隧道工程属于隐蔽工程,常常会受到各种不良地质体的影响,在隧道施工前或者施工过程中如果不能准确地对可能遇到的不良地质体进行预报或预测,就有可能影响施工的进度,甚至会引发灾难性事故。通过超前预报,及时发现异常情况,预报掌子面前方不良地质体的位置、产状及其围岩结构的完整性与含水的可能性,为正确选择开挖断面、支护设计参数和优化施工方案提供依据,并为预防隧道涌水、突泥等可能形成的灾害性事故及时提供信息,提前做好施工准备,保证施工安全,同时还可节约大量资金。对于隧道建设有着十分重要的作用。
隧道超前地质预报可以采用地质调查法、超前钻探法、物探法、超前导坑预报法,各预报方法包括以下内容:
1.地质调查法:包括隧道地表补充地质调查、洞内掌子面地质素描和洞身地质素描、地层分界线及结构线的地下和地表相关性分析、地质作图等;
2.超前钻探法:包括超前地质钻、加深炮孔探测及孔内摄影。
3.物探法:包括弹性波反射法(地震波反射法、水平声波剖面法、负视速度法和极小偏移高频反射连续剖面法等)、电磁波反射法(地质雷达探测法)、高分辨直流电法、红外探测法等。弹性波反射法又包括TSP、TST、TRT、HSP等。其中TSP法(地震波反射法)、地质雷达法(电磁波反射法)是效果比较好的方法。
4.超前导坑预报法:包括平行超前导坑法、正洞超前导坑法等。
地层岩性预测:软弱夹层、破碎地层、煤层及特殊岩土等;
地质构造预测:断层构造发育、节理密集带、褶皱轴等;
不良地质的预测:岩溶、人工孔洞、瓦斯等;
地下水预测:岩溶管道水、富水断层、富水褶皱轴和富水地层裂隙水等。
隧道地质超前预报分别为地质调查法、超前钻探法、物探法、超前导坑预报法,其中物探法种类多,重点介绍物探法的各种用途,如下:
电法
直流电法:超前探测隧道掌子面和侧帮的含水构造
高密度电阻法:探测岩溶、洞穴、地质界线
电磁法
甚低频法:①探测隐伏断层、破碎带;②探测岩体接触带;③探测含水构造及地下暗河等
地质雷达:①探测隐伏断层、破碎带;②探测地下岩溶、洞穴;③探测地层划分
地震波法和声波法
折射波法: ①划分隧道围岩级别;②测定岩体的纵波值
反射波法: ①划分地层界线;②探测隐伏断层、破碎带;③探测地下洞穴;④测定含水层分布
散射波法: ①划分地层界线;②探测隐伏断层、破碎带;③探测地下洞穴;④测定含水层分布;⑤确定围岩速度
红外线法
红外探水: ①探测局部地温异常现象;②判断地下脉状流、脉状含水带、隐伏含水体等所在的位置