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所屬欄目:交通運輸論文 發布日期:2010-08-26 09:43 熱度:
摘要:隧道隧道中,超前預報相當重要。地質法,水文法是重點,也要結合其它的物探等方法綜合預報。它是施工安全的保障,施工質量的前提,施工進度的關鍵。
關鍵詞:圍巖級別,涌水,構造帶,圍巖穩定性,地質超前預報
1地質超前預報內容
1.1不良地質預報及災害地質預報:預報掌子面前方15~100m范圍內有無突水、突泥、坍塌、有害氣體等地質災害,并查明其范圍、規模、性質,提出施工措施意見。
1.2水文地質預報:預報洞內涌水量大小及其變化規律,并評價其對環境地質、水文地質的影響。
1.3斷層及其破碎帶的預報:主要預報斷層的位置、寬度、產狀、性質、充填物的狀態,是否為充水斷層,并判斷其穩定性程度,提出施工對策。
1.4圍巖級別及其穩定性的預報:預報開挖面前方的圍巖級別與設計是否吻合,并判斷其穩定性,隨時提出修正設計,調整支護類型,確定二次襯砌時間的意見,報專家組審批。
1.5查明并預測隧道內有害氣體含量、成分及動態變化。
1.6查明并預測膨脹巖的膨脹力、膨脹量及主要礦物成分,為工程防治提供可靠依據。
2預報的措施
2.1地面地質調查法
通過對隧道范圍內進行大規模詳細的地質調繪,確定各巖組的地層層序、厚度、標志層位置,結合沉積韻律,建立標準地層剖面。對地質構造進行追蹤調查后,根據施工進展情況,展開有針對性的地質調繪,詳盡地核對細化的勘測設計資料。在不同位置實測構造面產狀,獲取構造的性質、規模、范圍等第一手資料,經過施工單位聯測將構造位置在圖上定位,利用地質作圖法,把構造投影到洞身位置。在作圖過程中考慮構造面的變化規律進行修正、具體作法如下:根據構造線產狀將其放到洞頂,將真傾角換算成視傾角,通過計算,獲取在洞身出露里程。
采用公式:
一構造線在隧道方向視傾角;
一構造線洞頂地面位置點下隧道的埋深;
一預測的距離。
2.2地質素描法
地質素描是對已開挖掌子面的地質狀況在現場作實地調查,并進行詳細編錄,采集必要的數據。具體包括對掌子面地層巖性、節理發育程度、受構造影響的程度、圍巖穩定狀態等進行詳細編錄,實測巖層產狀、節理產狀及間距、微構造產狀、斷層產狀及規模等,分段測繪統計分析巖體各種參數,進行掌子面的工程地質評價,作出掌子面斷面圖,再據其作出常規預報展示圖和分段預報通知書。根據隧道巖層的傾角,結合標準地層剖面確定巖層層位,采用公式計算和CAD作圖法,預測預報某一軟弱巖層在洞身的位置,并根據其穩定性提出施工措施建議。該措施對掌子面前方的地層巖性空間具體位置預測是十分準確的。斷層及微構造在掌子面出現,實測產狀后分析斷層、微構造的產出規律,據其在掌子面部位、構造走向與隧道軸向的關系作出地質預報圖。
2.3鉆速測試法
運用鉆孔臺車打眼時鉆進速度的變化及巖粉的鑒定和泥漿的顏色變化來預測打眼深度范圍內的地質情況。首先長期記錄鉆孔臺車在不同圍巖內打眼的情況,進行積累統計,每種巖石的鉆速有一定的范圍值。而后根據其范圍值及泥漿顏色變化和巖粉鑒定,通過對比分析,推測前方打眼深度范圍內的地質情況。接近斷層時宜采用該措施,也可以探測前方地下水情況。建立不同巖質的鉆速、巖粉、泥漿顏色、地下水情況積累統計對照表。
2.4綜合物探測試法
2.4.1采用SE1243PEN型綜合工程探測儀進行負視速度法測試。該措施的原理是根據聲波在不同介質中傳播速度及能量的變化來預測前方的地質情況,該措施是利用8~12個檢波器在不同位置同時接收同一個震動源(放炮)在介質中傳來的聲波,并且把接收到的聲波變化記錄到計算機內,通過計算機的處理及后期判釋工作來預測的,同時也可將前方圍巖的縱波波速測出,根據縱波波速給出圍巖級別。
2.4.2采用RAMAC-Ⅱ型地質雷達法,浮點動測儀地震法及WDJD-1電法等進行測試。
2.5水文地質條件的預測
2.5.1洞外井、泉量測的措施。根據隧道范圍內村莊居民、民用的水井及泉點分布情況,確定井、泉是否直接影響居民的用水和牲畜飲水問題。對這些井、泉的水量動態變化進行長期系統的動態量測,建立規范的記錄擋案。對民井采用長期的量測水位,對泉采用長期量測水量。一般采用容量法、三角堰法、流速法等,每月量測2~4次,據施工進展和季節變化加密觀測,繪制水位及流量的動態變化曲線,分析隧道洞內涌水的補給來源、影響范圍,確定洞內涌水與地表井泉是否存在水力聯系,對井、泉水位異常分析研究其原因,及時提出工程處理措施,從而保證隧道影響范圍內居民的生活用水及生態環境。
