超前地質(zhì)預報實用教案

1、 由于地質(zhì)的復雜性和施工對地質(zhì)體的敏感性；那些(nxi)引不起注意的小斷層、交錯節(jié)理面也常使巖體失穩(wěn)。因而地質(zhì)構(gòu)造與埋深數(shù)百米的隧道地質(zhì)構(gòu)造也相差很大。有些地質(zhì)構(gòu)造很難從地面發(fā)現(xiàn)，給施工帶來預想不到的困難。 第1頁/共37頁第一頁，共38頁。 內(nèi)容一、超前地質(zhì)預報的工作內(nèi)容 二、要求提交成果 三、超前地質(zhì)預報的手段措施(cush)四、地質(zhì)條件預報五、結(jié)束語第2頁/共37頁第二頁，共38頁。一、超前地質(zhì)預報的工作一、超前地質(zhì)預報的工作(gngzu)(gngzu)內(nèi)容內(nèi)容 1、收集和熟悉與本工程有關(guān)的地質(zhì)資科，認 真閱讀圖紙。 2、掌子面地質(zhì)素描圖與超前鉆孔測試數(shù)據(jù)描述。 （1）根據(jù)收集到的相關(guān)資

2、料預測開挖面前方地質(zhì)情況、圍巖類別，能否產(chǎn)生塌方和突水情況，并對施工方法(fngf)提出建 （2）通過開挖，驗證預報效果，分析成敗原因。 第3頁/共37頁第三頁，共38頁。二、要求提交二、要求提交(tjio)(tjio)成果成果 隧道貫通后應提交以下資料： 1、原始資料 地質(zhì)素描現(xiàn)場記錄、鉆速測試、TSP與地質(zhì)雷達等測試結(jié)果、巖石物理(wl)力學試驗記錄、巖性簽定、水質(zhì)分機這些是反映隧道地質(zhì)情況最原始和最詳細的資料，應按順序整理成冊。 原始資料中還應提交每次預報的通知書及效果檢查報告，以便進一步總結(jié)經(jīng)驗。 第4頁/共37頁第四頁，共38頁。 2、 正式成果 （1）、全隧道地質(zhì)素描和實際的地質(zhì)縱

3、斷面圖； 說明 地質(zhì)素描圖系根據(jù)現(xiàn)場記錄整理繪制，是已施工隧道連續(xù)的、系統(tǒng)的、詳盡的地質(zhì)資料，是鑒定圍巖類別和為隧道養(yǎng)護維修的重要依據(jù)。原則上要將所有工作結(jié)果都反映在此圖上，如果圖幅太大，作圖不便，可將其它測試結(jié)果如鉆速測試等另行作圖，將其工作量以簡單的符號表示在圖上。 實 際 地 質(zhì) 縱 斷 面 圖 ， 是 根 據(jù) 施 工 階 段 的 地 質(zhì) 素 報 圖 編 制 的 。 內(nèi) 容 應 包 括(boku)圍巖類別、水文地質(zhì)和工程地質(zhì)概況、施了中發(fā)生的重大事故(坍方、涌水、碎屑流等)。全面地反映隧道工程情況，是隧道竣工圖之一。第5頁/共37頁第五頁，共38頁。 （2）、重大預報(ybo)次數(shù)和預報

4、(ybo)效果統(tǒng)計表； 說明 對施工影響大的地質(zhì)條件進行預報(ybo)，應提出預報(ybo)根據(jù)和對施工的影響程度，開挖后應進行總結(jié)。 預報(ybo)效果統(tǒng)計表是對每次預報(ybo)成功或失敗的評價，以此作為檢查超前地質(zhì)預報(ybo)準確度的根據(jù)。 （3）、全隧道代表性巖石標本。 第6頁/共37頁第六頁，共38頁。 3、 要 求（1）、工作前應制定統(tǒng)一的作圖格式、規(guī)定和圖例。 （2）、隧道施工超前地質(zhì)預報隨施工連續(xù)進行，隧道貫通后結(jié)束。（3）、隧道施工超前地質(zhì)預報強調(diào)的是連續(xù)、及時(收集資料、整理分析、預報)和準確。（4）、凡變更圍巖類別必須提供(tgng)地質(zhì)素描依據(jù)，及對圍巖的錄象、影相資

