隧道地質(zhì)超前預報技術與應用內(nèi)容簡介

分別闡述了隧道地質(zhì)超前預報的意義和內(nèi)容、隧道地質(zhì)特點和隧道主要工程地質(zhì)問題、隧道地質(zhì)超前預報工作方法、超前水平鉆探法進行隧道地質(zhì)超前預報的技術應用、地震映像法進行隧道地質(zhì)超前預報的技術應用、TSP在隧道地質(zhì)超前預報中的技術應用、地質(zhì)雷達在超前預報中的技術應用和TRT在隧道地質(zhì)超前預報中的技術應用。這些技術對我國的地下建筑施工是非常有幫助的?！端淼赖刭|(zhì)超前預報技術與應用》可作為從事隧道或隧洞工程研究、施工的技術人員和從事相關技術工作的管理人員，高等院校師生的參考書。

齊甦，中國地質(zhì)大學(武漢)工程學院土木系碩士生導師。生于1962年6月，1996年畢業(yè)于武漢工業(yè)大學結構工程專業(yè)，碩士學位，現(xiàn)為中國地質(zhì)大學(武漢)巖土工程專業(yè)在讀博士研究生。長期從事土木工程的教學和科研工作。

現(xiàn)任香港專業(yè)培訓協(xié)會名譽顧問、香港人才拓展中心顧問和《施工技術》雜志理事會成員。

主持科研項目十一項，其中負責滬蓉西高速公路、寶天高速公路、巫奉高速公路、鷹瑞高速公路和西商高速公路等項目中的二十一座隧道的隧道地質(zhì)超前預報工作：發(fā)表論文三十余篇，其中六篇被EI收錄；主編教材兩部，參編教材一部。

第1章 緒論

1.1 隧道地質(zhì)超前預報的定義

1.2 隧道地質(zhì)超前預報的目的與意義

1.3 隧道地質(zhì)超前預報的內(nèi)容

1.4 隧道地質(zhì)超前預報的方法

1.4.1 工程地質(zhì)調(diào)查與推斷、分析方法

1.4.2 超前導坑法、水平鉆機超前探測法

1.4.3 地質(zhì)雷達檢測方法

1.4.4 隧道內(nèi)反射地震預報方法

1.4.5 TSP超前預報技術

1.4.6 TRT反射地震層析成像方法

1.4.7 地震負視速度法

1.4.8 水平聲波反射法(HSP)

1.4.9 陸地聲納法(高頻地震反射法)

1.4.10 紅外探水法

1.5 隧道地質(zhì)超前預報的方法比較

1.6 隧道地質(zhì)超前預報的形式

1.7 隧道地質(zhì)超前預報的時間安排

1.8 隧道地質(zhì)超前預報的發(fā)展

參考文獻

第2章 隧道地質(zhì)

