新建成都至蘭州鐵路成都至川主寺段站前工程超前地質(zhì)預(yù)報(bào)專項(xiàng)施工方案

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1、新建成都至蘭州鐵路成都至川主寺段站前工程CLZQ-9標(biāo)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)專項(xiàng)施工方案中鐵隧道集團(tuán)有限公司成蘭鐵路工程指揮部二一三年七月新建成都至蘭州鐵路成都至川主寺段站前工程CLZQ-9標(biāo)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)專項(xiàng)施工方案編 制： 年 月 日復(fù) 核： 年 月 日審 核： 年 月 日中鐵隧道集團(tuán)有限公司成蘭鐵路工程指揮部二一三年七月目 錄第一章 編制依據(jù)- 1 -1.1 編制依據(jù)- 1 -第二章 工程概況- 1 -2.1 地理位置及工程范圍- 1 -2.2 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)- 2 -2.2.1 地形地貌- 2 -2.2.2 地層巖性- 2 -第三章 施工超前地質(zhì)預(yù)報(bào)實(shí)施方案- 4 -3.1 施工超前預(yù)報(bào)工作執(zhí)

2、行的規(guī)程、規(guī)范和指南- 4 -3.2 施工超前預(yù)報(bào)的目的- 5 -3.3 施工超前預(yù)報(bào)方法及其內(nèi)容- 5 -3.3.1 長距離預(yù)報(bào)- 5 -3.3.2 中長距離預(yù)報(bào)- 5 -3.3.3 短距離預(yù)報(bào)- 5 -3.4 施工超前預(yù)報(bào)工作流程- 6 -3.5 隧道施工超前地質(zhì)預(yù)報(bào)關(guān)鍵技術(shù)問題的對策- 8 -第四章 施工超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法- 10 -4.1 施工段落與對應(yīng)的地質(zhì)預(yù)測預(yù)報(bào)方法- 10 -4.2 地面調(diào)查- 18 -4.3 地質(zhì)素描- 19 -4.3.1素描內(nèi)容- 19 -4.3.2 圍巖穩(wěn)定性評價(jià)和預(yù)報(bào)- 20 -4.3.3 資料提交- 20 -4.4 物探法- 20 -4.4.1 TSP超

3、前地質(zhì)預(yù)報(bào)（地震波反射法）- 20 -4.4.2 高分辨直流電法- 26 -4.4.3 地質(zhì)雷達(dá)探測法- 32 -4.4.4 紅外探測法- 34 -4.5 超前鉆探法- 37 -4.5.1 超前地質(zhì)鉆孔- 37 -4.5.2加深炮眼- 38 -4.6 綜合地質(zhì)預(yù)報(bào)- 38 -4.7 成果資料- 40 -4.7.1 即時(shí)報(bào)告- 40 -4.7.2 日常報(bào)告- 40 -4.7.3 最終成果報(bào)告- 40 -第五章 隧道地質(zhì)復(fù)雜程度分級- 41 -第六章 施工超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工程數(shù)量- 44 -第七章 施工超前地質(zhì)預(yù)報(bào)組織結(jié)構(gòu)及職責(zé)分工- 45 -7.1超前地質(zhì)預(yù)報(bào)組織機(jī)構(gòu)- 45 -7.2超前地質(zhì)預(yù)報(bào)職

4、責(zé)分工- 45 -第八章 質(zhì)量管理體系及質(zhì)量、安全、進(jìn)度、環(huán)保保證措施- 45 -8.1 建立超前地質(zhì)預(yù)報(bào)質(zhì)量管理體系- 45 -8.2 思想保證措施- 46 -8.3 制度保證措施- 46 -8.3.1建立質(zhì)量責(zé)任制度- 46 -8.3.2 建立質(zhì)量檢查考核制度- 46 -8.4 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的質(zhì)量保證措施- 46 -8.5 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的安全保證措施- 47 -8.5.1 安全保證體系- 47 -8.5.2 安全工作制度- 49 -8.6 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的進(jìn)度保證措施- 52 -8.7 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的環(huán)保保護(hù)措施- 52 -8.7.1 噪聲污染控制- 52 -8.7.2 水環(huán)境保護(hù)- 52

5、-8.7.3 大氣、環(huán)境保護(hù)- 53 -新建成都至蘭州鐵路成都至川主寺段站前工程施工CLZQ-9標(biāo) 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)專項(xiàng)施工方案第一章 編制依據(jù) 1.1 編制依據(jù)高速鐵路隧道工程施工技術(shù)指南鐵建設(shè)2010241號；高速鐵路隧道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)（TB10753-2010）；鐵路隧道施工地質(zhì)超前預(yù)報(bào)技術(shù)指南（鐵建設(shè)【2008】105號）；鐵路工程基本作業(yè)施工安全技術(shù)規(guī)程（TB10301-2009）關(guān)于進(jìn)一步明確軟弱圍巖及不良地質(zhì)鐵路隧道設(shè)計(jì)施工有關(guān)技術(shù)規(guī)定的通知（鐵建設(shè)【2010】120號） CLZQ-9標(biāo)設(shè)計(jì)文件、CLZQ-9標(biāo)承包合同文件、新建鐵路成都至蘭州線成都至川主寺段站前工程CLZQ-9

6、標(biāo)段實(shí)施性施工組織設(shè)計(jì)； 成蘭鐵路CLZQ-9標(biāo)設(shè)計(jì)文件及圖紙。第二章 工程概況2.1 地理位置及工程范圍本標(biāo)段起訖里程左線D8K149+550D8K170+850，右線YD8K148+753YD8K170+935，主要包括榴桐寨隧道出口段、龍?zhí)琳舅木€大橋、平安隧道進(jìn)口段。榴桐寨隧道出口段設(shè)2#橫洞一座，平安隧道進(jìn)口段設(shè)1#、2#、5#、6#橫洞和3#斜井。標(biāo)段工程位置示意如圖2-1-1。圖2-1-1 標(biāo)段工程位置示意圖2.2 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)2.2.1 地形地貌榴桐寨隧道地形溝谷縱橫，地形起伏大，地面高程16003255m，出口位于龍?zhí)翜?，與龍?zhí)链髽蛳噙B，自然橫坡2560，局部為陡壁，植被

