隧道施工地质灾害及其超前预报.ppt

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隧道施工地质灾害及其超前预报中铁西南科学研究院何发亮教授级高级工程师、硕士研究生导师隧道施工地质灾害及其超前预报l众众所所周周知知，经经历历了了众众多多隧隧道道地地质质超超前前预预报报成成功功与与失失败败和和大大量量隧隧道道工工程程实实践践之之后后，在在各各级级领领导导的的重重视视和和众众多多专专家家的的呼呼吁吁下下，隧隧道道地地质质超超前前预预报报工工作作作作为为施施工工工工序序的的一一个个重重要要组组成成部部分分已已经经在在许许多多隧隧道道工工程程招招标标文文件件中中明明确确要要求求并并在在施施工工中中实实施施；以以地地质质法法为为基基础础，以以地地球球物物理理探探测测方方法法为为手手段段的的隧隧道道综综合合地地质质超超前前预预报报方方法法，也也已已成成为为隧隧道道工工程程界界的的共共识识并并得得到到广广泛泛的的认认同同。

尽尽管管如如此此，但但片片面面强强调调并并强强行行规规定定使使用用某某一一种种物物探探设设备备进进行行施施工工地地质质超超前前预预报报；忽忽视视隧隧道道施施工工期期地地质质工工作作；由由于于缺缺乏乏地地质质工工程程师师，仅仅仅仅靠靠几几个个毫毫无无地地质质基基础础知知识识的的经经过过仪仪器器操操作作和和分分析析软软件件使使用用培培训训人人员员便便开开展展隧隧道道施施工工地地质质预预报报等等现现象象仍仍普普遍遍存存在在。

如如此此下下去去，要要提提高高隧隧道道施施工地质预报的水平和准确性，可以说是毫无可能。

工地质预报的水平和准确性，可以说是毫无可能。

l隧道施工地质灾害及其超前预报l隧道施工地质超前预报是在隧道施工地质超前预报是在隧道洞内外地质调查、掌子面素隧道洞内外地质调查、掌子面素描结果的基础上，根据隧道开挖揭示的洞身围岩条件的变化趋势、描结果的基础上，根据隧道开挖揭示的洞身围岩条件的变化趋势、洞内外构造相关分析结果；采用地球物理探测手段对隧道施工掌洞内外构造相关分析结果；采用地球物理探测手段对隧道施工掌子面进行探测，运用地质学、数学、物理学、逻辑学等各学科知子面进行探测，运用地质学、数学、物理学、逻辑学等各学科知识结合预报人员经验，对隧道工程可能遇到的各种不良地质体及识结合预报人员经验，对隧道工程可能遇到的各种不良地质体及因此可能发生的各种地质灾害的性质、分布位置、规模的判断和因此可能发生的各种地质灾害的性质、分布位置、规模的判断和预报。

预报。

隧道施工地质灾害及其超前预报l开展隧道施工地质灾害及其超前地质预开展隧道施工地质灾害及其超前地质预报的必要性报的必要性l隧道施工地质灾害隧道施工地质灾害l隧道施工地质预报工作方法隧道施工地质预报工作方法l隧道施工地质灾害预报方法隧道施工地质灾害预报方法l隧道施工地质灾害预报隧道施工地质灾害预报隧道施工地质灾害及其超前预报l开展隧道施工地质灾害及其超前地质预报的必开展隧道施工地质灾害及其超前地质预报的必要性要性l

（1）

（1）勘勘测测设设计计阶阶段段的的地地质质工工作作量量投投入入所所限限,勘勘察察精精度度不不够够,致致使使设设计计与与实实际际不不符符的的情情况况时时有有发发生生,由由此此造造成成的的地地质质灾灾害害给给隧隧道道施施工工和和运运营带来极大的危害；营带来极大的危害；l

（2）

（2）勘勘测测设设计计阶阶段段的的地地质质预预估估预预评评价价是是对对隧隧道道所所处处地地质质背背景景的的宏宏观把握，不可能对复杂的地质情况做出微观的把握；观把握，不可能对复杂的地质情况做出微观的把握；l（3）（3）复杂长隧道的地质变化对施工方法及工期有决定性影响；复杂长隧道的地质变化对施工方法及工期有决定性影响；l（4）（4）人人为为作作用用（施施工工开开挖挖）引引起起地地质质的的变变化化只只有有在在施施工工期期才才能能显显现出来；现出来；l（5）（5）施施工工期期需需要要对对地地质质的的掌掌握握不不能能只只是是停停留留在在定定性性评评价价上上，要要有有定量的评价；定量的评价；l（6）（6）作作为地地质工作的全工作的全过程的程的组成部分，是成部分，是积累累经验提高隧道施提高隧道施工地工地质超前超前预报准确率和水平的需要，是建立隧道工程完整地准确率和水平的需要，是建立隧道工程完整地质资料的需要料的需要。