5、料。（5）、各級施工人員應支持超前地質(zhì)預報工作，并為其工作提供(tgng)方便。 第7頁/共37頁第七頁，共38頁。三、超前地質(zhì)三、超前地質(zhì)(dzh)(dzh)預報的手段措施預報的手段措施 1、掌子面編錄推測法 2、TSP物探測試(csh)技術(shù) 3、地質(zhì)雷達預測法 4、紅外探水技術(shù) 5、超前鉆探技術(shù)等第8頁/共37頁第八頁，共38頁。1 1、掌子面編錄、掌子面編錄(binl)(binl)推測法推測法掌子面地質(zhì)素描 按照(nzho)地質(zhì)素描內(nèi)容和現(xiàn)場記錄格式(見附圖)堅持每次開挖后對掌子面和左、右側(cè)增進行素描。 （1）、素描圖記錄必須采用統(tǒng)一的格式紙，以便能比較準確的顯示出結(jié)構(gòu)面距拱頂、邊墻和隧

6、道中心的位置。第9頁/共37頁第九頁，共38頁。 （2）、地質(zhì)素描原始記錄必須在現(xiàn)場進行，不得根據(jù)回憶繪制和編寫。 （3）、結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀的走向、傾向采用象限記錄，如SW4030。 （4）、素描中一律采用“寫實”的方法，除作預報國以外，不作任何換算(hun sun)。 （5）、對于產(chǎn)狀變化大的結(jié)構(gòu)面，一組或一條大的結(jié)構(gòu)面應選23個有代表性的點進行量測，以其平均值或最不利者進行預報。 （6）、現(xiàn)場記錄草圖的比例、圖例和用語也應統(tǒng)一。第10頁/共37頁第十頁，共38頁。 （7）、地質(zhì)素描不占開挖循環(huán)時間，可以在任何時間進行，以最大限度見到開挖面為宜。如在放炮后進行素描應注意不要(byo)漏描被碴堆掩蓋

7、部分，一般以測量畫完掌子面的開挖斷面后再進行素描最好。因為有了開挖輪廓線和標高，能提高素描的準確度。 （8）、按要求采取巖石標本并及時寫上編號。 （9）、巖石等級劃分、斷裂標準、圍巖受構(gòu)造影響程度等級劃分、圍巖節(jié)理發(fā)育程度劃分標準參見鐵路隧道設(shè)計規(guī)范。 （10）、地質(zhì)素描圖的繪制應根據(jù)地質(zhì)素描現(xiàn)場記錄整理繪制(見圖附圖)。在圖上除繪有掌子面(橫斷面)圖外，同時還繪出斷層和貫穿性節(jié)理在開挖底面和左右邊路上出現(xiàn)的位置。第11頁/共37頁第十一頁，共38頁。第12頁/共37頁第十二頁，共38頁。第13頁/共37頁第十三頁，共38頁。第14頁/共37頁第十四頁，共38頁。2、 超前風鉆孔(zun kn

8、)測試 使用范圍：超前風鉆孔測試是利用超前飽孔了解前方地質(zhì)情況的一種手段。超前風鉆孔布置應遵照下列原則。 （1）、圍巖好壞相間地段，在好巖石地段施工時應布置超前風鉆孔； （2）、根據(jù)地質(zhì)資料預測(yc)前方巖石可能由好變壞時，應布置超前風鉆孔； （3）、開挖的掌子面是軟弱圍巖，可不必進行超前鉆孔測試。第15頁/共37頁第十五頁，共38頁。 鉆進測試(csh)： 根據(jù)鉆進速度的不同來確定軟弱層的位置效果較好，但在硬巖破碎段鉆速變化不大，影響預報效果。應用條件是：鉆機在鉆孔過程中壓力固定不交。 根據(jù)鉆進過程中，鉆孔出水量的大小及出水的顏色，判斷前方圍巖中地下水的情況，并判斷巖性。 通過超前鉆孔，可

9、在放炮前，提前釋放前方掌子面圍巖中的部分瓦斯（天然氣），以降低放炮后釋放的瓦斯（天然氣）濃度。 第16頁/共37頁第十六頁，共38頁。四、超前地質(zhì)預報重點四、超前地質(zhì)預報重點(zhngdin)(zhngdin)內(nèi)容內(nèi)容 1、斷層、巖脈和破碎帶超前預報2、可能(knng)構(gòu)成不穩(wěn)定塊體的大裂隙3、地下水活動情況4、 地應力情況第17頁/共37頁第十七頁，共38頁。 1、斷層(duncng)、巖脈和破碎帶超前預報 (1)、 利用側(cè)墻出露的斷層預報前方地質(zhì) 說明 利用側(cè)墻最先見的一點斷層露頭預報施工前方地質(zhì)條件主要是依據(jù)地質(zhì)作圖原理。 作圖說明： (1.1)、設(shè)在正洞側(cè)墻腳下C點處出現(xiàn)一條斷層破碎(