7、較差，屬越嶺隧道。平安隧道位于茂縣桃花寨溝與平安溝之間，最低高程1690m，最高高程4200m，相對高差2510m，自然坡度3075，局部為陡壁，植被茂盛。山高谷深，嶺谷相間，隧道橫穿龍?zhí)翜?，石大關(guān)等多條間溪流，大致沿岷江上行，為傍山隧道。2.2.2 地層巖性2.2.2.1 榴桐寨隧道主要穿越泥盆系危關(guān)群下組（Dwg(1)）炭質(zhì)千枚巖、千枚巖夾石英巖、灰?guī)r；志留系茂縣群第五組（Smx(5)）千枚巖夾灰?guī)r、砂巖；第四組（Smx(4)）千枚巖夾泥質(zhì)灰?guī)r；第三組（Smx(3)）千枚巖與炭質(zhì)千枚巖、灰?guī)r、砂巖、石英巖互層；第二組（Smx(2)）千枚巖、炭質(zhì)千枚巖夾砂巖、灰?guī)r；隧區(qū)發(fā)育3條斷層，2條向斜

8、，1條背斜，受構(gòu)造影響，附近巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，完整性差，富水性好。2.2.2.1平安隧道主要穿越泥盆系危關(guān)群上組（Dwg(2)）炭質(zhì)千枚巖、砂質(zhì)千枚巖、石英巖；泥盆系危關(guān)群下組（Dwg(1)）含炭質(zhì)千枚巖、絹云石英千枚巖夾石英巖、灰?guī)r；石炭系、二疊系灰?guī)r夾炭質(zhì)千枚巖、炭質(zhì)頁巖（C+P），三疊系下統(tǒng)菠茨溝組石英砂巖、炭質(zhì)千枚巖夾灰?guī)r（T1b）以及三疊系中統(tǒng)雜谷腦組千枚巖、砂巖、灰?guī)r（T2z）；本段隧道通過桃花寨向斜、石大關(guān)斷層、水溝子弧形同斜倒轉(zhuǎn)背斜、平安1#倒轉(zhuǎn)向斜、小關(guān)子逆沖斷層、平安1#斷層、平橋溝推斷逆沖斷層、洗澡塘弧形同斜倒轉(zhuǎn)向斜、觀音崖倒轉(zhuǎn)背斜等。圍巖穩(wěn)定性差，節(jié)理較發(fā)育。榴桐寨隧道

9、、平安隧道、橫洞及斜井具體圍巖等級見表2-2-1、2-2-2。表2-2-1 榴桐寨隧道、平安隧道具體圍巖等級表序號名稱里程長度圍巖分級計(jì)算長度(m)(m)II1榴桐寨隧道左線D8K149+550D8K151+5982048004801568右線YD8K148+753YD8K151+573.5（含明洞10m）2820.5008072003.52平安隧道左線D8K151+760D8K170+85019090200356588086537右線YD8K151+735.5YD8K170+93519199.5200344688506703.5合計(jì)4315840070111894516812占總隧長比例(%

10、)0.9%16.2%43.9%39.0%榴桐寨隧道、平安隧道大變形段長度總計(jì)11280m，占隧道總長的27.5%。表2-2-2 橫洞及斜井具體圍巖情況隧道名稱序號輔助坑道名稱總長度圍巖分級長度（m）（m）榴桐寨隧道12#橫洞263263平安隧道21#橫洞36536532#橫洞75475445#橫洞2699850154730256#橫洞2852450175265063#斜井18937001193合計(jì)(m)8826130039993527占總長比例(%)14.7345.3139.962.2.2.3地質(zhì)構(gòu)造本標(biāo)段隧道受區(qū)域構(gòu)造影響，斷層、褶皺發(fā)育。平安隧道以石大關(guān)斷層為界，分為2大構(gòu)造帶：石大關(guān)弧形

11、構(gòu)造帶、較場山字形構(gòu)造帶。2.2.2.4 地震動(dòng)參數(shù)根據(jù)2011年8月中國地震局對成蘭鐵路地震安評報(bào)告的審查和批復(fù)，本標(biāo)段沿線地震參數(shù)如表2-2-3所示。表2-2-3 地震動(dòng)參數(shù)序號里程長度（km）地震動(dòng)峰值加速度1D8K149+550D8K170+85021.30.3g2.2.2.5 水文地質(zhì)本標(biāo)段地表水主要為江溪水、溝水，岷江水。沿線地表和地下水豐富，山間溪流一般長年有。總體上地表水集中在溝谷，徑流快、靜藏量小。2.2.2.6 不良地質(zhì)與特殊巖土地段不良地質(zhì)體：本標(biāo)段地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，巖體破碎，不良地質(zhì)發(fā)育，主要有滑坡、泥石流、巖堆、危巖落石、巖溶、地震區(qū)、人為坑洞、斷層破碎帶等。特殊巖土：主

12、要為軟土、松軟土、膨脹土、膨脹巖、人工填土、濕陷性黃土、板巖、炭質(zhì)板巖、灰?guī)r等。第三章 施工超前地質(zhì)預(yù)報(bào)實(shí)施方案3.1 施工超前預(yù)報(bào)工作執(zhí)行的規(guī)程、規(guī)范和指南 鐵路隧道施工地質(zhì)超前預(yù)報(bào)技術(shù)指南鐵建設(shè)2008105號； 鐵路工程地質(zhì)勘察規(guī)范 TB10012-2007 J124-2007； 鐵路工程不良地質(zhì)勘察規(guī)程TB10027-2001 J125-2001； 鐵路工程特殊巖土勘察規(guī)程TB10038-2001 J126-2001； 鐵路工程水文地質(zhì)勘察規(guī)程TB10049-2004 J339-2004； 鐵路工程物理勘探規(guī)程 TB10013-2004； 鐵路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范 GB50111-2006

13、； 巖土工程勘察規(guī)范 BG5002-2001； 中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖 GB 18306-2001； 鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范 JB10003-2005；3.2 施工超前預(yù)報(bào)的目的 進(jìn)一步查清隧道開挖工作面前方的工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件，指導(dǎo)工程施工的順利進(jìn)行； 降低地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的機(jī)率和危害程度； 為優(yōu)化工程設(shè)計(jì)提供地質(zhì)依據(jù)； 為編制竣工文件提供地質(zhì)資料。3.3 施工超前預(yù)報(bào)方法及其內(nèi)容根據(jù)隧道地質(zhì)條件、風(fēng)險(xiǎn)源及其風(fēng)險(xiǎn)等級，采取不同的超前探測方法，分別為地質(zhì)調(diào)查法、物探法及超前鉆探法。3.3.1 長距離預(yù)報(bào)長距離預(yù)報(bào)主要采用地質(zhì)分析法，根據(jù)地面測繪和其它基礎(chǔ)資料對隧道通過區(qū)的地質(zhì)界線、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、

