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2.1 超前地质预报概论

隧洞超前地质预报是一个广义的概念,它包括隧洞工程预可研阶段、勘察设计阶段和施工阶段的预报。其概念可表述为:超前地质预报是指在隧洞(道)掘进过程中,在分析既有地质资料的基础上,采用地质调查、物探、超前地质钻探、超前导坑等手段,对隧洞施工前方可能遇到的各种不良地质情况作出推测、预测和预报,重点对一些不良地质体(带)可能出现的位置、规模、性状及其对施工的影响程度和施工地质灾害出现的可能性、类型、强度等进行探测、分析判释及预报,并提出应采取预防和处理的措施及建议。

2.1.1 超前地质预报的必要性

公路、铁路隧洞及水电工程的隧洞其设计的基本依据是地质勘察资料,而隧洞施工的依据主要是设计文件,前两者在设计文件提出之前要经过初勘和详勘阶段,后者所做的工作较多,设计勘察工作重点考虑与工程的安全性、稳定性、经济性、运行特点等相关的主要地质条件,而影响局部施工的地质条件受自然条件、勘察技术的局限性、经济性等影响,小的、局部的地质情况在设计勘察阶段一般都不要求详细查清,但一些局部、分散、随机的不良地质洞段却是施工最大的安全隐患。主要表现在隧洞施工中塌方、涌水、涌泥、岩爆、有害气体等地质灾害,由于这些灾害的发生具有突发性,给施工带来预想不到的困难和危害,轻者影响工期,增加工程投资,重者造成人员伤亡、机械损坏,更严重的情况甚至还会导致整个工程的失败。因此,在隧洞掘进过程中开展超前地质预报非常必要,超前地质预报是隧洞施工安全管理的重要环节,是隧洞施工的重要技术组成,是现场施工安全的重要保障。

2.1.2 超前地质预报的特点

由于隧洞超前地质预报采用多种地球物理方法,通过地质分析对掌子面前方已经存在但未知的施工地质隐患做出科学而合理的判断,因此,隧洞超前地质预报具有较强的综合性、系统性、未知性、指导性、客观性和时效性。

(1)综合性。隧洞超前地质预报除需要集工程地质学、水文地质学及各种地球物理探测方法于一体外,还涉及数学、物理学、概率论、计算机科学等相关学科的理论,在实施过程中要综合运用多种方法、手段,熟练掌握各种地球物理探测方法的原理、适用条件,要对各种地质灾害的成因机理、预防措施等有较为系统和深入的认识。

(2)系统性。对一条隧洞而言,在某一时间、地点发生施工地质灾害是偶然性,但从地球构造的地层岩性、构造、水文地质特点等发育规律而言,地质灾害的存在和发生具有客观性,为保证一项隧洞施工的地质安全,最科学的方法是保持超前地质预报的系统性。不良地质灾害的发生和发展,总是有它特殊的前兆反映,如大型断层、岩爆、高压岩溶水等在发生前均有各自不同的预兆,从宏观分布、微观性质等方面进行全面系统的工作,才能准确捕捉到这些前兆特征,以提高预报的准确性。

(3)未知性。隧洞掌子面前方不良地质体的分布、性质、规模在隧洞开挖揭露前都是未知的,施工开挖后的变化也是未知的,需要通过科学的预测方法确定。

(4)指导性。提前准确预测前方的地质情况,能及时指导设计与施工单位进行安全施工,正确选择开挖断面、支护设计参数,为优化施工方案提供依据。

(5)客观性。隧洞超前预报是使用科学的地球物理方法、依据客观的地质分析得出的预报结论。

(6)时效性。通过隧洞超前预报及时提供隧洞涌水、突泥、突气、垮塌等可能形成的灾害性事故的信息,使施工单位提前做好施工准备,改进施工工艺,对保证施工安全,提高施工进度极为有利。

隧洞超前预报的特点决定了超前预报工作需要采用多种学科知识和手段、不同专业人员的相互配合。

2.1.3 超前地质预报的主要内容

隧洞超前地质预报目的是通过各种预报手段和方法对隧洞掌子面前方可能存在影响施工安全、施工进度及工程结构稳定性的不良地质体的位置、规模性状、成灾可能性及危害程度等进行科学预测和判断,为施工决策和修正设计文件提供可靠的依据,以保证隧洞的安全施工和正常掘进。就目前开展隧洞超前地质预报工作来看,其预报的内容主要有以下几个方面:

(1)断层破碎带、断层影响带,裂隙密集带的位置,规模和性状预报。

(2)岩溶发育位置、发育方向,规模大小及性状预报。

(3)软弱夹层,软弱结构面的位置、规模及性状预报。

(4)不同岩类的接触面界面,特别是软岩与硬岩、可溶岩与非可溶岩的界面位置确定。

(5)隧洞涌水预报,包括涌水位置、水量及水压预报。

(6)隧洞围岩级别变化及分布位置预报。

(7)岩爆发生的可能性、强烈程度预报。

(8)工程地质灾害可能发生的位置、成灾规模及危害程度等。 fDWm96cIWfgHQTOHwgj4zbBTuOT+lYuRSVNzubeFH0x+Vvb6scucWRgLvsMbZJ5g

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