岗上隧道超前地质预报应用
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇岗上隧道超前地质预报应用范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
摘要：通过地质勘察阐述了拟建的岗上隧道场地工程地质条件。隧道超前地质预报包括地层岩性、地质构造、不良地质、地下水等预测预报。通过隧道地质复杂程度分级与探测方法的选择，针对岗上隧道ZK87+190断面进行了超前地质预报应用分析，为施工单位的安全施工提出了合理化建议。
关键词：岗上隧道；工程地质条件；超前地质预报；隧道地质复杂程度分级；应用
1工程地质条件概况
拟建岗上隧道地处福建省宁德市古田县湖滨镇西南侧约5km处龙亭村附近山体，岗上隧道穿越一近东西向展布的宽大构造-侵蚀中低山山岭（图1）。
图1 岗上分离式双线双洞隧道
隧道区基岩为侏罗系梨南园组凝灰熔岩及风化层。F3断层位洞身部分，对隧道洞身围岩的稳定有一定影响。场地地震基本烈度为Ⅵ度。隧道场址区未见滑坡、崩塌、泥石流、岩溶、采空区等不良地质现象。隧道区上部地下水主要为风化基岩中的裂隙-孔隙水，洞身地下水为基岩裂隙水，岩体大多较为完整、坚硬，富水性较差。
2超前地质预报检测方法
隧道超前地质预报的内容主要包括地层岩性、地质构造、不良地质、地下水预测预报等。其工作程序见图2。
图2 超前地质预报系统的工程流程
目前隧道施工中较为常见的几种超前地质预报方法技术包括：地质调查法（包括隧道地表补充地质调查和隧道内地质素描等）、超前钻探法（超前地质钻探，单孔、多孔，冲击钻、回转取芯钻；加深炮孔探测）、物探法（地质雷达探测法；弹性波反射法，包括地震波反射法、水平声波剖面法、陆地声纳法、负视速度法等；电磁波反射法；红外探测；高分辨直流电法）、超前导坑预报法等。但由于费用、预测距离、效果等方面的原因，目前使用情况差异较大。
地质调查法适用于各种地质条件下隧道的超前地质预报，包括隧道地表补充地质调查和隧道内地质素描等。
地质雷达法采用的是时间域脉冲雷达，将宽频带的脉冲发射到地下介质中，利用电磁波在不同介质电性界面（地质体）上的反射特性，通过接收反射信号，经软件处理后确定探测目标的形态及属性。其原理见图3。
图3 地质雷达探测原理图
根据其不同的探测目的、深度，采用不同主频的天线。
3 隧道地质复杂程度分级与探测方法的选择
3.1 隧道地质复杂程度分级标准
隧道超前地质预报方案设计前，应根据隧道的工程地质与水文地质条件、地质因素对隧道施工影响程度及诱发环境问题的程度等，对隧道分段进行地质复杂程度分级。在实施中，并根据实际情况进行动态调整。隧道地质复杂程度分为复杂（A级）、较复杂（B级）、中等复杂（C级）和简单（D级）四级（表1）。
表1 隧道地质复杂程度分级表
复杂程度
分级
影响因素 复杂（A） 较复杂（B） 中等复杂（C） 简单（D）
地质复杂程度（含物探异常） 岩溶发育程度 强烈发育，以大型暗河、廊道、较大规模溶洞、竖井和落水洞为主，地下洞穴系统基本形成。 中等发育，沿断层、层面、不整合面等有显著溶蚀，中小型串珠状洞穴发育，地下洞穴系统未形成，有小型暗河或集中径流。 弱发育，沿裂隙、层面溶蚀扩大为岩溶化裂隙或小型洞穴，裂隙连通性差，少见集中径流，常有裂隙水流。 微弱发育，以裂隙状岩溶或溶孔为主，裂隙不连通，裂隙透水性差。
涌水涌泥程度 特大型涌突水（涌水量>100000m3/d）、大型涌突水（涌水量10000～100000m3/d）、突泥、高压水 较大型涌突水（涌水量1000～10000m3/d）、突泥。 中型涌水（涌水量100～1000m3/d）、涌泥。 小型涌水（涌水量
断层稳定程度 大型断层破碎带、自稳能力差、富水，可能引起大型失稳坍塌。 中型断层带，软弱，中～弱富水，可能引起中型坍塌。 中小型断层，弱富水，可能引起小型坍塌。 中小型断层，无水、掉块。
地应力影响程度 极高应力（Rc/σmax
瓦斯影响程度 瓦斯突出：瓦斯压力P≥0.74MPa，瓦斯放散初速度P≥10，煤的坚固系数f≤0.5，煤的破坏类型为III类及以上。 高瓦斯：全工区的瓦斯涌出量≥0.5m3/min。 低瓦斯：全工区的瓦斯涌出量
地质因素对隧道施工影响程度 危及施工安全，可能造成重大安全事故 存在安全隐患 可能存在安全问题 局部可能存在安全问题
诱发环境问题的程度 可能造成重大环境灾害 施工、防治不当，可能诱发一般环境问题 特殊情况下可能出现一般环境问题 无
根据图纸设计围岩分级、隧道长短及上述标准对每一隧道区段进行施工地质分级，明确探测预报方法并组织实施。
3.2 不同分级对应的超前地质预报方法
根据不同的地质风险等级，制定、采取相应的超前地质预报方法。其方法的选择做到六结合的原则，即地表和洞内相结合；长距离和近距离相结合；宏观控制和微观探测相结合；构造探测和水探测相结合；地质法、物探法和钻探法相结合；定性和定量相结合。
本次研究以地质雷达探测预报方法为主，综合采用工程地质调查法和地质雷达探测相结合的方法来进行该隧道的超前地质预报工作，并以其他方法进行辅助预报。
