T7R01234567 点位( m )7目的体双程时间基岩电磁波遇到地下物体后的反射示意图探地雷达纪录的回波曲线图 5.3-1地质雷达反射探测原理图电磁波遇到不同电性反射界面后振幅和相位发生变化，介质电性差异大小打算了电磁波反射的振幅强弱程度和其相位的正负。岩石裂开程度及其含水量状况是影响其电性常数的主要因素，依据测量结果判定掌子面前方的围岩变化状况。5.3.2 外表雷达测线布置隧道每掘进20m 探测一次，有效探测距离为2030m，每次重复510m。承受100MHz天线，依据隧洞地质条件的

29、简单程度，剖面承受“一”字型、“十”字型或“井”字型布置图5.3-2，同时还需对左右侧壁进展探测，测线长度应大于 20m，且与前次外表雷达测线至少重合 2m 以上。假设有必要，应在掌子面或侧壁不同高程增加布置雷达测线。雷达测线掌子面壁壁DK59+430左右DK59+450图 5.3-2雷达边墙上的“井”字形观测系统图5.3.3 现场测试要求(1) 外表雷达预报宜使用先进的地质雷达，选用 100MHz 雷达天线，假设有必要可使用其他频率天线作为关心探测手段。(2) 仪器设备的信号增益掌握具有指数增益功能，模数转换大于 16bit，具有 8 次以上信号叠加功能，连续测量时，扫描速率大于每秒 128

30、 次。(3) 通过试验选择适宜的仪器参数，采样率宜选用天线中心频率的 6 倍10 倍。(4) 支撑天线的器材应选用绝缘材料，天线操作人员不应佩带金属物件。(5) 测试过程中，天线应紧贴岩壁，水平测线高度根本全都，垂直测线应保持铅直。(6) 现场承受连测时，应匀速缓慢移动天线，保证点距不大于 20cm；承受点测时，点距宜为 20cm，采样时保持天线静止。(7) 承受测量轮标注时，宜每 5m 校对一次。(8) 现场测试时，应移走或尽量避开测线四周的机械设备与金属物体、导线等。(9) 每次现场测试同时必需对隧洞掌子面及侧壁进展简要地质素描，了解隧洞掘进状况，以有助于雷达图像的地质解释与前期雷达成果报

31、告的比对分析与复核。5.3.4 资料整理要求(1) 由于高频雷达信号衰减且简洁受到干扰，现场采集的雷达数据必需使用专用雷达处理软件，经频谱分析、滤波、增益恢复等一系列处理，提高雷达信号的信噪比，突出目标地质体信息，形成高质量的雷达图像。(2) 依据雷达图像、同相轴及波形、能量、相位等特征，识别目标地质体，并选取适宜的岩体介电常数，计算目标地质体的位置、规模及大致产状。(3) 结合地质资料、地震波反射探测成果及前期外表雷达追踪结果，推断目标地质体的性质及地下水赋存状况。(4) 假设布置多条测线探测同一目标地质体，则应提取各雷达同相轴计算地质体的真实产状。(5) 依据隧洞掘进揭露的地质状况，与前期

32、预报成果报告进展比照分析，评价预报质量。(6) 每预报一次提交一期预报成果报告，报告内容主要包括：掌子面地质素描图、测线布置图、雷达成果图、地质推断解释图、预报结论等。5.4 红外线探测技术5.4.1 根本原理地下岩体或水体由于分子振动，每时每刻都由内向外放射红外波段的电磁波，从而形成红外辐射场。地质体内的地质信息以场变化的形式传播出来。当隧道外围介质正常时，所探测的场为正常场，其物理意义在于隧道外围没有灾难源；当掘进断面前方或隧道外围任一空间存在含水构造时，含水构造自身产生的红外场就要产生叠加，使正常场产生畸变，探测曲线上的畸变段称作特别场，其物理意义在于隧道外围存在灾难源。灾难源是指隐蔽的