10、p su)帶寬l m，產(chǎn)狀N40E70W。 (1.2) 、過C點在正洞底面作斷層走向線CD。 第18頁/共37頁第十八頁，共38頁。 (1.3) 、斷層與線路夾角64，查表得視傾角為68，在兩邊墻作圖得知，該斷層破碎帶在起拱線E、F兩點出現(xiàn)。(里程分別為110、l04)。 預報時要注意考慮斷層破碎帶寬度(kund)和斷層是否上升到拱部，斷層上升到拱部時最危險，所以應預報上升到拱部(即E、F點)的里程 第19頁/共37頁第十九頁，共38頁。第20頁/共37頁第二十頁，共38頁。 (2)、由掌子面地質(zhì)素描預報前方斷層 說明 由掌子面地質(zhì)素描預報前方地質(zhì)情況，是施工超前預報中用的最多的一種方法，它預

11、報準確、適用范圍廣，簡便易行。 (2.1) 、斷層露頭作圖法 斷層在隧道中出路(chl)的位置和部位不同，對隧道巖體穩(wěn)定性影響也不同。在隧道中見到斷層，可通過作圖預報該斷層的分布和上升到拱部的位置。 現(xiàn)以附圖為例說明其預報方法。 第21頁/共37頁第二十一頁，共38頁。設(shè)在十002出現(xiàn)斷層露頭，產(chǎn)狀N44E45作圖步驟如下。圖中將曲墻斷面化為直墻斷面。i 根據(jù)結(jié)構(gòu)面在橫面上的位置C，在平面圖上找到相應的C。ii 根據(jù)結(jié)構(gòu)面和隧道的走向計算出結(jié)構(gòu)面走向和隧道走向的夾角為60。，過C點作出結(jié)構(gòu)面和隧道開挖(ki w)底面的交線、。iii 根據(jù)結(jié)構(gòu)面真傾角、結(jié)構(gòu)面走向和隧道走向的夾角，查表求得視傾角

12、為5046。iiii 作出結(jié)構(gòu)面在左右邊培上的展視線、，結(jié)構(gòu)面和拱頂交線的平面投影、。 第22頁/共37頁第二十二頁，共38頁。第23頁/共37頁第二十三頁，共38頁。 該圖可以預報，該斷層在+011才能(cinng)過去，在+004上升到墻頂。 這種方法對結(jié)構(gòu)面向開挖后方傾斜的斷層預報效果較好。因為斷層先在隧道底出露，對巖體穩(wěn)定影響不大時就可以發(fā)現(xiàn)。 對于向掌子面前方傾斜的結(jié)構(gòu)面因先在頂部出現(xiàn)，預報效果差。如斷層傾角大，走向和隧道走向的交角大，用上述方法往往無法預報，一出現(xiàn)就會給施工帶來很大的危險。 第24頁/共37頁第二十四頁，共38頁。(2.2) 、斷層前兆特征法 斷層總有一些特征，有的

13、特征可以作為斷層前兆進行斷層預報(ybo)。巖體中裂隙的變化，水量加多，出現(xiàn)變質(zhì)礦物。特征如下： i、 斷層上盤巖體破碎，而且距斷層越近巖體越破碎，表現(xiàn)為巖體中裂隙加密，組數(shù)增多，夾泥變厚。 ii、 斷層由兩部分組成-斷層泥和破碎帶，未見堅硬的構(gòu)造巖。 iii、水是斷層的前兆，超前鉆孔或裂隙中有大量流水，說明前方有斷層。 iiii、見到了光滑的摩擦鏡面。第25頁/共37頁第二十五頁，共38頁。2 2、可能構(gòu)成不穩(wěn)定、可能構(gòu)成不穩(wěn)定(wndng)(wndng)塊體的大裂隙塊體的大裂隙 預報內(nèi)容: 長大的夾泥或不夾泥、延展(yn zhn)長度達隧洞跨度二分之一的大節(jié)理、易開裂的層面和不整合面。注明