2.1 巖類

2.1.1 沉積巖

2.1.2 火成巖

2.1.3 變質(zhì)巖

2.2 地層

2.3 地質(zhì)構造

2.4 地下水

2.5 特殊巖類及其工程地質(zhì)特性

2.5.1 構造巖

2.5.2 軟巖

2.5.3 膨脹巖土

2.5.4 鹽溶角礫巖、喀斯特角礫巖

2.5.5 煤層

2.6 巖層、節(jié)理面、斷層產(chǎn)狀

2.7 不同結構類型巖體水文地質(zhì)特征、變形破壞特征及主要工程地質(zhì)問題

2.8 不同地質(zhì)構造與隧道組合的主要工程地質(zhì)問題

2.8.1 水平巖層中的隧道工程

2.8.2 傾斜巖層中的隧道工程地質(zhì)問題

2.8.3 斷層中的隧道工程地質(zhì)問題

2.8.4 節(jié)理裂隙等結構面的不利組合及節(jié)理密集帶的工程地質(zhì)問題

2.8.5 向斜構造中的隧道工程地質(zhì)問題

2.9 特殊工程地質(zhì)問題

2.9.1 巖溶工程地質(zhì)問題

2.9.2 在采及廢棄礦巷問題

2.9.3 煤層、瓦斯及軟夾層問題

參考文獻

第3章 隧道地質(zhì)超前預報工作方法

3.1 資料收集與整理

3.1.1 預可研和可行性研究階段資料收集

3.1.2 勘察成果整理分析

3.1.3 熟悉設計文件、資料和圖紙

3.2 補充地質(zhì)調(diào)查

3.3 洞內(nèi)地質(zhì)調(diào)查和掌子面地質(zhì)素描

3.3.1 洞內(nèi)地質(zhì)調(diào)查

3.3.2 掌子面地質(zhì)素描

3.4 物探方法的選擇和現(xiàn)場實施掌子面探測

3.4.1 物探方法的選擇

3.4.2 掌子面探測

3.5 探測成果分析

3.5.1 界面距探測掌子面距離的確定

3.5.2 界面性質(zhì)的確定

3.6 隧道工程巖體分級

3.7 預報報告的內(nèi)容及報告的提交

3.7.1 預報報告的內(nèi)容

3.7.2 報告的提交

3.8 驗證

參考文獻

第4章 超前水平鉆探法的應用技術

4.1 超前水平鉆探法研究

4.1.1 超前水平鉆探法的基本原理與介紹

4.1.2 超前水平鉆探法的優(yōu)缺點

4.2 超前水平鉆探法施工技術

4.2.1 施工流程

4.2.2 主要技術要求

4.2.3 施工準備

4.2.4 鉆機就位

4.2.5 施鉆

4.2.6 地質(zhì)分析判斷、成果報告

4.3 RPD-150C型鉆機的概況

4.3.1 RPD-150C鉆機

4.3.2 現(xiàn)場鉆進技術指標

4.4 工程實例

4.4.1 隧道地質(zhì)概況

4.4.2 把水寺隧道鉆探孔資料

4.4.3 結論與建議

參考文獻

第5章 地震映像法的應用技術

5.1 概述

5.1.1 地震映像法原理

5.1.2 地震映像法的分類

5.1.3 地震映像法數(shù)據(jù)采集要點

5.2 野外數(shù)據(jù)采集的方法及技術

5.2.1 工作儀器和方法

5.2.2 野外工作方法試驗

5.2.3 地震映像法在不同地質(zhì)條件下的應用

5.2.4 地震映像解釋方法

5.3 工程實例

5.3.1 工程簡介

5.3.2 隧道地質(zhì)概況

5.3.3 工作方法

5.3.4 ZK269 393～ZK269 443段調(diào)查測試結果及分析

參考文獻

第6章 TSP在隧道地質(zhì)超前預報中的應用技術

6.1 TSP203的工作原理和組成

6.1.1 TSP203預報原理

6.1.2 TSP203測量方法的原理基礎

6.1.3 TSP203系統(tǒng)的儀器組成

6.1.4 TSP203系統(tǒng)的優(yōu)勢

6.2 野外信號數(shù)據(jù)采集

6.2.1 TSP203野外信號數(shù)據(jù)采集

6.2.2 原始記錄注意事項

6.3 數(shù)據(jù)處理流程

6.3.1 原始數(shù)據(jù)編輯

6.3.2 初至波拾取

6.3.3 選擇時窗長度

6.3.4 帶通濾波

6.3.5 道能量均衡

6.3.6 計算品質(zhì)因子Q

6.3.7 反射波提取

6.3.8 縱橫波分離

6.3.9 速度分析

6.3.10 深度偏移成像

6.3.11 反射界面提取

6.4 TSP技術的資料分析原則

6.4.1 反射系數(shù)

6.4.2 橫波與縱波的速度比

6.4.3 橫波分裂與裂隙發(fā)育帶

6.5 工程實例

6.5.1 TSP技術在擦羅2號隧道中的應用

6.5.2 TSP技術在明月峽隧道地質(zhì)超前預報中的應用

參考文獻

第7章 地質(zhì)雷達在超前預報中的應用技術

7.1 引言

7.2 地質(zhì)雷達的基本原理

7.2.1 電磁波的傳播與波速

7.2.2 電磁波的反射與折射

7.2.3 地質(zhì)雷達的組成及工作原理

7.3 地質(zhì)雷達進行超前預報的技術與方法

7.3.1 地質(zhì)雷達的技術參數(shù)