33、含水体或含水构造，灾难场是指灾难实体所形成的红外辐射特别场。灾难源与灾难场是同时存在的，有灾难源必有灾难场，有灾难场也必有灾难源。对地下工程而言，灾难源即灾难实体是隐蔽的，肉眼无法触及，而与之对应的灾难场虽然也是隐蔽的，但可通过红外探测仪把它探测出来。由于灾难场在介质中传播的范围远远大于灾难实体，即“场”远远大于“源”，因而在安全距离之外，利用红外探测仪可提前觉察灾难场，继而觉察灾难源的存在，在施工中可提前实行防范措施，避开地质灾难的发生。5.4.2 现场测试要求(1) 由掘进断面对前方以5m点距，沿一侧边墙布置12个探测挨次号，以5m点距用粉笔或油漆标好探测挨次号；(2) 在掘进断面处，首先

34、对断面前方探测，在返回的路径上，每遇到一个挨次号，对左、右边墙中线位置、拱顶中线位置、隧底中线位置进展一次探测，每有位置点的探测数据不应少于3个，并分别做好记录。然后转入下一序号点，直至全部探测完；(3) 当遇到拱顶淋水、滴水或者边墙渗水、淌水时，不管是不是在点位上，只要是途中经过的，都要分别对上方的出水部位、下方的积水部位进探测。记录者应在相应备注栏内记清仪器读数值。对因施工造成的积水也要用仪器进展探测，并记在备注栏内； (4)对于同一测线，仪器至测点的距离必需要全都；(5)当遇到脆弱围岩或地层裂开时，初期支护或衬砌往往紧跟掘进断面，此时就不能直接探拱顶、隧底和边墙，而只能探掌子面。在掌子面

35、上布置 4 条测线，每条测线设 5 个探点。分别进展探测并做好记录。 在正常掘进段，当探测了十几个断面后，依据探测数值可以总结出每 1 行 2 个读数的最大差值范围，以便把握正常地段差值的变化范围。5.4.3 资料整理要求(1) 把探测数据输入计算机，绘制场强-里程曲线图。该曲线图是以直角坐标系给出的，其纵轴表示红外辐射场场强值，横轴表示隧道里程桩号；(2) 依据各条测线曲线的变化状况，结合地震波反射预报成果、地质雷达预报成果推断隧道开挖前方围岩状况；(3) 依据隧洞掘进揭露的地质状况，与前期预报成果报告进展比照分析，评价预报质量；(4) 每预报一次提交一期预报成果报告，报告内容主要包括：掌子

36、面地质素描图、测线布置图、红外线探测曲线图、预报结论等；5.5 地质素描一般状况隧洞每掘进 510m 进展一次掌子面地质素描。现场地质编录是针对开挖掌子面及洞壁揭露的主要地质现象进展简要的素描与编录，包括地层岩性、断层、较大节理面、裂开带、地下水流量及位置、规模与产状等， 以及掘进过程中遇到的主要地质现象与状况。5.6 超前钻探超前地质钻探是最直观、牢靠的超前预报手段，是利用钻机在隧道掌子面进展钻探猎取地质信息的一种超前地质预报方法。适用于各种地质条件下的隧道超前地质预报， 在富水脆弱断层裂开带、富水岩溶发育区、煤层瓦斯发育区、重大物探特别区等地质条件简单地段必需承受。超前地质钻探主要承受冲击

37、钻和回转取芯钻。一般地段承受冲击钻。冲击钻不能取芯，但可通过冲击器的响声、钻速及其变化、岩粉、卡钻状况、钻杆震惊状况、冲洗液的颜色及流量变化等粗略探明岩性、岩石强度、岩体完整程度、溶洞、暗河及地层含水量等。简单地质地段承受回转取芯钻。5.6.1 技术要求1 孔数1） 断层、节理密集带或其他裂开富水地层每循环可只钻一孔；2） 煤层瓦斯预报超前钻探孔数 35 孔。2 孔深钻探过程中应进展动态掌握和治理，依据钻孔状况可适时调整钻孔深度，以到达预报目的为原则，一般每循环可钻 3050m。3 孔径钻孔直径应满足钻探取芯、取样和孔内测试的要求，并应符合铁道部现行铁路工程地质钻探规程TB 10014的规定。