2.5.2洞內水文地質預報的措施
洞內涌水量的預測在熟悉既有勘測設計資料、巖組層序及地質構造特點的基礎上,通過對洞內單掌子面涌水量動態變化的長期觀測記錄,掌握地下水初期涌水量、衰減涌水量和穩定涌水量的變化規律,綜合分析地層、斷層構造等特點。結合基巖裂隙水的特點,查明地下水的補給、運移及排泄途徑,對未開挖段開展水文預報工作。
采用容量法、三角堰法、梯形堰法、規則斷面流速法、水泵抽水量法等獲取掌子面附近涌水量的實際數據,分析地質素描資料,對巖層組合的含水性、節理裂隙的張開程度及充填情況等特點,得出地下水的局部補給來源、涌水條件及影響范圍,從而預報施工前方常規地段的水文地質條件。
根據隧道范圍內斷層性質,斷層破碎帶規模及成分、結構特征及膠結程度,以及斷層兩側一定范圍斷層影響帶內節理裂隙情況及貫通性等特征,對地下水水量及賦存條件和連通關系進行綜合分析,從而對斷層破碎帶及斷層影響帶內地下水水量進行預報。
通過分析既有的水文地質資料、氣象資料及一些鉆孔的抽提水試驗資料,根據施工前方的地層巖性、地質構造、節理裂隙情況,再結合洞內長期實測水量的綜合分析對比,對掌子面前方每延米涌水量進行預測。在隧道的開挖過程中對洞內涌水量進行連續實測工作,根據其地層巖性、地質構造、巖石的節理、裂隙的發育程度及充填情況等特征,對掌子面前方涌水量進行定性定量的預測,并與開挖實際涌水量對比分析,洞內涌水量的大小與施工部位、措施、速度等關系密切,涌水量遵循由大變小的變化規律。
2.6超前導坑法和水平鉆機超前探測法
超前導坑法比較直觀,精確度高,在上導坑采用地質素描、地質作圖等手段,在圖解分析基礎上對小掌子面及全斷面前方的地層、巖性、地質構造、水文地質情況進行地質超前預測,根據上導坑出露的地質情況,正確預報大斷面的地質情況,使施工單位可在主隧道開挖斷面達到不良地段之前采取相應的支護措施。水平鉆機超前探測法是通過水平鉆機在掌子面進行鉆探、采取巖芯等工作,了解前方地質條件,用于探測前方嚴重的突水突泥段。
2.7有害氣體的分析預測
采用沼氣一氧氣兩用報警儀,長期跟蹤量測,采取數據,分析預測預報。在坑道開挖時,工作面上瓦斯量超過1.0%,就不準放炮;超過0.2%,人員就要全部撤出工作面。一般主風流處瓦斯含量不得超過0.5%,總回風風流處不得超過0.75%。
2.8利用節理裂隙統計分析進行預測
隧道通過區地層受構造運動的影響,形成了較多的節理、裂隙及斷層。而節理、裂隙與斷層的發展變化是有一定規律的。通過長期量測、分析、統計其節理產狀、間距、貫通性等情況,得出節理、裂隙、斷層的發展漸變規律,預報預測掌子面前方是否發育斷層及微構造。
3預報的形式
3.1長期預報單
在分析既有的設計資料后,進行詳細地質調繪核對補充設計資料,綜合分析判釋物探測試等工作,綜合分析得出結論,向施工單位提交掌子面前方50~100m左右的地質、地下水、圍巖級別情況及施工措施建議,以書面形式提出長期預報單。
3.2常規預報單
通過掌子面地質素描、有害氣體的量測,針對地面調繪等工作,再結合長期預報單的情況,進行地質作圖,預測掌子面前方15~30m的工程地質條件、水文地質條件、圍巖級別、有害氣體的情況等,并提出相應施工措施建議,以書面形式連續向施工單位提交預報通知單。
3.3簡單說明及口頭通知
根據掌子面的地質情況及前方不良地質情況,以口頭或作草圖的形式向施工單位主管技術領導匯報解釋,并重點說明施工中最應注意的問題,作為施工組織安排的參考依據。
4預報流程安排
地質超前預報是隧道在整個施工過程中的一個重要環節,直接影響到施工的組織和安排.該項工作作業流程主要安排如圖1。
圖1地質超前預報工作作業流程圖
參考文獻:
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[2]林傳年.巖溶隧道綜合超前地質預報應用研究[J].地下空間與工程學報,2008,4(6):1086-1090.
[3]胡海波,李婕.巖溶地區隧道超前地質預測預報技術[J].鐵道勘察,2008(4):67-70.
文章標題:隧道施工地質超前預報
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