一种隧道施工期构造断裂综合超前地质预报方法技术

本发明专利技术涉及G01V9/00技术领域，更具体地，本发明专利技术涉及一种隧道施工期构造断裂综合超前地质预报方法。包括下面步骤：(1)宏观预报；(2)地质雷达长距离预报；(3)地质雷达短距离预报；(4)精确预报。本发明专利技术以隧道施工过程中掌子面前方的断裂等不良地质体为探测对象，与现有技术相比，本发明专利技术采用定性判断和定量判断相合的方式，将现有的多种检测方法进行有机结合，提出了一套多手段综合探测方案，并对地质雷达现有探测方法进行了改进和优化，完善了构造发育区隧道施工期超前地质预报机制，提升了预报的精度和准确性，极大的降低了现场探测过程中占用施工的时间，为隧道的顺利施工提供了支持，推广前景好。推广前景好。

【技术实现步骤摘要】
一种隧道施工期构造断裂综合超前地质预报方法


[0001]本专利技术涉及G01V9/00
，更具体地，本专利技术涉及一种隧道施工期构造断裂综合超前地质预报方法。

技术介绍

[0002]随着我国经济社会的快速发展和城市规模的不断增加，人民对于城市交通出行的便捷性、运输量和出行时间提出了更高的要求，城市轨道交通快速发展，城市轨道交通建设进入快速发展阶段。然而，在城市轨道交通工程施工建设过程中，常常面临复杂的地质条件。这些复杂的地质条件往往会诱发多种地质灾害，给隧道施工带来极大的风险，对施工人员及机械设备安全造成极大威胁。
[0003]在断裂发育区进行隧道施工时，断裂富水性、断层破碎带宽度及岩体破碎程度等都不同程度的影响着隧道施工期及运营期的安全，且施工处理周期长、难度大、经济成本高，因此对断裂的准确探测、预报便显得十分重要。
[0004]传统的钻探受钻孔间距和数量的限制，存在“一孔之见”的问题，难以对断裂的发育程度、位置和规模等做出精确的探测和合理准确的评价，使得在进行隧道施工时发生地质灾害的几率大大增加。
[0005]随着地球物理勘探技术的不断发展和物探手段的不断丰富，在探测方面取得了长足的进步，目前常用的隧道施工超前预报方法主要有超前水平钻孔法、地质素描法、红外地质超前探法、地震波法预报方法，例如：TSP法、TRT法、TST法、垂直反射法等等；及电磁法，例如TEM、GPR等等。虽然上述各种方法均较为成熟且在隧道施工超前预报方面得到广泛应用，但每种方法在使用过程中均存在一定的局限性，单一的超前预报方法无法准确预报前方的地质情况，但在施工过程中，通过对勘察资料进行分析并结合现场踏勘，对上述几种超前预报方法进行选择和方案优化设计，形成综合超前地质预报方法，对探测结果进行综合分析，便可得到更精确的探测结果，从而对掌子面前方的地质情况进行合理准确的评价，进而指导隧道的施工。
[0006]近年来，在对断裂发育区隧道施工进行超前预报时，开始采用综合超前地质预报方法，把不同超前预报方法进行组合，对探测方法进行相应优化，进而对探测结果进行相互补充、相互验证，使探测结果更为精确可靠。然而，现有超前预报方法针对断裂富水性、断裂的发育规模等在探测时存在一定困难，且洞内长距离探测费用高昂，耗时较长，精确度有限，经济性较差。
[0007]虽然单一超前地质预报方法已较为成熟且在得到了广泛应用，但每种方法在使用过程中均存在一定的局限性和偏差，无法准确预报前方的地质情况。弹性波法虽探测距离较长适用于长距离预报，但工作效率偏低，精确度有限；电磁波法探测效率较高，但易受到环境、邻近障碍物(如水泵、台车、挖掘机等)或交流电缆线的干扰。
[0008]近年来，在隧道施工期间对不良地质体进行超前预报时，开始采用综合超前地质预报方法，把不同超前预报方法进行组合，并对现有探测方式进行优化。然而，现有超前预
报方法针对断裂富水性、断层破碎带宽度及岩体破碎程度等特点在探测时存在一定困难。此外，不合理的选用超前地质预报方法，也会造成施工成本增加、工期延误等问题。

