論文摘要:隨著物理探測技術及儀器的發展,采用先進的物理探測技術,結合以前已經應用的種種地質超前預報方法,形成新的綜合的隧道地質超前預報方法,提高地質超前預報的準確性,已經非常必要和可能。并且,綜合測試預報方法已經在鐵路隧道施工過程中得到初步嘗試,在公路隧道施工工程中應用卻還不常見。同時,原有的物探方法(如聲波探測,淺層地震探測等)在隧道施工超前地質預報應用時占用較長的時間和預報距離較短等,沒有得到施工單位的廣泛的應用。
1.研究內容
1)結合承德市在建的山嶺公路隧道如伊次梁隧道、茅荊壩隧道等,對隧道施工工作面前方地質情況,特別是對可能發生的地質災害如軟弱不良地質段、突水等情況進行超前地質預報;2)物探方法(主要指地震方法)及相應的先進儀器在隧道地質災害超前預報中的應用;
3)隧道
災害治理方法:根據對公路隧道施工前方的地質預報,提出正確的施工方法,特別是對于公路隧道地質災害的避免方法,以減小經濟損失與人員傷亡。
2.本課題的創新點和研究必要性
隧道工程施工地質超前預報工作是選擇正確施工方法與支護方式的必要條件和前提,施工方法和支護方法的正確選擇是隧道減輕和避免地質災害的途徑。
隨著物理探測技術及儀器的發展,采用先進的物理探測技術,結合以前已經應用的種種地質超前預報方法,形成新的綜合的隧道地質超前預報方法,提高地質超前預報的準確性,已經非常必要和可能。并且,綜合測試預報方法已經在鐵路隧道施工過程中得到初步嘗試,在公路隧道施工工程中應用卻還不常見。同時,原有的物探方法(如聲波探測,淺層地震探測等)在隧道施工超前地質預報應用時占用較長的時間和預報距離較短等,沒有得到施工單位的廣泛的應用。
本課題將結合承德市在建公路隧道工程,在公路隧道施工中,將具有國內國際先進水平的測試儀器T202(TuelSeismicPrediction)測試儀器應用于公路隧到施工地質超前預報,并進行全面的地面與洞體內的地質分析,形成公路隧道施工地質超前預報的綜合方法,減少物理探測方法占用施工時間,并根據超前地質預報給出正確的施工和支護方法,為公路隧道經濟快速施工提供有力技術支撐。
3.研究技術路線
依據公路隧道的地質條件,擬采用全面超前地質預報技術路線,即全面隧道施工地質災害超前預報技術路線。主要包括以下幾方面內容:
1)河北省內公路隧道災害發生的形式及傳統處理方法
a)根據河北省已建及在建的公路隧道,調查隧道在施工過程中地質災害產生的形式,分析災害的發生原因及現行處理辦法。詳細了解施工單位對于工作面前方地質狀況估計的原有方法及效果,以及對于不良地質段產生地質災害的防治技術及效果。在調查基礎上,對這些防治方法進行綜合分析,并對其中適合推廣的技術進行歸納總結。
b)對近年內國內外的公路隧道施工地質災害超前預報方法及超前支護等處理方法進行分析與總結。
2)公路隧道洞區主要不良地質分析與宏觀預報
主要包括如下工作:
a)深入的隧道地面地質調查
b)隧道地質條件分析
c)宏觀預報
在隧道所在地區地面地質詳細、深入調查的基礎上,通過隧道地質條件分析,宏觀預報隧道施工過程中可能出現的主要不良地質體的成因、性質、類型、位置和規模。
d)長期超前地質預報
在宏觀預報的基礎上,應用T探測和地面地質體投射法等技術手段,對隧道圍巖不良地質體進行長距離超前地質預報。
e)短期超前地質預報
在長期超前地質預報的基礎上,運用掌子面編錄預測法和不良地質前兆預測法等技術手段,對隧道不良地質體進行短距離超前預報。預報距離一般為掌子面前方15~30米以內。
3)公路隧道施工地質災害臨近警報
在長期、短期超前地質預報的基礎上,應用施工地質災害的一系列監測、判斷技術手段,對可能發生的施工地質災害及時發出臨近警報。主要包括如下內容:
a)塌方地質體性質鑒定和監測技術
主要包括:斷層破碎帶和巖溶陷落柱等塌方不良地質體性質的鑒定和區分技術,涌水量、巖爆等的監測預報技術。
b)施工地質災害能否發生的判斷技術
這是施工地質災害警報技術中最關鍵的技術,也是第二步的工作。主要包括:塌方、突泥突水等重大施工地質災害發生可能性的一系列判斷技術。
4)公路隧道施工地質災害預防及處理方法
通過隧道地質超前預報技術,對公路隧道施工前方不良地質段提出正確的開挖支護方法及相關超前處理措施,防止地質災害發生。系統總結利用綜合探測技術對公路隧道施工地質災害的預報與防治技術。
4.主要經濟技術指標
1)運用T(TuelSeismicPrediction)探測應達到的主要技術指標
①探測距離一般為掌子面前方300~500米,最大可達1500米;但有效預報距離僅為掌子面前方100米。
②最高分辨率為1米3的地質體;
③預報不良地質體位置的精度可達90以上;
④預報不良地質體規模的精度可達85以上。
2)地面投射法應達到的技術指標
①有效預報距離可達掌子面前方150米,最高分辨率為1米地質體;
②對不良地質性質的判斷,精度一般可達到基本正確;
③對不良地質位置的判斷,精度
一般可達以上90以上;
④對不良地質規模的判斷,精度一般可達85~90以上。
3)短期地質超前預報方法應達到的技術指標
預報不良地質體的性質基本正確,預報位置的精度可達95以上,預報規模的精度可達90以上。還可以較準確地預報圍巖類別。
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