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隧道掘進超前地質勘(kān)探預報技術(shù)探(tàn)析(xī)
更新時(shí)間:2021-04-10 17:51
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1 隧道掘進超前地(dì)質(zhì)勘探預報技術主要分類
1.1 長期超前地(dì)質(zhì)勘(kān)探預(yù)報
長期超前地質勘探預報技術主要采用斷(duàn)層參數預(yù)測法、儀器探測法和地麵地(dì)質調查法進(jìn)行勘探預報,超(chāo)前地質(zhì)預報距離最遠能夠到達 500 m 左(zuǒ)右。長期超(chāo)前地質勘探預報技術主要(yào)針對的是不良地質環境的位置、性質、寬度和受影響隧道地段的距離。通過勘探不同種類的地質條件及其影響範圍,預報施工地段的圍岩類別、地(dì)下水狀(zhuàng)態和工(gōng)程建設施工受到的影響。長期超前地質預報(bào)技術主要是在隧道掘進前簡單確定施工前方大致的地質條件,有利於相關決策人(rén)員提前(qián)了解圍(wéi)岩類(lèi)別(bié)和地質條件變化,重點處理圍岩類別低的地段,在正常施工地段加(jiā)速掘進(jìn),從而提高隧道(dào)掘進施工(gōng)速度。長期(qī)超前地質勘探預報技術(shù)主要是在隧道中連(lián)續預報地質情況,預報精確度比較高。
1.2 短期超前地質勘探預報
短期超前地質勘探預報技術是(shì)根據長期超前地質勘探預報的結果進行深入預報工作(zuò),主要(yào)勘(kān)探方法包括地質雷達法和掌子麵編錄預測法等,預測距離(lí)最遠可(kě)達 30 m 左右,能準確勘探施工(gōng)前方 30 m 範圍內(nèi)的圍岩等級和地質條件,全麵預報掌子麵周圍的不良地質(zhì)分布情況(kuàng)、隧道(dào)的圍岩等級、地下水情況(kuàng)和對隧(suì)道掘進的具體影響,大致確定出(chū)施工地段可能發生的地質災害。短期超前地質勘(kān)探預報技術(shù)主要適用於不良地質條件分布比較廣泛、隧道結構複雜的施工地(dì)段。
1.3 其他分類
根據隧道探測原理,主(zhǔ)要分為地球(qiú)物(wù)理(lǐ)探測法,包括陸地聲呐法、紅(hóng)外探水法、隧道地震(zhèn)超前預報方法、地質雷達法和水平聲波剖麵法;鑽孔探測法,主要包括超前水平鑽機、超深風鑽(zuàn)孔和超(chāo)前鑽機等;其他方法主要(yào)包括斷層參數預測技術、超前導坑法和(hé)掌子麵地質編錄預測技術。
2 隧道(dào)掘進超前地質勘探預報技術
2.1 鑽孔探測法
2.1.1 超前(qián)鑽機在(zài)隧道掘進施工過程中,通過隧道掘進機中的超前鑽機和超前地質探測儀,可以(yǐ)準確預報施工地段的超前地(dì)質情況,同時根(gēn)據施工地段(duàn)的岩石裸露情況、掘進參數的變化情況和掘進過程中出現的異常情況,綜合分析判斷(duàn)超前地質情況,從而采取(qǔ)有效的處理措施,確保隧道掘進機(jī)的順利運行(háng)。超(chāo)前鑽機的經濟成本比(bǐ)較(jiào)高,施工時間較長,因此適用於短距(jù)離的(de)超前地質預報工作(zuò)。
2.1.2 超前水平鑽超前水平(píng)鑽在隧(suì)道掘進超前地質勘探預報中的應(yīng)用比較廣泛,能夠根據超前水平鑽的鑽頭壓力、岩(yán)心編錄、鑽速、湧(yǒng)水和漏水情況(kuàng)以及轉動力矩等(děng)多方麵參數建立準(zhǔn)確的超(chāo)前地質綜合柱狀圖,能夠實現連續取芯,具有較快的鑽進速度;同(tóng)時,可以通過雙重管(guǎn)鑽進、反循環衝(chōng)洗鑽進和(hé)套管護壁方法解決超前水平鑽施工過(guò)程中(zhōng)出現的埋鑽、卡鑽等情(qíng)況,能夠提高水分含(hán)量較多的(de)施工地(dì)段超前勘探工作的準確性,避免(miǎn)隧道內發生泥石流災害。超前水平鑽操作(zuò)工作量較少、預(yù)報距(jù)離長,而且工作條件比較好。