技术实现思路

[0009]针对现有技术中存在的一些问题，本专利技术第一个方面提供了一种隧道施工期构造断裂综合超前地质预报方法，包括下面步骤：
[0010](1)宏观预报；
[0011](2)地质雷达长距离预报；
[0012](3)地质雷达短距离预报；
[0013](4)精确预报。
[0014]在一种实施方式中，所述步骤(1)宏观预报包括：通过地层层序对比、地表地貌地物形态相关性分析和不良地质体前兆分析来推测隧道开挖前方地质情况。
[0015]在一种实施方式中，所述步骤(2)地质雷达长距离预报包括：采用地质雷达多次覆盖探测方法在隧道内进行长距离探测，预报隧道前方不良地质体发育情况。
[0016]在一种实施方式中，所述步骤(3)地质雷达短距离预报包括：采用地质雷达剖面法在隧道掌子面上探测掌子面前方不同深度处的地质情况，将采集到电磁波反射信号进行处理与分析，并根据探测信息，推断不良地质的发育情况；综合分析步骤(1)、步骤(2)与步骤(3)的探测结果，如果探测出前方岩体中有不良地质体发育，则执行步骤(4)；如果未探测出前方岩体中有不良地质体发育，则形成报告后，汇报项目指挥部制定方案，进行下一步施工。
[0017]在一种实施方式中，步骤(4)精确预报包括：根据步骤(1)中宏观预报及步骤(2)地质雷达长距离预报、步骤(3)中地质雷达短距离预报的结果采用超前水平钻孔进行直接探测。
[0018]在一种实施方式中，通过采用地质调查法进行地层层序对比、地表地貌地物形态相关性分析和不良地质体前兆分析。
[0019]优选的，本申请中地质调查法是通过在隧道地表补充地质调查和隧道内地质素描对隧道穿越区地质条件进行预报。
[0020]优选的，所述地质调查法包括：对地质资料和前期勘察资料进行复核；记录地质属性，描述并确认其发育规模；探究断裂在该区段的发育情况及分布特点。
[0021]本申请中地质属性包括但不限于地质构造的产状、规模等。
[0022]本申请中地质构造包括但不限于隧道穿越区断层、褶皱等地质构造。
[0023]在一种实施方式中，所述隧道内地质素描包括洞身地质素描和开挖面地质素描。
[0024]优选的，所述洞身地质素描包括：核对主要地质构造在隧道中的位置及发育情况，对隧道内岩土体的基本性质、岩体的完整程度、围岩的稳定性、富水状态等进行描述、记录；对隧道洞室内主要的地层分界面和结构面进行记录、量测，分析结构面的属性及其对围岩和隧道稳定性的影响。
[0025]优选的，所述开挖面地质素描包括对掌子面的岩性特征、岩体完整性、地下水出露点位置及出水量、地质构造及结构面情况、溶洞发育规模及分布情况等进行记录并绘制成图。
[0026]本申请中通过对地表地质调查和洞内地质调查成果进行相互验证，对隧道掌子面前方的地质条件进行宏观预报。
[0027]在一种实施方式中，步骤(2)中地质雷达多次覆盖探测方法包括：选用分体低频天线，测线和测点布置在隧道内。
[0028]本申请中地质雷达多次覆盖探测法的原理是应用不同频率天线的发射——接收不同间距在同一测线上进行反复测量，然后把测量记录中相同位置的记录进行叠加，这种记录能改善来自设备界面的反射波由于信噪比过小不易识别的缺点，增强对深部地下介质的分辨能力，改变某些信号不易识别的情况。
[0029]在一种实施方式中，步骤(2)中地质雷达的频率为25
‑
50MHz，采样频率为400
‑
600MHz，探测深度范围20
‑
60m，探测目标体尺寸大于0.5m的地质情况。
[0030]具体地，步骤(2)中地质雷达的频率为25MHz，采样频率为400MHz，探测深度范围35
‑
60m，探测目标体尺寸大于1m的地质情况。或者，步骤(2)中地质雷达的频率为50MHz，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种隧道施工期构造断裂综合超前地质预报方法，其特征在于，包括下面步骤：(1)宏观预报；(2)地质雷达长距离预报；(3)地质雷达短距离预报；(4)精确预报。2.根据权利要求1所述隧道施工期构造断裂综合超前地质预报方法，其特征在于，所述步骤(1)宏观预报包括：通过地层层序对比、地表地貌地物形态相关性分析和不良地质体前兆分析来推测隧道开挖前方地质情况。3.根据权利要求2所述隧道施工期构造断裂综合超前地质预报方法，其特征在于，所述步骤(2)地质雷达长距离预报包括：采用地质雷达多次覆盖探测方法在隧道内进行长距离探测，预报隧道前方不良地质体发育情况。4.根据权利要求3所述隧道施工期构造断裂综合超前地质预报方法，其特征在于，所述步骤(3)地质雷达短距离预报包括：采用地质雷达剖面法在隧道掌子面上探测掌子面前方不同深度处的地质情况，将采集到电磁波反射信号进行处理与分析，并根据探测信息，推断不良地质的发育情况；综合分析步骤(1)、步骤(2)与步骤(3)的探测结果，如果探测出前方岩体中有不良地质体发育，则执行步骤(4)；如果未探测出前方岩体中有不良地质体发育，则形成报告后，汇报项目指挥部制定方案，进行下一步施工。5.根据权利要求4所述隧道施工期构造断裂综合超前地质预报方法，其特征在于，所述步骤(4)精确预报包括：根据步骤(1)中宏观预报及步骤(2)地质雷达长距离预报...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭建强，赵连军，陈浩，董聪慧，黄锡阳，万佳佳，于海亮，康志，侯壮壮，阎长虹，
申请(专利权)人：北京城建中南土木工程集团有限公司，
类型：发明
国别省市：