14、圍巖級別、儲水構(gòu)造、富水規(guī)模、巖溶發(fā)育規(guī)律及特征、其它不良地質(zhì)及特殊地質(zhì)發(fā)育情況進(jìn)行長距離、宏觀預(yù)測預(yù)報(bào)，分析和把握存在的主要工程地質(zhì)問題、主要地質(zhì)災(zāi)害隱患及其分布范圍、在隧道內(nèi)揭示的大致里程等，從而制定預(yù)報(bào)預(yù)案，預(yù)報(bào)距離一般在掌子面前方100m 以上，并根據(jù)揭示情況進(jìn)行不斷的修正。3.3.2 中長距離預(yù)報(bào)中長距離預(yù)報(bào)是在長距離預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)上采用地震波反射法或聲波反射法、高分辨電法、深孔水平鉆探等對掌子面前方30100m 范圍內(nèi)的地質(zhì)情況作進(jìn)一步的預(yù)報(bào)，如對不良地質(zhì)體的位置、規(guī)模、性質(zhì)作較為詳細(xì)的預(yù)報(bào)，粗略的預(yù)報(bào)圍巖級別和地下水情況等。3.3.3 短距離預(yù)報(bào)短距離預(yù)報(bào)是在中長距離預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)上采用

15、掌子面素描、紅外探測、地質(zhì)雷達(dá)和超前鉆孔等方法進(jìn)行預(yù)報(bào)，探明掌子面前方30m 范圍內(nèi)地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、不良地質(zhì)及地下水出露情況等，對可能有突泥、突水和其它不良地質(zhì)情況的地段應(yīng)進(jìn)行鉆孔驗(yàn)證。本標(biāo)段隧道施工超前預(yù)報(bào)主要采用地質(zhì)調(diào)查法、物探法、超前鉆探法。施工地質(zhì)預(yù)報(bào)是一項(xiàng)系統(tǒng)性的工作，需納入施工工序。根據(jù)以上原則，制定具體預(yù)報(bào)方案如下：地面調(diào)查：對隧道范圍內(nèi)地形、地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件，不良地質(zhì)作用等進(jìn)行進(jìn)一步的全面核查。洞內(nèi)地質(zhì)素描：對隧道全段（包括正洞、輔助坑道），進(jìn)行地質(zhì)素描。TSP超前探測：采用TSP超前探測，重點(diǎn)查明隧道巖體完整性，軟弱結(jié)構(gòu)面，斷層破碎帶，裂隙發(fā)育帶規(guī)模

16、、大小、發(fā)育位置，對隧道進(jìn)行貫穿性探測。紅外探測法：采用紅外線探測儀對隧道前方掌子面水文地質(zhì)條件進(jìn)行探測，宏觀掌握掌子面前方短距離（大約30m）范圍內(nèi)的富水帶位置及富水情況。地質(zhì)雷達(dá)探測：采用地質(zhì)雷達(dá)對可溶巖段、向斜核部、侵入接觸帶、軟硬巖接觸帶、斷層及其影響帶或 TSP 超前探測發(fā)現(xiàn)的異常地帶，進(jìn)行短距離精確探測，精確查明巖溶裂隙發(fā)育位置、大小規(guī)模、形態(tài)、充填及富水狀況以及斷層破碎帶、裂隙發(fā)育帶位置、規(guī)模、接觸帶巖體完整性等工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件。超前地質(zhì)鉆孔：對于隧道可溶巖巖溶弱發(fā)育段，采用一孔超前探孔貫通，對于巖溶中等強(qiáng)烈發(fā)育及復(fù)雜地段（勘察期間發(fā)現(xiàn)的斷層破碎帶、褶皺地段、溝谷地段、可溶

17、巖與非可溶巖接觸帶、裂隙發(fā)育帶、巖脈出露帶及其他預(yù)報(bào)手段探測到的異常地段）必要時(shí)采用多孔探測；重點(diǎn)復(fù)雜地段（其他預(yù)報(bào)手段探測到的重大異常地段）采用超前地質(zhì)探孔進(jìn)行超前驗(yàn)證探測。掌子面加深炮眼：利用在隧道開挖工作面上炮眼鉆孔，選擇35個(gè)鉆孔加深3m以上，探測掌子面前方的地質(zhì)情況。3.4 施工超前預(yù)報(bào)工作流程隧道施工超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作采用長短結(jié)合、上下對照、定性與定量相結(jié)合，多方法、多頻次相互印證的原則，進(jìn)行綜合施工超前地質(zhì)預(yù)報(bào)。 針對沿線各隧道洞身段地質(zhì)復(fù)雜程度，具體預(yù)報(bào)分為常規(guī)預(yù)報(bào)和加強(qiáng)預(yù)報(bào)兩種情況。 常規(guī)預(yù)報(bào)：主要采取以地質(zhì)分析為基礎(chǔ)、物探方法結(jié)合鉆探方法為手段，宏觀預(yù)報(bào)（地表調(diào)查）、中長距離

18、預(yù)報(bào)（TSP 預(yù)報(bào)）、短距離預(yù)報(bào)（表面地質(zhì)雷達(dá)、超前地質(zhì)鉆孔和加深炮眼）相結(jié)合的預(yù)報(bào)體系。其流程見圖3-4-1。圖3-4-1 常規(guī)預(yù)報(bào)工藝流程圖加強(qiáng)預(yù)報(bào)：主要采取以地質(zhì)分析為基礎(chǔ)、物探方法結(jié)合鉆探方法為手段，宏觀預(yù)報(bào)（地表調(diào)查）、中長距離預(yù)報(bào)（TSP 預(yù)報(bào)）、短距離預(yù)報(bào)（表面地質(zhì)雷達(dá)、紅外線預(yù)報(bào)、超前地質(zhì)鉆孔和加深炮眼）相結(jié)合的預(yù)報(bào)體系。其流程見圖3-4-2。圖3-4-2 加強(qiáng)預(yù)報(bào)工藝流程3.5 隧道施工超前地質(zhì)預(yù)報(bào)關(guān)鍵技術(shù)問題的對策巖溶及涌水、突泥預(yù)報(bào) 首先利用地質(zhì)調(diào)查與地質(zhì)素描手段，確定隧道可溶巖發(fā)育的大致里程，再通過TSP203A對巖溶及地下水發(fā)育的位置、規(guī)模及性質(zhì)作較為詳細(xì)的預(yù)報(bào)，然后