隧道施工地质灾害及其超前预报l隧道施工地质灾害隧道施工地质灾害l

（1）

（1）围岩的变形、失稳破坏围岩的变形、失稳破坏la.a.软岩软岩（软质岩、断层泥、粘土质岩溶充填物软质岩、断层泥、粘土质岩溶充填物）变形失稳坍方变形失稳坍方lb.弱弱岩岩（节节理理密密集集发发育育岩岩体体、断断层层及及其其影影响响带带破破碎碎岩岩体体、结结构构面不利组合构成的不稳定块体）失稳坍方、塌落面不利组合构成的不稳定块体）失稳坍方、塌落l

（2）

（2）隧道涌水隧道涌水la.节理密集发育岩体富水节理密集发育岩体富水lb.断层及其影响带破碎岩体地下水储存运移通道断层及其影响带破碎岩体地下水储存运移通道lc.充水岩溶（溶隙、溶缝、溶管、溶洞、地下岩溶暗河等）充水岩溶（溶隙、溶缝、溶管、溶洞、地下岩溶暗河等）隧道施工地质灾害及其超前预报l隧道施工地质灾害隧道施工地质灾害l（3）（3）隧道洞内泥砂石流（涌泥涌沙）隧道洞内泥砂石流（涌泥涌沙）la.a.饱水断层破碎带含粘土破碎岩坍塌饱水断层破碎带含粘土破碎岩坍塌lb.b.饱水全、强风化岩脉坍塌饱水全、强风化岩脉坍塌lc.c.饱水饱水粘土质、粘土夹块石岩溶充填物坍塌、揭穿粘土质、粘土夹块石岩溶充填物坍塌、揭穿l（4）（4）岩爆岩爆la.a.深埋隧道中脆性、高强度、完整性极好岩体深埋隧道中脆性、高强度、完整性极好岩体lb.b.浅浅埋埋隧隧道道地地表表地地形形突突变变位位置置脆脆性性、高高强强度度、完完整整性性极极好好岩岩体体隧道施工地质灾害及其超前预报l隧道施工地质灾害隧道施工地质灾害l（5）（5）有害气体突出、燃烧、爆炸有害气体突出、燃烧、爆炸l主主要要是是与与煤煤层层、炭炭质质泥泥岩岩、炭炭质质页页岩岩有有关关的的瓦瓦斯斯气气体体突突出出、燃燃烧烧、爆炸爆炸l（6）（6）高地温高地温l（7）（7）地表生态环境灾害地表生态环境灾害（地表塌陷、地表水源枯地表塌陷、地表水源枯竭等竭等）l主要与隧道洞内坍方、主要与隧道洞内坍方、泥砂石流（涌泥涌沙）、涌水有关泥砂石流（涌泥涌沙）、涌水有关隧道施工地质灾害及其超前预报l隧道施工地质预报工作方法隧道施工地质预报工作方法l

（1）

（1）资料收集、勘察成果整理分析、熟悉设计文件、资料和图纸资料收集、勘察成果整理分析、熟悉设计文件、资料和图纸la.a.预可研和可行性研究阶段资料收集预可研和可行性研究阶段资料收集lb.b.勘察成果整理分析勘察成果整理分析lc.c.熟悉设计文件、资料和图纸熟悉设计文件、资料和图纸l

（2）

（2）补充地质调查补充地质调查l通通过过前前述述工工作作，确确定定隧隧道道施施工工地地质质预预报报重重点点段段，确确保保有有限限经经费的有效使用费的有效使用l（3）（3）洞内地质调查和掌子面地质素描洞内地质调查和掌子面地质素描la.a.洞内地质调查洞内地质调查lb.b.掌子面地质素描掌子面地质素描l隧道施工地质灾害及其超前预报l隧道施工地质预报工作方法隧道施工地质预报工作方法l（3）（3）物探方法的选择和现场实施掌子面探测物探方法的选择和现场实施掌子面探测la.a.物探方法的选择物探方法的选择（物探方法与地质法的结合物探方法与地质法的结合）lb.b.掌子面探测掌子面探测l（4）探测成果分析探测成果分析l（5）隧道工程岩体分级隧道工程岩体分级l工工程程岩岩体体分分级级标标准准（GB5021895）以以岩岩体体完完整整性性、岩岩石石质质量量作作为为分分级级的的基基本本参参数数，以以主主要要结结构构面面状状态态、岩岩体体含含水水情情况况、和和初始应力状态作为修正参数来进行。

