山区高铁超前地质预报应用中存在的问题与解决思路

隧道超前地质预报已应用于铁路建设多年,受重视程度逐年提升。通过研究复杂山区某长大干线高速铁路建设期间隧道超前地质预报实施情况,从方案、组织管理、专业分工和实施效果诸多方面分析实施过程中存在的问题,针对性提出解决思路和措施,具有应用推广价值。

超前地质预报在穿越岩溶地质隧洞的应用

本文以四川会理竹寿水库输水隧洞、七零水库补水隧洞等为例,通过技术措施,采用SIR30E(5141)或TSP-3D型地质雷达进行地质超前预报,可准确判定隧洞掌子面前方结构面发育情况,对溶洞情况进行识别和预报;在隧洞段开挖前采用YQ100B潜孔钻机对掌子面打超前钻探孔探测掌子面前方岩溶溶洞和溶岩裂隙水的情况。文中还对穿越岩溶地质小断面隧洞施工工艺和标准化作业进行了规范,便于施工人员实施操作,可为同类工程提供借鉴和参考。

公路隧道超前地质预报技术的实践与应用

随着我国交通基础设施的不断完善,公路隧道工程逐渐增多,由此带来的施工挑战和风险也在不断增加。为确保隧道工程安全高效的施工,提前进行地质预报技术尤为重要。详细阐述了隧道超前地质预报的相关理论,结合实际工程案例——福州机场第二高速公路A2合同段,分析超前地质预报技术在该项目的应用情况及应用效果,并对该技术应用过程中的问题及解决措施进行探讨,旨在为后续相关工程建筑提供参考。

反射波法隧道超前地质预报地震波走时模拟研究

隧道施工安全常常由于复杂的地质情况面临着巨大的挑战,反射波法地震勘探具有探测深度大、抗干扰能力强等优点,是确保隧道施工安全的重要超前地质预报手段。反射地震波走时计算与地震数据处理中的纵横波分离、速度建模、偏移成像等多个步骤息息相关,直接影响着隧道地质预报的结果。本文将仿照反射波法隧道超前地质预报的实际施工区域进行速度建模,以求解程函方程为基础,结合快速推进法(FMM)中的迎风有限差分方法以及窄带扩展技术实现针对隧道模型的初至地震波走时模拟。并通过对隧道模型中反射界面位置信息的提取,构建反射波初始窄带以及结合窄带扩展技术实现针对隧道模型反射波走时的计算。通过数值分析以及复杂隧道模型计算表明,文中给出的反射波法隧道超前地质预报地震波走时模拟具有良好的计算精度以及较强的适应能力。

基于BP神经网络的隧道超前地质预报资料综合解译技术研究

为提高超前地质预报资料综合解译的准确性,本次研究通过大量预报工作实践与持续开挖验证,建立了一套基于隧道掌子面地质调查法、地震波反射法和电磁波反射法于一体的隧道超前地质预报资料的综合解译规则。其中,一级综合解译基于掌子面地质编录一项指标和超前地质预报探测的四项指标分析得到,包含70条一级综合解译结果;二级综合解译在一级综合解译的基础上增加了地质雷达探测资料的两项指标,包含117条二级综合解译结果;二级综合解译比一级综合解译更详细、具体,降低了多解性出现的概率。同时,选取了70组训练样本,采用Back Propagation神经网络分析方法训练解译规则,形成了一套隧道超前地质预报综合解译技术。最后,以大巴山脉某公路隧道预报为应用实例,提出方法的预报准确率在80%以上,证明了该综合解译技术的有效性,研究可为隧道综合超前地质预报资料解译提供参考。

基于时域有限差分法的探地雷达数值模拟及在隧道超前地质预报中的应用

为准确识别探地雷达反射波形特征,笔者采用有限差分方法分别建立岩溶、岩性接触带以及断层破碎带模型,模拟隧道超前地质预报中遇到的典型不良地质体。通过分析其反射波波形特征,对比了西康高铁以及新西成铁路工程实例中岩溶和断层破碎带预报结果,结果表明模拟的雷达波形特征可以作为探地雷达预报典型不良地质构造时参考的波性特征,可以提高预报结果的准确性。