38、4、超前钻探法应编制探测报告，内容包括工作概括、钻孔探测结果、钻孔柱状图必要时应附以钻孔布置图、代表性岩芯照片等。5.6.2 现场工作要求1、超前钻探过程中应在现场做好记录，包括钻孔位置、开孔时间、终孔时间、空深、钻进速度随钻孔深度变化状况、冲洗液颜色和流量变化、涌砂、空洞、振动、卡钻位置、突进里程、冲击器声音的变化等。2、超前钻探过程中应准时鉴定岩芯、岩粉，判定岩石名称，对于断层带、溶洞填充物、煤层、代表性岩土等应拍摄照片备查，并选择代表性岩芯整理保存，重要工程钻探过程监理应进展旁站。3、在富水地段进展超前钻探时必需实行防突措施；测站孔内水压时，需安装孔口管，接上高压球阀、连接件和压力表，压

39、力表读数稳定一段时间后即可测得水压。6 超前地质预报对隧道施工的影响估量TSP 预报：TSP 预报不占用掌子面，测试前需进展测试孔造孔、传感器安装等预备工作，测试时选在掌子面清碴完成后进展，测试周期为隧洞每掘进 100120m 进展一次。各工序所花费时间如表 6-1。表 6-1TSP 超前预报各工序占用施工时间(参考)工程时间备注造孔58 小时可与隧道开挖同时进展装药3045 分钟可与隧道开挖同时进展传感器安装1020 分钟可与隧道开挖同时进展测试3045 分钟掌子面需要停工其他30 分钟视状况定外表雷达测试：测试时一般都选在掌子面装炸药前或出碴后。1当测线为 “一” 字型时，测试时间为 10

40、15 分钟，当剖面为“十”字型或“井”字型时，现场需要施工台架或施工台车协作，测试时间为 3045 分钟。红外线预报：工作时间较短，每次测试时间为 10-15 分钟，对施工影响较小。测试周期为隧洞每掘进 1520m 进展一次。超前钻孔：超前钻孔一般是在常规预报觉察前方存在不良地质缺陷且常规预报不能探明不良地质缺陷的规模时进展，该方法占用时间较长，各工序占用时间如 6-3。表 6-3超前钻孔各工序占用施工时间(参考)工程时间备注预备工作23 小时局部可与隧道开挖同时进展仪器安装3060 分钟掌子面需要停工钻孔24m/h掌子面需要停工收工30 分钟掌子面需要停工各种方法现场工作时间见表 6-4。表

41、 6-4不同测试方法所用时间比照(参考)序号方法停工时间备注1地震波反射探测2外表雷达3060 分钟1015 分钟3045 分钟1020 分钟1525 小时“一”型测试时“十”型或“井”型测试时35红外线超前钻孔孔深 40m7 超前地质预报工作量及工作时间安排表 7-1范家山隧道超前地质预报工作量准时间按排表工作内容收集、生疏前期勘察资料 3 个工作日工作量完成时间备注2023 年 9 月 15 日前地表地质调查 掌子面地质编录地震波反射法预报14.5km2每 5m 进展一次(2910 次)每掘进 100m 做一次(约 146 次)2023 年 9 月 25 日前按施工进度跟进按施工进度跟进红

42、外线预报2075m，每 20m 一次，共计 104 次 依据施工状况调整超前探孔视状况定依据施工状况调整地质雷达预报视状况定依据施工状况调整8 超前地质预报组织机构设置及投入的人力、设备资源为确保预报工作的顺当完成，结合工程的实际状况，在考虑预报人员组合时留意多专业结合，设备投入时更留意多种方法的综合应用，预报人员、设备投入详见表 8-1、表 8-2。表 8-1预报人员组织构造外委序号岗位专业职称人数职责1工程经理工程物探高级1工程治理2总工程师工程物探高级1技术治理3工程副经理工程地质中级2现场工程治理、资料分析4预报工程师工程物探中级2超前预报5资料分析工程师工程地质高级1资料处理解释6资料分析工程师工程物探中级1资料处理解释7现场测试关心物探技术中级工2现场关心工作8现场关心工作汽车驾驶B 照1交通运输分类常规预报特别方法预报通用仪器设备表 8-2超前预报仪器设备设备名称单位数量型号地震波反射法预报系统套1TSP203红外线探测仪套2ThermoProTM TP8雷达主机套1SIR-20井中雷达探头支1井中 300、100MHz交通车台1计算机台3打印机