19、采用掌子面素描、地質(zhì)雷達(dá)、紅外探測等方法更加準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)掌子面前方30m范圍內(nèi)巖溶的發(fā)育情況，對可能有巖溶、突泥涌水的地段特別是可溶巖與非可溶巖的接觸帶應(yīng)進(jìn)行水平鉆驗(yàn)證，超前鉆探時(shí)必須設(shè)有防突裝置，具體為在鉆孔時(shí)安設(shè)孔口管及高壓閘閥，當(dāng)遇有高壓水時(shí)，要立即拔出鉆具，關(guān)閉孔口管的高壓閥門，等待制定處理措施。對巖溶強(qiáng)烈發(fā)育地段可增加鉆孔的數(shù)量及增加地質(zhì)雷達(dá)探測的頻率，并對開挖后的隧道底板用地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行隧底巖溶檢測。 斜井工區(qū)、隧道反坡施工地段處于富水區(qū)時(shí)，超前鉆探作業(yè)時(shí)應(yīng)做好突涌水處治的方案。隧道涌水、突泥預(yù)報(bào)程序，見圖3-5-1。圖3-5-1 隧道涌水突泥預(yù)報(bào)程序框圖斷層破碎帶預(yù)報(bào) 首先利用地質(zhì)調(diào)

20、查與地質(zhì)素描手段，確定在勘察階段發(fā)現(xiàn)的寬大斷層的大致里程，此外，由于地殼中許多斷層并未延伸至地表或被覆蓋層所覆蓋，所以隧道在開挖過程中所揭露的斷層往往多于地表所發(fā)現(xiàn)的數(shù)量，鑒于沿線隧道屬巖溶隧道，故應(yīng)進(jìn)行TSP203A、地質(zhì)雷達(dá)和紅外探水貫通性探測，探測掌子面前方圍巖的強(qiáng)度、完整性、富水性，然后根據(jù)掌子面素描觀察隧道圍巖的變化，統(tǒng)計(jì)節(jié)理組數(shù)及其形態(tài)的變化，推測前方可能出現(xiàn)斷層的位置，對可能出現(xiàn)斷層的地段進(jìn)行水平鉆驗(yàn)證，鉆孔時(shí)需安設(shè)孔口管及高壓閘閥，當(dāng)遇有高壓水時(shí)，要立即拔出鉆具，關(guān)閉孔口管的高壓閥門，等待制定處理措施。斷層預(yù)報(bào)程序框圖，見圖3-5-2。圖3-5-2 斷層預(yù)報(bào)程序框圖第四章 施工

21、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法結(jié)合沿線隧道地質(zhì)條件，超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作采用由面到點(diǎn)、長短結(jié)合、地面調(diào)查與洞內(nèi)預(yù)報(bào)相結(jié)合、定性與定量相結(jié)合的方法，確保預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性。4.1 施工段落與對應(yīng)的地質(zhì)預(yù)測預(yù)報(bào)方法表4-1-1 榴桐寨隧道左線各施工段落對應(yīng)的地質(zhì)預(yù)測預(yù)報(bào)方法統(tǒng)計(jì)表序號里程圍巖級別物探法超前鉆探法1H2D8K0+000+263WT-1ZT-12D8K149+150D8K149+200WT-1ZT-23D8K149+200D8K149+910WT-1ZT-24D8K149+910D8K150+120WT-2ZT-25D8K150+120750WT-1ZT-26D8K150+750850WT-1ZT-17D8K

22、150+8509808D8K150+980D8K151+3609D8K151+360598表4-1-2 榴桐寨隧道右線各施工段落對應(yīng)的地質(zhì)預(yù)測預(yù)報(bào)方法統(tǒng)計(jì)表序號里程圍巖級別物探法超前鉆探法1YD8K148+753YD8K149+2202YD8K149+220930WT-1ZT-23YD8K149+930YD8K150+140VWT-2ZT-24YD8K150+140770WT-1ZT-25YD8K150+770870WT-1ZT-16YD8K150+870YD8K151+000V7YD8K151+0003808YD8K151+380573.5V表4-1-3 平安隧道左線各施工段落對應(yīng)的地質(zhì)預(yù)測

23、預(yù)報(bào)方法統(tǒng)計(jì)表隧道名稱序號里程范圍圍巖級別物探法超前鉆探法平安隧道1號橫洞1HD1K0+004+190VWT-1ZT-12HD1K0+190+270VWT-2ZT-23HD1K0+270+365VWT-1ZT-1平安隧道2號橫洞4H2D8K0+004+590IVWT-1ZT-15H2D8K0+590+754V6HD4K0+300+555V平安隧道5號橫洞7HD5K0+000250WT-1ZT-18HD5K0+2505009HD5K0+500800ZT-210HD5K0+80090011HD5K0+900HD5K1+05012HD5K1+050300ZT-113HD5K1+300410ZT-21

24、4HD5K1+410600ZT-115HD5K1+60075016HD5K1+75095017HD5K1+950HD5K2+30018HD5K2+30065319HD5K2+653699平安隧道6號橫洞20HD6K0+000150WT-1ZT-221HD6K0+15025022HD6K0+25040023HD6K0+400500ZT-124HD6K0+500600ZT-225HD6K0+60070026HD6K0+70090027HD6K0+900HD6K1+10028HD6K1+100150ZT-229HD6K1+150300ZT-130HD6K1+300400ZT-231HD6K1+400

25、65032HD6K1+65095033HD6K1+950HD6K2+050ZT-134HD6K2+05050035HD6K2+50055036HD6K2+55080237HD6K2+802852平安隧道3號斜井38XJ3K0+004+350IVWT-1ZT-139XJ3K0+350+450IVWT-1ZT-240XJ3K0+450+700IVWT-1ZT-141XJ3K0+700XJ3K1+350VWT-2ZT-142XJ3K1+350+450VWT-2ZT-243XJ3K1+450+893VWT-1ZT-1平安隧道左線44D8K151+760+790VWT-1ZT-145D8K151+790

26、+980VWT-2ZT-246D8K151+980D8K152+080VWT-1ZT-147D8K152+080+380IV48D8K152+380+430V49D8K152+430+500IV50D8K152+500+880IVWT-1ZT-251D8K152+880D8K153+500IVWT-1ZT-152D8K153+500+550V53D8K153+550D8K154+250IV54D8K154+250+320V55D8K154+320+500IV56D8K154+500D8K155+450IVWT-1ZT-257D8K155+450+630IVWT-1ZT-158D8K155+63