瞬变电磁法和地震反射波法在不良地质洞段超前地质预报中的应用

物探方法是超前地质预报的主要手段,通过不良地质体与围岩物性参数差异,及时发现和预测地质条件的变化。较完整一完整围岩岩体物性参数与不良地质体物性参数存在较明显差异,有利于分辨出不良地质体;但是在地质条件差洞段的不良地质体与围岩岩体物性参数差异极小,不利于分辨出不良地质体,使得岩体质量情况和地质灾害风险预报难度极大。本次采用瞬变电磁法与地震反射波法的综合物探法,在滇中引水工程大理Ⅱ段Ⅴ_(特)类岩体开展专项超前地质预报工作,主要利用岩体视电阻率、应力梯度、纵波波速、横波波速等参数对未开挖段岩体质量和可能存在的地质灾害风险进行预测。创造性地通过“日进尺”这一指标间接对开挖岩体破碎程度进行评价,经对比,预报成果中符合长度占实际开挖过程中问题段长度的85.1%,预报结果与开挖成果较为吻合;此外,对坍塌失稳段、突泥涌水段也有明显反映,为该方法组合在不良地质洞段超前地质预报中的应用提供了借鉴。

TETSP在隧洞超前地质预报中的应用

笔者介绍了一种隧洞长距离预报地震反射成像系统TETSP,将TETSP与TSP303用于某配水工程隧洞超前地质预报,展示了TETSP观测系统布置方式及数据处理流程,阐述了TETSP在检波器耦合方式及声波干扰压制方面与TSP303的差异,对比了两者原始信号的特性,分析了强溶蚀区岩体对应地震反射异常规律,隧洞实际开挖结果验证了TSP303与TETSP预报的可靠性。结果表明:两种地震反射技术均能较好地探测掌子面前方岩体波阻抗存在显著差异的界面,偏移剖面反射界面集中以及纵横波波速偏低的区域对应岩体质量差。TETSP检波器灵敏度与数据噪比较TSP303更高,但TSP303数据处理软件相对更成熟,故预报准确度更高。

基于地质雷达的隧道超前地质预报技术应用研究

日益增多的山岭隧道多处于复杂工程地质条件的地区,以我国西南地区尤甚.在山岭隧道的勘查和施工过程中,常伴随着岩体破碎、岩溶、岩爆、煤层瓦斯和采空区等特殊工程地质问题单独或者交错出现,带来严重安全隐患,耽误工程进度.超前地质预报是山岭隧道施工过程中有效避免此类工程地质问题不可或缺的重要手段之一.本文在简要论述了华蓥山隧道地质条件的基础上,采用地质雷达探测掌子面与开挖掌子面验证相结合的方式,对比分析了山岭隧道施工中超前地质预报技术的应用成效,并进一步提出相应的施工建议.

TSP结合TEM在风险围岩隧道超前地质预报中的应用

为了排查隧道施工过程中潜在的地质风险、指导隧道安全开挖掘进,针对某高速铁路风险围岩隧道浅埋段和可溶岩段,利用TSP和TEM两种方法开展超前地质预报。TSP预报可对掌子面前方围岩状况进行远距离宏观预测,能划定断层、破碎带、地下水等不良地质体的位置和大致规模;TEM预报可在掌子面附近开展多角度、多方位测量,能判定开挖面前方一定空间范围内不良围岩特征,特别是地下水、岩溶的分布及规模。研究表明,TSP震波对应的负反射和低速异常突出反映围岩岩性变化及岩体破碎程度,依据纵、横波速起伏特征可大致判定地下水发育情况;TEM低阻异常直观体现围岩富水状态,并可推测岩溶发育及分布状况,视电阻率阻值变化密集区对应了围岩岩体破碎。研究结果表明,采用两种或多种方法结合开展综合预报,可提升预报结论的准确度和可靠度,TSP结合TEM成功预报的应用实例可为类似风险围岩隧道的超前地质预报提供参考和借鉴。