4 ZK87+190断面超前地质预报
超前地质预报使用美国US Radar公司Seeker SPR地质探测雷达（图4）。在掌子面（图5）前方0～10m范围内，即ZK87+190～ZK87+200里程，反射波振幅较强，信号频率较高，同向轴较为断续（图6），推测该段围岩以强～中风化围岩为主，岩质较软弱，节理、裂隙发育，岩体结构破碎，含一定基岩裂隙水。
图4 美国US Radar公司Seeker SPR地质探测雷达
图4 ZK87+190断面
其中在掌子面前方3～5m范围内，即ZK87+193～ZK87+195里程，存在水平强反射同相轴，推测围岩在这些部位存在节理或裂隙蚀变带，且含一定的基岩裂隙水。在掌子面前方10～40米范围内，即ZK87+200～ZK87+230里程，反射波振幅相对减弱，频率中等，但局部位置反射波振幅仍较强，同向轴连续性一般，推测围岩以中风化围岩为主，岩石较坚硬，节理、裂隙较发育，岩体较破碎，局部位置富含基岩裂隙水；其中在掌子面前方14～16m、20～23m和38～40m范围内，即ZK87+204～ZK87+206、ZK87+210～ZK87+213和ZK87+228～ZK87+230里程，存在水平强反射同相轴，推测围岩在这些部位存在节理或裂隙破碎带，且富含一定的基岩裂隙水。
隧道该预报段围岩结构较破碎，岩性较软弱～较坚硬，自稳能力稍差，无支护时洞顶易坍塌，建议施工中应及时进行支护，加强岩体整体性和自稳能力，以防塌方事故发生，并加强防排水工作。受现场条件及其他因素的影响，地质雷达超前预报结果存在一定的误差，建议施工单位应采用水平超前钻孔对隧道进行配合预报。
测线1 测线2
图6 经滤波处理后的雷达波
致谢：感谢合作单位福建省第一公路工程公司提供大力帮助。
参考文献
1.京台线建瓯至福州（闽侯）高速公路宁德市境A4合同段两阶段施工图设计附一册工程地质勘察报告[R]，福建省交通规划设计院，2011年8月
2.中华人民共和国行业标准编写组.铁道部[2008]-105铁道隧道超前地质预报技术指南[s].北京：中国铁道出版社，2008.
3.何发亮，李苍松.隧道施工期超前地质预报技术的发展方向[J].现代隧道技术.2001，38（3）：12-15.
4.赵永贵，刘浩，孙宇，等.隧道地质超前地质预报研究进展[J].地球物理学进展.2003，18（3）：460-464.
5.罗利锐，刘志刚，闫怡冲.超前地质预报系统的提出及其发展方向[J].岩土力学.2011，32（增刊）：9-12.
6.罗利锐，刘志刚.超前地质预报在翔安海底隧道中的应用[J].铁道工程学报，2009，130（7）：80-83.
Gangshang tunnel geological prediction application
SHENG Hai-yang
（Fujian Chuanzheng Communications College ，Fuzhou 350007，China）
Abstract：Elaborated by the Geological Survey on the proposed tunnel site engineering geological conditions Kong. Geological prediction tunnel including lithology， geological structure， poor geology， groundwater forecasting. By selecting tunnel geological complexity of the classification and detection methods， for Gangshang tunnel ZK87 + 190 applications were advanced geological analysis and prediction for the safe construction and construction units rationalization proposals put forward.
Key words： Gangshang tunnel； engineering geological conditions； geological prediction； tunnel geological complexity of the classification； Applications
------------------------------------------------------------------------
基金项目：2012年福建省教育厅A类科技项目（JA12394）、2012年福建省教育厅B类科技项目（JB12363） 、2012年福建省交通运输厅交通运输科技发展重点项目（201209）。
作者简介：盛海洋（1963-），男，河南南阳人，教授，从事地质与岩土工程教学和研究工作。