27、0+650IVWT-2ZT-259D8K155+650+880V60D8K155+880+950VWT-1ZT-161D8K155+950D8K156+220IVWT-2ZT-162D8K156+220+370VWT-2ZT-263D8K156+370+500IVWT-2ZT-164D8K156+500+700V65D8K156+700+750IVWT-1ZT-166D8K156+750+800V67D8K156+800D8K157+480IV68D8K157+480+61569D8K157+615+665IV70D8K157+665D8K158+03071D8K158+030+510IV72

28、D8K158+510+980WT-1ZT-173D8K158+980D8K159+18074D8K159+180+26075D8K159+260+515IV76D8K159+515+565VWT-1ZT-277D8K159+565D8K160+140IV78D8K160+140+240V79D8K160+240+660IV80D8K160+660+780VWT-2ZT-281D8K160+780D8K161+200IVWT-1ZT-282D8K161+200+260V83D8K161+260+320IV84D8K161+320+660IVWT-1ZT-185D8K161+660+710V86D

29、8K161+710+910IV87D8K161+910D8K162+000V88D8K162+000+200IV89D8K162+200+65090D8K162+650+900IV91D8K162+900D8K163+20092D8K163+200+350IV93D8K163+350+470V94D8K163+470+840IV95D8K163+840D8K164+00096D8K164+000+360IV97D8K164+360+450V98D8K164+450+590IV99D8K164+590DK8K165+105100D8K165+105+230IV101D8K165+230+280V

30、102D8K165+280+550IV103D8K165+550+720IVWT-1ZT-2104D8K165+720D8K166+250IVWT-1ZT-1105D8K166+250+590106D8K166+590+645IV107D8K166+645+695V108D8K166+695+855IV109D8K166+855+955VWT-2ZT-2110D8K166+955D8K167+055IVWT-1ZT-1111D8K167+055+205VWT-2ZT-2112D8K167+205+405IV113D8K167+405+705V114D8K167+705+755IV115D8K1

31、67+755+905V116D8K167+905D8K168+400IVWT-1ZT-1117D8K168+400+420IVWT-2ZT-2118D8K168+420+500V119D8K168+500+550IV120D8K168+550D8K169+000WT-1ZT-1121D8K169+000+120IV122D8K169+120+240V123D8K169+240+350IV124D8K169+350+650125D8K169+650D8K170+095IVWT-1ZT-1126D8K170+095+295VWT-2ZT-2127D8K170+295+630IVWT-1ZT-112

32、8D8K170+630+850VWT-2ZT-2表4-1-4 平安隧道右線各施工段落對應(yīng)的地質(zhì)預(yù)測預(yù)報(bào)方法統(tǒng)計(jì)表平安隧道右線1YD8K151+753.534+766VWT-1ZT-12YD8K151+766+960VWT-2ZT-23YD8K151+960YD8K152+063VWT-1ZT-14YD8K151+063YD8K152+363IV5YD8K152+363+413V6YD8K152+413+483IV7YD8K152+483+863IVWT-1ZT-28YD8K152+863YD8K153+483IVWT-1ZT-19YD8K153+483+533V10YD8K153+533YD8

33、K154+233IV11YD8K154+233+303V12YD8K154+303+483 IV13YD8K154+483YD8K155+433 IVWT-1ZT-214YD8K155+433+613 IVWT-1ZT-115YD8K155+613+633 IVWT-2ZT-216YD8K155+633+863V17YD8K155+863+933VWT-1ZT-118YD8K155+933YD8K156+203IVWT-2ZT-119YD8K156+203+353VWT-2ZT-220YD8K156+353+483IVWT-2ZT-121YD8K156+483+683V22YD8K156+68

34、3+733IVWT-1ZT-123YD8K156+733+783V24YD8K156+783YD8K157+463IV25YD8K157+463+59826YD8K157+598648IV27YD8K157+648YD8K158+01328YD8K158+013+493IV29YD8K158+493+96330YD8K158+963YD8K159+16331YD8K159+163+24332YD8K159+243+498IV33YD8K159+498+548VWT-1ZT-234YD8K159+548YD8K160+123IV35YD8K160+123+223V36YD8K160+223+64

35、3IV37YD8K160+643+763VWT-2ZT-238YD8K160+763YD8K161+183IVWT-1ZT-239YD8K161+183+243V40YD8K161+243+303IV41YD8K161+303+643IVWT-1ZT-142YD8K161+643+693V43YD8K161+693+893IV44YD8K161+893+983V45YD8K161+983YD8K162+183IV46YD8K162+183+63347YD8K162+633+883IV48YD8K162+883YD8K163+18349YD8K163+183+333IV50YD8K163+333

36、+453V51YD8K163+453+823IV52YD8K163+823+98353YD8K163+983YD8K164+343IV54YD8K164+343+433V55YD8K164+433+573IV56YD8K164+573YD8K165+08857YD8K165+088+213IV58YD8K165+213+263V59YD8K165+263+533IV60YD8K165+533+703IVWT-1ZT-261YD8K165+703YD8K166+233IVWT-1ZT-162YD8K166+233+57363YD8K166+573+628IV64YD8K166+628+678V6

37、5YD8K166+628+838IV66YD8K166+838+938VWT-2ZT-267YD8K166+938YD8K167+038IVWT-1ZT-168YD8K167+038+188VWT-2ZT-269YD8K167+188+388IV70YD8K167+388+688V71YD8K167+688+738IV72YD8K167+738+888V73YD8K167+888YD8K168+383IVWT-1ZT-274YD8K168+383+403IVWT-2ZT-275YD8K168+403+483V76YD8K168+483+533IV77YD8K168+533+983WT-1ZT-

38、178YD8K168+983YD8K169+103IV79YD8K169+103+223V80YD8K169+223+333IV81YD8K169+333+63382YD8K169+633YD8K170+078IVWT-2ZT-183YD8K170+078+278VWT-2ZT-284YD8K170+278+613IVWT-2ZT-185YD8K170+613+883VWT-2ZT-286YD8K170+883YD8K170+935IV4.2 地面調(diào)查調(diào)查目的核對勘測資料，掌握隧道所在地區(qū)的地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、不良地質(zhì)及水文地質(zhì)情況，為隧道內(nèi)地質(zhì)預(yù)報(bào)提供方向性的依據(jù)。調(diào)查范圍根據(jù)勘察單位提供的