沙特NEOM隧道项目地震波法超前地质预报技术

沙特NEOM隧道项目采用钻爆法施工,采用超前水平钻探法进行地质预报。该项目工期要求非常紧张,如何优化施工工序、缩短每循环时间,是项目面临的一大挑战。隧道采用三臂台车超前钻孔时,钻进速度慢,容易出现跑钻、卡钻现象。为了进一步缩短时间,提高超前地质预报质量,经比选,最终考虑采用地震波法替代超前水平钻探法,缩短超前钻孔在每循中占用的时间约0.5h。同时,通过对地质素描、超前水平钻孔及地震波法预报结果进行对比分析,证明了采用地震波法超前地质预报方案可行。采用超前水平钻探法、地震波法相结合的预报方法,辅以地表地质调查、洞内地质素描,能够极大提高隧道内不良地质的分布及地下水的预测精度。

综合超前地质预报在天竺山一号岩溶隧道中的应用

为了降低岩溶隧道施工风险,运用综合超前地质预报方法,探明岩溶隧道掌子面前方地质灾害,保障施工安全、高效进行。由于岩溶发育的复杂性,单一物探预报方法存在多解性,易造成解译结果的不确定性,本次“以地质法为基础,长短距离物探测试相结合为核心,超前水平钻验证预报异常为手段”建立综合超前地质预报方法。以天竺山一号隧道岩溶段工程为案例,在分析勘察和设计资料基础上,采用地质素描、隧道地震波法(Tunnel Seismic Prediction,TSP)、超前水平钻探、地质雷达、瞬变电磁五种方法进行综合超前地质预报。结果表明,TSP探测成果在DK141+308—DK141+357段弹性参数异常,预报该段有岩溶发育,超前水平钻证实DK141+315—DK141+339段为粉质黏土充填岩溶,地质雷达、瞬变电磁准确探测岩溶分布位置、规模及其性质,预报结果相关验证,成果可靠。预报结论为隧道围岩变更及岩溶处理方案提供了科学依据,能有效降低隧道施工地质风险,对类似岩溶隧道超前地质预报提供参考和借鉴。

基于CiteSpace的隧道超前地质预报研究进展与趋势

隧道工程因其能够利用地下空间,避免占用宝贵的地上土地资源,并能缩短运输距离,提高交通运输效率,在现代城市发展和交通基础设施建设中扮演着极为重要的角色。然而,隧道施工过程中常遇到的复杂地质问题,通常会导致工程延期、超支,甚至出现安全事故。为确保隧道施工的进度、质量和安全,降低工程风险和成本支出,开展隧道超前地质预报研究并探讨发展趋势尤为必要。采用CiteSpace软件,通过知识图谱可视化分析方法,对隧道超前地质预报核心文献进行深入挖掘,以全面呈现该领域的研究现状、发展历程、前沿热点等信息,为隧道超前地质预报理论研究与工程实践提供有价值的参考。

超前地质预报技术在岩溶隧道中的对比应用

特长可溶岩隧道中岩溶和水文地质条件复杂多变,规律性较差,盲目施工易造成突泥、突水及坍塌等事故,有效的超前地质预报为隧道安全掘进提供重要保障,目前尚无一种能独立解决各类地质问题的预报手段。本研究以中老铁路曼勒一号隧道为背景,以地质调查为基础,采用TSP、地质雷达、瞬变电磁及超前水平钻探等方法,对DK446+465~DK448+580段岩溶和地下水发育情况进行了预报,基本探明了预报段地质情况。同时,对各类预报方法进行了分析对比研究,希望为其他岩溶隧道的超前地质预报工作提供一定的借鉴参考。

