隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的重要意義與地質(zhì)雷達(dá)法應(yīng)用分析
2021-12-07 10:08:55  作者:中鋼國檢
重要意義目前我國仍處在經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展過程中,對(duì)于交通和其他基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)需求很大,尤其是在中西部山區(qū),在建和擬建隧道數(shù)量眾多。很多隧道不僅很長(zhǎng),埋深也很大,在修建和運(yùn)營過程中巖爆、塌方、斷層等地質(zhì)災(zāi)害時(shí)有發(fā)生,嚴(yán)重威脅著施工安全和人員安全,所以進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報(bào)是必不可少的環(huán)節(jié)。
隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)是指利用鉆探和現(xiàn)代物探等,探測(cè)隧道、隧洞、地下廠房等地下工程的巖土體開挖面前方的地質(zhì)情況,力圖在施工前掌握前方的巖土體結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、狀態(tài),以及地下水、瓦斯等的賦存情況、地應(yīng)力情況等地質(zhì)信息的一種手段。
通過超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作,可以更多的掌握和反饋掌子面前方一定范圍內(nèi)圍巖的地質(zhì)條件,為進(jìn)一步的施工提供指導(dǎo),可以為各類突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生提供預(yù)警。做好隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作,預(yù)測(cè)前方不良地質(zhì)以及隱伏的重大地質(zhì)問題,以便采取積極措施,降低地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生幾率,避免施工及運(yùn)營過程中發(fā)生涌水、瓦斯突出、巖爆、大變形等地質(zhì)災(zāi)害。
總之,隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)可以為調(diào)整和優(yōu)化隧道設(shè)計(jì)參數(shù)、優(yōu)化隧道施工組織、制定施工安全應(yīng)急預(yù)案提供依據(jù),實(shí)現(xiàn)隧道工程安全、質(zhì)量、工期、環(huán)境和投資控制目標(biāo),將直接或間接地創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
地質(zhì)雷達(dá)法地質(zhì)雷達(dá)法是目前最主要的物理勘測(cè)方法,其實(shí)質(zhì)是利用不同介質(zhì)界面的電磁特性差異而反射產(chǎn)生的電磁波探查各種介質(zhì)從而進(jìn)行地質(zhì)預(yù)報(bào),并通過數(shù)據(jù)反演,找出不良的地質(zhì)體。
其主要工作方法是首先通過地質(zhì)雷達(dá)自身攜帶的寬帶天線向需要探測(cè)的目的介質(zhì)發(fā)射高頻寬帶短脈沖電磁波,此電磁波經(jīng)過不同介質(zhì)層位或目的體反射后返回為接收天線所接收。
由于電磁波在介質(zhì)中傳播時(shí),其路徑、電磁場(chǎng)強(qiáng)度與波形將隨所通過介質(zhì)的電性質(zhì)及幾何形態(tài)的變化而變化,因此可以根據(jù)電磁波的物理特性如時(shí)間、振幅、波形等,確定不良地質(zhì)體的規(guī)模、性質(zhì)等參數(shù)。當(dāng)掌子面前方為完整巖體時(shí),電磁波的波形較均勻、完整,當(dāng)出現(xiàn)不良地質(zhì)體時(shí),大多出現(xiàn)能量團(tuán)分布不均勻,波形雜亂等特點(diǎn)。
此方法一般用來探測(cè)掌子面前方10——30m隧道周圍的地質(zhì)狀況。其優(yōu)點(diǎn)是耗時(shí)短、現(xiàn)場(chǎng)操作簡(jiǎn)便,分辨率高,能反映圍巖內(nèi)部特征,尤其對(duì)含水帶、破碎帶有較好的識(shí)別效果。
工程應(yīng)用1.工程概況
某在建隧道全長(zhǎng)超1800米,進(jìn)出口與村道相通,測(cè)區(qū)屬溶蝕峰叢洼地、槽谷地貌,洞身地段多為峰叢、洼地,地形起伏較大,局部為陡崖。測(cè)區(qū)內(nèi)沉降建造復(fù)雜多變,褶皺斷裂非常發(fā)育,水的賦存方式主要為地表水、孔隙水、基巖裂隙水及巖溶水。
2.現(xiàn)場(chǎng)測(cè)線布置
現(xiàn)場(chǎng)測(cè)線要充分考慮技術(shù)條件與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際,確保布置方式能夠滿足檢測(cè)需求。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)掌子面的具體情況和隧道地質(zhì)復(fù)雜程度,方案布設(shè)2條測(cè)線,具體測(cè)線布置圖如下:
3.探測(cè)結(jié)果
通過現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)獲得的電磁波形圖可知,掌子面前方2~25m范圍內(nèi)圍巖整體上節(jié)理、裂隙發(fā)育,巖石較破碎,極可能存在軟弱夾層,波形圖反映情況來看,可能存在碎裂帶,局部可能存在溶洞。掌子面前方25~30m范圍內(nèi)圍巖整體上破碎,巖石節(jié)理、裂隙發(fā)育,可能存在破碎帶、軟弱夾層,局部可能存在溶洞。
綜合運(yùn)用隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)應(yīng)以地質(zhì)分析為基礎(chǔ),運(yùn)用地質(zhì)調(diào)查與物探相結(jié)合、長(zhǎng)短探測(cè)相結(jié)合、洞內(nèi)與洞外相結(jié)合、物探與鉆探相結(jié)合、超前導(dǎo)洞與主洞探測(cè)相結(jié)合、地質(zhì)構(gòu)造探測(cè)與水文探測(cè)相結(jié)合的綜合預(yù)報(bào)方法,并相互驗(yàn)證。