7.3.2 地質(zhì)雷達測量參數(shù)的選取

7.3.3 地質(zhì)雷達的測量方式和信號觸發(fā)方式

7.3.4 地質(zhì)雷達的探測方法

7.4 地質(zhì)雷達的數(shù)據(jù)處理技術

7.4.1 地質(zhì)雷達的數(shù)據(jù)文件編輯

7.4.2 波速估計

7.4.3 數(shù)字濾波

7.4.4 反褶積

7.4.5 偏移歸位處理

7.5 地質(zhì)雷達的數(shù)據(jù)解釋技術

7.5.1 地質(zhì)雷達地質(zhì)超前預報適宜性評價

7.5.2 地質(zhì)雷達解譯圖件

7.5.3 后期解譯方法及其規(guī)范化

7.5.4 提高解譯精度的途徑與方式

7.5.5 解譯標志的初步建立

7.6 工程實例

7.6.1 工程概況

7.6.2 探測依據(jù)及方法

7.6.3 現(xiàn)場探測

7.6.4 數(shù)據(jù)處理

7.6.5 探測結果

參考文獻

第8章 TRT地質(zhì)超前預報法

8.1 TRT技術原理與儀器應用方法

8.1.1 TRT方法原理

8.1.2 TRT技術原理

8.2 TRT工作流程

8.3 數(shù)據(jù)處理

8.3.1 TRT數(shù)據(jù)處理流程

8.3.2 具體操作

8.4 TRT技術的優(yōu)點及存在的問題

8.5 工程實例

8.5.1 地質(zhì)概況

8.5.2 探測方法及結論

8.5.3 建議2100433B

1、我國西南地區(qū)巖溶地貌發(fā)育， 隧道地質(zhì)超前預報工作非常必要。以下是一個貴州附件的淺埋隧道超前預報的實例。

頂效隧道位于汕頭--昆明國道高速貴州段內(nèi)，屬于卡斯特地形中的淺埋隧道。如圖1所示，上部是超前預報的偏移圖像，從中可以清楚地看出斷裂構造、巖性界面的組合關系和地質(zhì)結構圖像。下部是圍巖速度掃描圖，從中可以看到巖石的速度分布。圍巖速度圖像與地質(zhì)構造圖像（偏移圖像）有很好的對應性。

2、在貴州巖溶多個隧道上的TST隧道地質(zhì)超前預報得到成功應用，詳見發(fā)表于隧道建設的文章：TST 超前地質(zhì)預報技術在貴州巖溶地區(qū)的應用實例。

3、NJ引水隧道T3’R下游K1861段地質(zhì)情況復雜，利用TBM和鉆爆法進行隧道開挖?，F(xiàn)采用TST隧道地質(zhì)超前預報技術對TBM施工前方進行超前預報，以采取有效的超前支護措施或調(diào)整掘進參數(shù)等，確保施工高效、安全。

預報結果：

圖2上部為偏移圖像，圖中紅色條紋表示巖層堅硬，藍色條紋表示巖層變軟；藍紅條紋交替出現(xiàn)，為破碎帶或斷裂構造。圖2中部為圍巖波速圖像，高速波區(qū)對應巖層結構完整，低速波區(qū)為構造發(fā)育。圖2下部為地質(zhì)解釋。

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HSP隧道地質(zhì)超前預報是建立在彈性波理論的基礎上，傳播過程遵循惠更斯-菲涅爾原理和費馬原理。本方法探測的物理前提是巖體間或不同地質(zhì)體間明顯的聲學特性差異。測試時，在隧道施工掌子面或邊墻一點發(fā)射低頻聲波信號，在另一點接收反射波信號。采用時域、頻域分析探測反射波信號，進一步進行隧道施工掌子面地質(zhì)調(diào)查、地面地質(zhì)調(diào)查。

地層是地殼中具一定層位的一層或一組巖石。地層可以是固結的巖石，也可以是沒有固結的堆積物，包括沉積巖、火山巖和變質(zhì)巖。在正常情況下，先形成的地層居下，后形成的地層居上。層與層之間的界面可以是明顯的層面或沉積間斷面，也可以是由于巖性、所含化石、礦物成分、化學成分、物理性質(zhì)等的變化導致層面不十分明顯。2100433B