2.1.3 超深風鑽孔超深風鑽孔是(shì)通過鑽(zuàn)孔台車(chē)在鑽炮眼前鑽 15 m 長的孔,然後根據推力、旋轉(zhuǎn)力矩、返水量(liàng)、濃度變化、鑽(zuàn)速、轉速、給水量、返水顏色等,配合切(qiē)麵圖、素描(miáo)圖(tú)、剖麵圖和掌子麵觀察情況(kuàng),準(zhǔn)確預報施工前方的不良地質(zhì)條件,可以利用最(zuì)小施工進尺實現控製範圍的最大化。超深風鑽孔操作(zuò)簡單、預報準(zhǔn)確(què)性高(gāo)、施工時間少。
2.1.4 超前鑽孔取芯法(fǎ)采用取芯鑽機鑽探取(qǔ)芯,通過全麵分析岩芯情況判斷施工地段(duàn)前方的不良(liáng)地(dì)質條件。超(chāo)前鑽孔取芯法耗費(fèi)施工時間較長、經濟成本高,因此主要適用於地質條件較為複雜的地段,可以通過(guò)各種室內試驗,選擇出有效的支護方法、施工手段和防水處理措施。
2.2 地球物理探測法
2.2.1地質預報係統隧(suì)道掘進超前地質預報係統是(shì)根據反射地震波(bō)的處理和接收情況,在掌子麵後方相應位置的鑽孔(kǒng)內進行微(wēi)型爆破,發射出聲波信號,聲波信號按照球麵的方式在岩體中傳播,當聲波(bō)信號在隧道(dào)中遇(yù)到界麵時會反射(shè),隧道兩側岩石等級差距(jù)較大,反射的聲波信號比較強,經傳感器接收(shōu)信號,再轉(zhuǎn)換成電信號放大,最後通過模數轉換器進(jìn)行轉換和存(cún)儲,並由(yóu)專用軟件分析、處理信號,由此準確勘探預報施工前方的地質條(tiáo)件。
2.2.2 地質雷達法(fǎ)地質雷達法是用發射天線將電(diàn)磁波從掌子麵發射到(dào)地質層中,經接口反射到掌子麵中,通過另一側的天線接收信號,並分析(xī)、處理(lǐ)回波信號,從而準確(què)預報施工前短距離(lí)的地質條件。
該方法主要適用於岩體性隧道建設中,預報準(zhǔn)確性較高,在隧道掌子麵超前地質勘探預報(bào)工作中(zhōng)得到了廣泛應用。
2.2.3 陸地聲呐法陸地聲呐法其實是通(tōng)過垂直地震波反(fǎn)射原理進行預報,主要采(cǎi)用錘擊激發聲波,由高頻超寬帶接受反射(shè)波,采用(yòng)極小的偏移距離超前(qián)預報隧道的地(dì)質情況,最遠距離可(kě)達(dá) 80 m 左右。
2.2.4 水平聲波剖(pōu)麵法通過水平聲波剖麵法進行探測不會占(zhàn)用隧道的掌子麵(miàn),在隧道(dào)兩側的淺孔內設置發射源、信號接收器,形成水平聲波(bō)剖麵。隧道內不同(tóng)檢測點的(de)反射波采用相同路徑,反射波的界麵形態和(hé)組合形態相同,反射(shè)圖(tú)形簡單清晰。水平聲波(bō)剖麵法對反(fǎn)射(shè)界麵的(de)傾斜角要(yào)求較低,適用(yòng)範圍比較廣泛。
2.2.5 紅外探水(shuǐ)法隧道中岩體的紅外(wài)輻射場強度受地(dì)下水影響較大,利用紅外探水設備(bèi)接收和分析隧道岩體(tǐ)的紅外輻射強度(dù),根據岩體的紅外輻射場強度的變化情況勘探、預報隧道前方的不良地質條件。這種探測方法隻(zhī)適用於含有地下水地質條件的預報。
3 結束語
綜上(shàng)所述,我國(guó)基礎設施建設規模不斷擴大,鐵路、隧道、公(gōng)路、橋梁等建築數量大(dà)大增加,在隧道掘進建設過程中,麵臨著各種不同的地質條件,給隧道建設施(shī)工造成了嚴(yán)重的安全隱(yǐn)患(huàn)。因此,做好隧道掘進超前地質勘(kān)探預報工作對(duì)隧道工程的建設具有重要意義,能夠有效(xiào)防止安全(quán)事故的(de)發生。在隧道掘進(jìn)超前地質勘探預報工作中,應該綜合考慮不同檢測方法自身的特點和適用性,科學、合理地運用各種(zhǒng)勘探預報技(jì)術,取長補短(duǎn),提高超前地質勘探預報技術的專業(yè)水平,從而提高隧道(dào)施工超前地質預報的準確性(xìng),促進(jìn)隧道(dào)工程的安全(quán)、高效建設。
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