TSP603系统在铁路岩溶隧道超前地质预报中的应用

为提高隧道施工过程中的岩溶预报的准确性,以及验证新设备在岩溶隧道超前地质预报工作中的应用效果,采用TSP603系统在国内铁路岩溶隧道中开展超前地质预报应用工作,并给出数据采集和处理过程中的注意事项,然后将得到的成果图与超前水平钻结果进行综合预报分析,进而推断出掌子面前方存在3处岩溶发育段落,结果表明,两种方法对岩溶发育位置的判断基本一致,后期开挖揭示验证,实际地质情况与预报结果基本吻合。研究表明,TSP603系统作为一种新型超前地质预报设备,凭借其处理算法和多参数解译等优势,能够在一定程度上提高岩溶预报的准确性,可推广至类似岩溶隧道的超前地质预报工作,但仍需联合其他物探手段进一步验证其在溶洞及岩溶水等方面的预报效果。

超前地质预报技术在隧道施工中的组合及应用

在复杂地质条件下的隧道施工过程中,富水构造、断层破碎带及蚀变带等不良地质不仅制约了隧道正常施工,且在不同程度上影响着隧道的施工安全。本文选用“地质调查法+TSP+瞬变电磁法(Transient Electromagnetic Method,TEM)+地质雷达法+超前钻探”综合地质预报方法对侵入岩地区的某隧道开展综合地质预报,分析了掌子面工程地质与水文地质条件,为该隧道前方掌子面安全施工提供了可靠的地质资料支撑,具有十分重要的现实意义。

高瓦斯隧道施工超前地质预报及爆破技术的应用

本文以某高瓦斯隧道工程为例,探究了超前地质预报技术和爆破技术的应用。在隧道施工超前地质预报中,使用TRT6000型超前预报系统,在隧道内布置震源和检波器,在震源点发射地震波并利用传感器收集反射的地震波,经过RV3D软件分析后,认为左洞掌子面K119+356~396段和右洞掌子面的K119+294~334段,岩体较为破碎,赋存裂隙水,要进行超前支护,爆破时按照短开挖、弱爆破作业方法减轻对松散围岩的破坏。在爆破作业时,除了计算炮眼数目、装药量等参数外,创新性的使用了“水泡泥+固体阻燃材料”炮孔封堵方式,保证了爆破作业安全。

土压平衡盾构掘进高瓦斯水工隧洞的HSP法超前地质预报

针对土压平衡盾构法掘进高瓦斯隧洞的超前地质预报技术难题,在讨论隧洞开挖方法与瓦斯潜在逸散的基础上,采用HSP预报方法进行高瓦斯盾构掘进施工超前地质预报。结果表明:HSP通过盾构破岩土震源可以获得较好的围岩强反射区域信号,对掌子面前向100 m、径向2倍洞径范围内的断层破碎带、溶洞、软弱夹层、孤石(规模均为等效直径≥2 m)探测准确率≥80%,异常体定位误差≤3 m;通过综合预判前方地质构造及瓦斯状态,进而确定选取常压作业开仓检查及换刀的位置,大幅降低了开仓检查和换刀作业风险,为久隆水库关门山充水隧洞奠定了安全基础,也可为今后类似工程提供借鉴。

综合物探技术在引水隧洞工程超前地质预报中的应用

由于各种超前地质预报方法都存在一定的局限性,选择适宜的超前地质预报方法及地表探测方法相组合,可以提高超前地质预报的精确性与经济性。通过分析常用的超前地质预报方法及地表探测方法的优缺点,判断其适用范围,并在某引水工程实例中,根据其施工特点,洞内采用地震波法和激发极化法,洞外采用大地电磁法的长短结合、内外结合的探测方案,准确预报了掌子面前方80 m内的破碎、含水岩体及80~350 m的含水背斜构造,指导施工,有效避免了相关风险,提高了超前地质预报的精确性与经济性,可为综合探测方案的选择提供参考。

超前地质预报在隧道施工中的应用研究

隧道工程地质条件具有复杂性和不可见性,隧道施工安全问题愈加引发关注。超前地质预报是保证隧道施工安全的重要环节和技术保障,可准确掌握隧道开挖前方地质状况,最大限度避免隧道地质灾害发生。文章以东沟隧道为研究案例,采用地质调查法、TSP法和地质雷达法,综合分析物探成果,预报隧道施工前方地质情况及围岩级别,为后期施工安全、设计变更提供物探依据,指导施工设计,保障施工安全。