14、有無水出迪。 預報方法 利用斷層預報方法進行超前預報，要特別注意在洞頂附近出爵位置。 多條節(jié)理交錯檢算穩(wěn)定性 采用方法為赤平極射投影方法。第26頁/共37頁第二十六頁，共38頁。3 3、地下水活動、地下水活動(hu dng)(hu dng)情況情況 根據(jù)(gnj)地質(zhì)測繪資料綜合分析，判斷隧道沿線可能存在的地下水類型及其補給源，要特別注意附近有無地下水源和巖滾水源。 根據(jù)(gnj)鉆孔資料、泉水出露位置及施工過程中地下水測量結(jié)果，判斷地下水位及掌子面位置地下水壓(水頭)。 根據(jù)(gnj)掌子面出水情況及前方地質(zhì)條件判斷前方巖體透水情況及涌水量大小。第27頁/共37頁第二十七頁，共38頁。 要對

15、前方出現(xiàn)的斷層帶、破碎帶、巖脈的透水性作出仔細的分析。如果前方水位較高，水量大，破碎帶充填泥沙，斷層帶和巖脈隔水，挖掉隔水帶時會出現(xiàn)突水，水頭(shutu)高時且可能產(chǎn)生碎屑流。第28頁/共37頁第二十八頁，共38頁。4 4、 地應力情況地應力情況(qngkung)(qngkung) 預報內(nèi)容： 掌子面前垂直及水平地應力高低及數(shù)量級。高地應力系指地應力可使洞壁巖體在切向力作用下壓碎或產(chǎn)生巖爆或大的收斂變形(bin xng)；低地應力指水平分量地應力小于垂直分量地應力的情況。第29頁/共37頁第二十九頁，共38頁。預報(ybo)方法 掌子面前方地應力狀況超前預報有兩種方法：一種為地應力高低的地質(zhì)

16、(dzh)標志作定性的預報；另一種為利用儀器定量地測試地應力數(shù)量。在隧道施工過程中宜用地質(zhì)(dzh)標志作出超前判斷。 （1）、高地應力的地質(zhì)(dzh)標志 i、洞壁圍巖產(chǎn)生巖爆或剝離 ii、洞壁收斂變形大 iii、軟溺夾層被擠出第30頁/共37頁第三十頁，共38頁。 iiii、風鉆孔沿弱面有錯動現(xiàn)象 iiiii、水體下開挖(ki w)無滲水現(xiàn)象 （2）低地應力的地質(zhì)標志 i 、圍巖松動，易產(chǎn)生塌方、掉塊； ii、圍巖沿某一組節(jié)理或斷裂滲水嚴重； iii、節(jié)理面內(nèi)有淋濾型夾層； iiii、巖脈內(nèi)巖塊松動且強風化； iiiii、斷層或大節(jié)理面內(nèi)有次生礦物晶簇或孔洞。第31頁/共37頁第三十一頁，

17、共38頁。視傾角及其換算(hun sun) 視傾角是結(jié)構(gòu)面和水平面在非傾斜方向的夾角，小于結(jié)構(gòu)面的傾角。 例如要將隧道(sudo)內(nèi)的一組結(jié)構(gòu)面反映到隧道(sudo)的縱斷面圖上，這的結(jié)構(gòu)面是以視傾角顯示的。第32頁/共37頁第三十二頁，共38頁。 其換算如附圖所示：V為隧道縱斷面；H為水平面，J為結(jié)構(gòu)( jigu)而；AB為結(jié)構(gòu)( jigu)面的傾向線；AC為A點至H平面的垂線；ABCa為結(jié)構(gòu)( jigu)面的傾角；結(jié)構(gòu)( jigu)面J和水平面的交線mn即為結(jié)構(gòu)( jigu)面的走向線；AD為結(jié)構(gòu)( jigu)面J和縱斷面V的交線； ADCa即前述的視傾角。在縱斷面圖上用AD線來表示結(jié)構(gòu)( jigu)面J。視傾角a可用下式進行計算： a ar ctg(tgasin)第33頁/共37頁第三十三頁，共38頁。第34頁/共37頁第三十四頁，共38頁。結(jié)束！謝謝各位參加(cnji)本次講座！第35頁/共37頁第三十五頁，共38頁。第36頁/共3