39、隧道工程地質(zhì)圖，調(diào)查范圍主要為隧道進(jìn)出口及隧道中線兩側(cè)各12.5km 的范圍。調(diào)查內(nèi)容 地層巖性主要調(diào)查地層的地質(zhì)時(shí)代、巖層厚度、層間結(jié)合程度、巖層產(chǎn)狀、巖性、巖石硬度、風(fēng)化程度等。地質(zhì)構(gòu)造主要調(diào)查破碎帶及節(jié)理裂隙特征。破碎帶寬度、破碎帶的成分、破碎帶的含水情況以及與隧道的關(guān)系；節(jié)理裂隙的組數(shù)、產(chǎn)狀、間距、充填物質(zhì)、延伸長度、張開度及節(jié)理面的起伏情況，節(jié)理裂隙的組合狀況。不良地質(zhì)主要調(diào)查巖溶的發(fā)育程度及發(fā)育規(guī)模；隧址內(nèi)滑坡的性質(zhì)、規(guī)模、以及對隧道的影響；斷層破碎帶、巖性接觸帶、膨脹頁巖的分布范圍及規(guī)模。地下水的特征調(diào)查隧道范圍內(nèi)的泉水、井水、水塘、水庫、溝水、河水及其水量、水文、水質(zhì)的變化等。

40、4.3 地質(zhì)素描地質(zhì)素描是隧道開挖后及時(shí)記錄隧道洞身和掌子面地質(zhì)情況的一種方法，它是地質(zhì)調(diào)查的細(xì)化和補(bǔ)充，結(jié)合勘察和地質(zhì)調(diào)查取得的地質(zhì)資料，可以對隧道掌子面前方地質(zhì)情況進(jìn)行預(yù)測，并提出工程措施意見，同時(shí)為隧道運(yùn)營維護(hù)提供全面準(zhǔn)確的地質(zhì)資料。4.3.1素描內(nèi)容地層巖性描述洞內(nèi)地層、地質(zhì)時(shí)代、巖層厚度、層間結(jié)合程度、巖層產(chǎn)狀、巖性、巖石硬度、風(fēng)化程度等。核對地層界線在隧道洞身的實(shí)際位置。地質(zhì)構(gòu)造確定各斷層帶以及主、次斷層（包括影響帶）的位置及與隧道的關(guān)系，描述各斷層的產(chǎn)狀、寬度、富水程度、斷層帶的物質(zhì)組成及其膠結(jié)程度。對洞內(nèi)巖體節(jié)理、裂隙進(jìn)行定性及定量統(tǒng)計(jì)量測，查明其性質(zhì)、組數(shù)、產(chǎn)狀、間距、延伸長

41、度、張開寬度、粗糙程度、蝕變情況、密度、地下水及充填情況，以及節(jié)理裂隙的組合狀況等，并分析優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面對圍巖穩(wěn)定性的影響。巖溶描述巖溶規(guī)模、形態(tài)、位置、所屬地層和構(gòu)造部位，充填物成分、狀態(tài)，以及巖溶展布的空間關(guān)系。特殊地層膨脹巖層等應(yīng)單獨(dú)進(jìn)行描述。對存在的有害氣體及放射性危害，應(yīng)分析描述危害源存在情況。塌方應(yīng)記錄塌方部位、方式與規(guī)模及其隨時(shí)間的變化特征，并分析產(chǎn)生塌方的地質(zhì)原因及其對繼續(xù)掘進(jìn)的影響。地下水的特征圍巖的透水性，出水點(diǎn)位置、出露形態(tài)（滲水、滴水、滴水成線、股水（涌水）、暗河）水量、水壓、水溫、水色、懸浮物（泥砂等）測定；出水點(diǎn)和地質(zhì)環(huán)境（地層、構(gòu)造、巖溶、暗河等）的關(guān)系；進(jìn)行地表相關(guān)

42、氣象、水文觀測，判斷洞內(nèi)涌水與地表徑流、降雨的關(guān)系；必要時(shí)進(jìn)行水樣分析。其他在對巖體受構(gòu)造影響程度、節(jié)理發(fā)育程度、巖體完整程度、富水程度及圍巖穩(wěn)定狀態(tài)等進(jìn)行詳細(xì)編錄的基礎(chǔ)上，對圍巖級別及其他地質(zhì)參數(shù)進(jìn)行修正，并提出有針對性的支護(hù)、襯砌或超前加固措施意見。對重點(diǎn)地段，如巖溶、斷層、節(jié)理密集帶、巖性接觸帶、地下水富集帶、巖性變化頻繁或軟硬相間及掌子面地質(zhì)情況與原設(shè)計(jì)地質(zhì)條件出入較大等重點(diǎn)地段，除地質(zhì)編錄外，還要進(jìn)行必要的地質(zhì)調(diào)繪和測試。4.3.2 圍巖穩(wěn)定性評價(jià)和預(yù)報(bào)根據(jù)地質(zhì)素描得到地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、不良地質(zhì)、水文地質(zhì)特征等，判定圍巖完整性和圍巖分級，結(jié)合勘察和地質(zhì)調(diào)查取得的地質(zhì)資料預(yù)測隧道前方

43、地質(zhì)情況。4.3.3 資料提交每循環(huán)開挖后對拱頂、掌子面和左右邊墻進(jìn)行地質(zhì)編錄，并進(jìn)行數(shù)碼攝像。編錄的原始記錄、圖、表當(dāng)天整理（繪制）。施工一定距離后，作出分段（60m/張）完善的地質(zhì)展示圖和總結(jié)。4.4 物探法4.4.1 TSP超前地質(zhì)預(yù)報(bào)（地震波反射法）TSP超前地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)是專門為隧道和地下工程超前地質(zhì)預(yù)報(bào)研制開發(fā)的在這個(gè)領(lǐng)域最先進(jìn)的設(shè)備，它能方便快捷地預(yù)報(bào)掌子面前方較長范圍內(nèi)的地質(zhì)情況，它彌補(bǔ)傳統(tǒng)地質(zhì)預(yù)報(bào)方法只能定性預(yù)報(bào)無法定量預(yù)報(bào)的缺陷，為更準(zhǔn)確的地質(zhì)預(yù)報(bào)提供了一種強(qiáng)有力的科學(xué)方法和工具，它不僅可以及時(shí)地為隧道施工變更施工工藝提供依據(jù)，而且可以減少隧道施工中突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)性，為

44、隧道施工提供施工更安全保障，減少人員和設(shè)備的損傷，同時(shí)也就帶來很大的經(jīng)濟(jì)效益。TSP每次可探測100200m，為提高預(yù)報(bào)準(zhǔn)確度和精度，采取重疊式預(yù)報(bào)，每開挖100m150m預(yù)報(bào)一次，重疊部分( 不小于20m)對比分析，每次探測結(jié)果與開挖揭示情況對比分析。4.4.1.1 TSP的基本原理隧道地震波超前預(yù)報(bào)方法是利用地震波在不均勻、不連續(xù)地質(zhì)界面產(chǎn)生反射，實(shí)現(xiàn)隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)的目的。地震波震源采用小藥量炸藥震源，激發(fā)孔在洞壁一側(cè)沿直線布置，一般采用24個(gè)炮孔激發(fā)，激發(fā)炮點(diǎn)的數(shù)量與采集的地震波信息量有關(guān)。地震波接收器安置在孔中，采取左右洞壁各布置一個(gè)接收器的原則。地震波在巖體中以球面波形式傳播，當(dāng)?shù)?/p>