初始应力状态作为修正参数来进行。

隧道施工地质灾害及其超前预报l隧道施工地质预报工作方法隧道施工地质预报工作方法l（5）隧道工程岩体分级隧道工程岩体分级l根据岩体基本质量指标的大小将工程岩体分为五级：

根据岩体基本质量指标的大小将工程岩体分为五级：

lBQ=90+3RC+250KVl根根据据地地下下水水、主主要要软软弱弱结结构构面面产产状状、岩岩体体初初始始地地应应力力状状态态对对岩岩体体基基本本质质量量指指标标进进行行修修正正，根根据据修修正正后后的的岩岩体体基基本本质质量量指指标标确确定定工工程岩体的最终级别：

程岩体的最终级别：

lBQ=（90+3RC+250KV）100（K1+K2+K3）l式中式中RC岩石单轴饱和抗压强度（岩石单轴饱和抗压强度（MPa）lKV岩体完整性指数；岩体完整性指数；lK1地下水影响修正指标；地下水影响修正指标；lK2主要软弱结构面产状影响修正指标；主要软弱结构面产状影响修正指标；lK3初始应力状态影响修正指标；初始应力状态影响修正指标；隧道施工地质灾害及其超前预报l（5）隧道工程岩体分级隧道工程岩体分级l显然，在隧道地质超前预报特别是施工地质超前预报阶段，根据显然，在隧道地质超前预报特别是施工地质超前预报阶段，根据围岩岩体体积节理数（围岩岩体体积节理数（JV）、）、岩石体声波测试可确定围岩岩体完岩石体声波测试可确定围岩岩体完整性系数整性系数KV；根据估计的岩石单轴抗压强度可确定根据估计的岩石单轴抗压强度可确定RC；根据隧道根据隧道洞内地质调查可确定主要结构面状态和岩体含水情况；岩体的初洞内地质调查可确定主要结构面状态和岩体含水情况；岩体的初始地应力状态无法确定。

因此，只能提出隧道工程岩体的建议分始地应力状态无法确定。

因此，只能提出隧道工程岩体的建议分级级别级级别。

隧道施工地质灾害及其超前预报l（6）预报报告的内容及报告的提交预报报告的内容及报告的提交la.预报报告的内容预报报告的内容l预报报告应包括以内容：

预报报告应包括以内容：

l

（1）工程概况；）工程概况；l

（2）地质预报采用的方法原理；）地质预报采用的方法原理；l（3）探测掌子面地质调查结果、掌子面地质素描图；）探测掌子面地质调查结果、掌子面地质素描图；l（4）探测区、点布置图；）探测区、点布置图；l（5）结结合合隧隧道道勘勘察察设设计计资资料料、补补充充地地质质调调查查结结果果、洞洞内内地地质质调调查查结结果果进进行行的的探探测测分分析析结结果果（包包括括文文字字、探探测测典典型型波波形形图图、波波谱谱图和成果图等）；图和成果图等）；l（6）预预报报结结论论及及下下步步施施工工措措施施建建议议（围围岩岩加加固固、初初期期支支护护、超超前前支护、永久支护措施等，必要时给出掌子面前方岩体分级建议）支护、永久支护措施等，必要时给出掌子面前方岩体分级建议）lb.报告的提交报告的提交（及时及时）隧道施工地质灾害及其超前预报l（7）验证验证l施施工工开开挖挖验验证证是是隧隧道道地地质质超超前前预预报报的的重重要要的的一一环环，是是改改进进探探测测布布置置、提提高高预预报报准准确确率率的的需要，也是完成预报工作的要求。

需要，也是完成预报工作的要求。

l具体而言，应随开挖进行不良地质体带位具体而言，应随开挖进行不良地质体带位置、性质、规模和地质灾害出现的位置、规模置、性质、规模和地质灾害出现的位置、规模等的记录，并与预报结论进行对比（列表对比）等的记录，并与预报结论进行对比（列表对比），从中分析成功和失败的原因，以利下一步工，从中分析成功和失败的原因，以利下一步工作的开展。

作的开展。

隧道施工地质灾害及其超前预报l隧道施工地质灾害预报方法隧道施工地质灾害预报方法l

（1）地质法地质法l

（2）超前（平行）导坑（隧道）法超前（平行）导坑（隧道）法l（3）超前水平钻孔法超前水平钻孔法l（4）超前钻孔声波测井及跨孔声波透视法超前钻孔声波测井及跨孔声波透视法l（5）声波声波CT层析成像法层析成像法l（6）波反射法波反射法（地震、声波、超声波、电磁波地震、声波、超声波、电磁波）l（7）波反射层析成像法波反射层析成像法隧道