45、震波遇到彈性波阻抗存在差異的界面時(shí)，例如地層界面、節(jié)理面、特別是斷層破碎帶、溶洞、暗河、巖溶陷落柱、巖溶淤泥帶等不良地質(zhì)，一部分地震信號反射回來，一部分信號透射進(jìn)入前方介質(zhì)繼續(xù)傳播，在傳播過程中重演著反射與透射的不斷過程，陸續(xù)反射回來的地震波信號被儀器設(shè)備采集下來。地震反射波信號的旅行時(shí)間與距離成正比，與傳播速度成反比，通過分析各種波型的傳播時(shí)間、波形特征和強(qiáng)度變化，實(shí)現(xiàn)預(yù)報(bào)隧道掌子面前方地質(zhì)條件的目的。（見圖4-4-1）圖4-4-1 TSP超前地質(zhì)預(yù)報(bào)原理4.4.1.2 設(shè)備采用TSP 203A超前地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)，系統(tǒng)主要組成。 記錄單元：12道，24位A/D 轉(zhuǎn)換，采樣率：0.01、0.02

46、、0.05、0.1、0.2、0.5、1ms，記錄長度：20.488192ms，動(dòng)態(tài)范圍120dB 。 接收器（檢波器）：三分量加速度地震檢波器，靈敏度為1000mV/g185%，頻率范圍為105000Hz，共振頻率9000Hz，橫向靈敏度1%，操作溫度065。 TSPWIN 5.0版隧道預(yù)報(bào)處理軟件。4.4.1.3測線布置接收器孔位置：在隧道邊墻（面對掌子面），距離掌子面大約70m；數(shù)量：2個(gè)，隧道左、右邊墻各一個(gè)；直徑：50mm/孔深2m；布置：垂直于隧道軸向，用環(huán)氧樹脂固結(jié)，水平布置；高度：離地面1m。炮孔位置：在隧道的左（右）邊墻，第一個(gè)炮孔離接收器1520m，其余炮孔間距為1.52m；

47、數(shù)量：24個(gè)；直徑：50mm/孔深2m；布置：沿軸徑向，向下傾斜1015（激發(fā)時(shí)水封填炮孔）； 高度：離地面約1m。圖4-4-2 TSP超前預(yù)報(bào)測線平面示意圖4.4.1.4 數(shù)據(jù)采集與分析TSP203A超前地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)分為洞內(nèi)數(shù)據(jù)采集和室內(nèi)分析處理兩大部分。洞內(nèi)數(shù)據(jù)采集洞內(nèi)數(shù)據(jù)采集主要由接收器、數(shù)據(jù)記錄設(shè)備以及起爆設(shè)備三大部分組成，見圖4-4-3。 洞內(nèi)數(shù)據(jù)采集包括打接收器孔、爆破孔、埋置接收器探頭、連接接收信號儀器、放炮接收信號等過程。A、鉆接收器孔2個(gè)，見圖4-4-3；B、鉆爆破孔24個(gè)，見圖4-4-3；C、接收探頭的安裝。a、接收孔的耦合劑注入耦合劑的作用是保證探頭與鉆孔巖體良好接觸的必

48、要條件，因此在接收孔的孔底需要注入耦合劑。注入耦合劑有兩種辦法：第一，有廠家供應(yīng)的耦合劑卷?xiàng)l件下，用專用推桿（或鋼筋棍）把耦合劑卷推至孔底，或用鋼筋棍扎破耦合劑卷；第二，在現(xiàn)場臨時(shí)不具有耦合劑條件下，可以采用黃油作為耦合劑，操作的步驟是用工具把黃油注入接收孔的孔底，保證孔底充滿黃油的長度為 20cm左右，可以滿足探頭的耦合條件。工具退出時(shí)注意不要帶出黃油以免影響耦合條件。b、接收探頭的安裝接收探頭屬于精密設(shè)備，要輕拿輕放。探頭是三個(gè)分量組裝在一起的，安裝時(shí)使用專用工具定向推入孔中，務(wù)必使探頭的“朝向標(biāo)記”朝上，推入的過程中推桿和探頭不要脫離，保證探頭的定向可靠，保證預(yù)報(bào)采集地震波的矢量方向要求

49、。c、接收孔口的降噪封堵器安裝在隧道地震波預(yù)報(bào)的采集工程中，隧道內(nèi)的噪音、以及震源激發(fā)產(chǎn)生的隧道管波等噪音，均影響有效波采集記錄的質(zhì)量，所以安裝好孔口的降噪封堵器是一個(gè)重要步驟。降噪封堵器的安裝在探頭定向安裝完畢后進(jìn)行，接收探頭電纜夾在降噪封堵器中心孔中，將降噪封堵器塞入接收孔中，做到降噪封堵器的外圓盤與洞壁緊密接觸。D、裝藥：每爆破孔裝藥量大約75g（巖石2#乳化炸藥），根據(jù)圍巖軟硬完整破碎程度與距接收器位置的遠(yuǎn)近而不同；E、聯(lián)線：將設(shè)備各組件及爆破導(dǎo)火線聯(lián)接好；F、放炮、接收信號；G、拆線、清理設(shè)備。圖4-4-3 TSP203A洞內(nèi)數(shù)據(jù)采集部分示意圖圖4-4-4 技術(shù)人員正在洞內(nèi)采集數(shù)據(jù)

50、室內(nèi)計(jì)算機(jī)分析處理“TSPwin 處理系統(tǒng)”的編程依據(jù)隧道地震反射波和繞射波原理，采用多波、多分量分析處理技術(shù)，對于處理中簡單重復(fù)費(fèi)時(shí)的步驟盡量采取自動(dòng)的處理方式，對于涉及解釋重要結(jié)論的處理過程，程序設(shè)立了源生對比檢查的方式和利用多參數(shù)綜合成果對比功能，為了方便進(jìn)行地質(zhì)分析推斷解釋，處理系統(tǒng)具有提供二維成果圖和三維空間成果圖件的功能?！癟SPwin處理系統(tǒng)”的預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)處理流程見圖4-4-5。圖4-4-5 預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)處理流程通過“TSPwin處理系統(tǒng)”的處理，可以獲得P 波、SH 波、SV 波的時(shí)間剖面、深度偏移剖面、提取的反射層、巖石物理力學(xué)參數(shù)、各反射層能量大小等成果，以及反射層在探測范圍內(nèi)的

51、2D或3D空間分布。4.4.1.5 提交資料室內(nèi)分析處理一般在24 小時(shí)內(nèi)完成并可提交正式成果報(bào)告，報(bào)告一般包括如下內(nèi)容：工作概況；探測的方法、設(shè)備及原理；測線布置；對測試結(jié)果的初步分析;結(jié)論。TSP 報(bào)告中應(yīng)附的成果圖表： 現(xiàn)場數(shù)據(jù)記錄表；TSP地震波超前預(yù)報(bào)成果圖標(biāo)，主要包括：地震波三分量原始記錄圖、水平剖面與鉛垂剖面地震波偏移歸位成果圖、TSP綜合地質(zhì)預(yù)報(bào)成果圖、三維空間地質(zhì)界面分布圖和巖體比速度參數(shù)成果圖、三維空間橫斷面掃描成果圖。4.4.1.6 預(yù)報(bào)范圍 一般預(yù)報(bào)距離為150m，在地質(zhì)情況同復(fù)雜地段，如巖溶發(fā)育、斷層、巖性接觸帶、褶皺帶等特殊地段，為提高精度，采用連續(xù)重疊式預(yù)報(bào)，按平

52、均每次預(yù)報(bào)120m考慮，搭接20m。4.4.2 高分辨直流電法（1）基本原理由于巖石電阻率大小主要取決于空隙內(nèi)的富水性和孔隙空間特性，利用這種電性的差異，結(jié)合全空間電場理論以及相應(yīng)的資料解釋處理系統(tǒng)，就可以使用直流電法進(jìn)行探測。直流電法通過在隧道周圍巖層中建立起全空間的穩(wěn)定人工電場，測量該電場的變化規(guī)律，求取巖層的視電阻率，繪制視電阻率曲線或剖面圖，從而達(dá)到了解隧道周圍巖層中的導(dǎo)水和含水構(gòu)造的目的。1）對稱四極方法為了在地下建立人工直流電場，一般采用對稱四極裝置，其中A、B 為供電電極，M 、N 為測量電極，由于電極尺寸大小相對于AB、MN距離來說很小，因此可以認(rèn)為AB供電點(diǎn)為點(diǎn)電源。圖4-4

53、-6 高分辨電法2）三極測深方法：如果將供電電極B置于距A極無窮遠(yuǎn)處，這時(shí)裝置就變?yōu)槿龢O測深。這時(shí)地下電場可認(rèn)為是由一個(gè)點(diǎn)電源A產(chǎn)生的，而無窮遠(yuǎn)電極B的影響可以忽略不計(jì)。因此測量的是MN兩點(diǎn)同心球殼之間的電位差，反映的是A點(diǎn)正下方某深度的電性特征。三極超前探測方法：將三極測深進(jìn)一步演變，可以進(jìn)行三極超前探測。它以巖石的電性差異為基礎(chǔ)，在全空間條件下建場，使用全空間電場理論，處理和解釋有關(guān)隧道或礦井水文地質(zhì)問題。超前探測是研究掘進(jìn)前方地層電性變化規(guī)律，預(yù)測掘進(jìn)前方含、導(dǎo)水構(gòu)造的分布和發(fā)育情況的一種電法探測新技術(shù)。由于采用點(diǎn)源三極裝置進(jìn)行隧道內(nèi)數(shù)據(jù)采集工作，供電電極A相對無窮遠(yuǎn)電極B可以看作為點(diǎn)電

54、源。由于供電電極位于隧道中，其電場呈全空間分布，可利用全空間電場理論對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析解釋。根據(jù)點(diǎn)電源場理論分析，點(diǎn)電源在均勻全空間的電力線呈射線發(fā)散，等電位面為以供電點(diǎn)為球心的球面，電位差則是以供電點(diǎn)為球心的同心球殼，球殼厚度應(yīng)為測量電極間距。圖4-4-7 點(diǎn)電源電流場的球形分布根據(jù)電場球殼原理，任意等半徑球面上的電位是相等的，兩個(gè)等位面上的點(diǎn)M、N之間形成電位差UMN，利用發(fā)射電流可計(jì)算出MN球環(huán)上的視電阻率。通過在隧道工作面后方布置電極，從而可探測出工作面前方的異常情況，其工作原理如圖4-4-8所示。圖4-4-8 超前勘探原理示意圖若電流分布范圍內(nèi)存在電性異常（如含水地質(zhì)異常體），不論異常體

55、在隧道迎頭前方還是其它方位，都會(huì)引起等位面的變化，視電阻率也會(huì)發(fā)生變化。若是低阻異常體會(huì)引起視電阻率值降低，反之，會(huì)引起視電阻率值增高。比如，圖4-4-9是隧道迎頭前方存在高阻異常體時(shí)，因其排斥電流而引起整個(gè)電流場的畸變，使測量電極附近的電流密度增大，故視電阻率增大。圖4-4-9 高阻巖層對電流場的排斥作用利用一個(gè)供電電極A測到的視電阻率異常是反映整個(gè)球殼內(nèi)部的異常，并不能說明異常就在迎頭的前方，因?yàn)樵谝怨╇婋姌OAxO為半徑的球體內(nèi)（O為MN電極的中點(diǎn)）任何一處異常引起的等位面的變化均可以影響到測量值，因此如果測量值有異常時(shí)，不能正確判斷異常點(diǎn)的具體位置。為了達(dá)到超前探測的目的，采用三個(gè)供電電極交替供電分別測量的方式，利用幾何交匯的原理（如圖4-4-10所示），只反映出迎頭前方的異常情況。這種方法可以消除頂板、底板和后方的影響，反映隧道迎頭前方的地質(zhì)異常，達(dá)到超前探測的目的。圖4-4-10 幾何交匯原理（2）測點(diǎn)的布置采用點(diǎn)源三極裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，供電極A1、A2、A3，間距4m，接收極M、N，極間距4m，距供電極A14米開始自動(dòng)跑極，觀測記錄各點(diǎn)視電阻率，然后在計(jì)算機(jī)上繪制A1、A2、A3點(diǎn)視電阻率曲線圖。以各條曲線上距A1供電點(diǎn)等距低阻點(diǎn)為依據(jù)，分別以A1