探究隧道超前地质预报现状及常见认识误区

探究隧道超前地质预报现状及常见认识误区
摘要:针对超前地质预报而言,主要是基于综合手段的前提下获取地质信息,并予以综合分析后,提前对工作面前方围岩地质情况进行预测及判识。在隧道施工中,能够提前预知风险,确保措施采取的及时性,避免不必要安全问题的出现。本文主要围绕隧道超前地质预报现状及常见认识误区进行了探讨、分析,现报告如下。
关键词:隧道;超前地质预报现状;常见认识误区
在我国社会经济不断发展的背景下,交通设施呈日趋完善状态,而受我国地势特殊性的影响,很多线性工程就需建立隧道,而超前地质预报在查明隧道围岩特征等方面起着积极的意义,通过细致调查,可达到消除工程隐患的目的。因此,隧道工程就需重视超前地质预报的展开,完善技术体系,严格遵守相关规范要求,以进一步促进施工综合质量的改善,这对于降低施工成本也起着积极的意义。
1、隧道超前地质预报现状分析
在隧道施工中,前期工程、水文地质调绘及勘探工作的落实,可为设计人员提供一些基础参
考,包括隧道施工区域地面工程、水文地质情况等,但此项工程具备深埋地下、隐蔽性强等特点,地质条件较为复杂,对于周围工程岩体的特征,或是不良地质体性质等的查明就存在一定的难度,尤其是复杂岩溶地区,这与地层岩性、构造等有一定关系,加之岩溶发育本身就具备复杂多变的特点,单一勘察就难以对该地区的岩溶发育特征进行充分的了解。而隧道地质超前预报工作的展开,则能进一步对隧道围岩特征情况的查明提供参考,故强化地质超前预报工作就显得尤为重要[1]
现阶段,从总体上来说,超前地质预报呈高投入、低产出的状态,主要是指大量投入了先进技术、设备等,但却未对相关信息进行综合分析,导致预测成果较为片面,预报效果难以达到理想化,无法为施工提供更加可靠的指导。而导致此现状发生的主要原因在于领导缺乏重视度,思想上未正确认识到超前地质预报的重要性,故就存在人力、物力等投入不足的情况;施工方未引入专业的地质专业人员,导致人员专业技能水平较弱,对超前地质预报存在一些认知差错,进而就极易引发错误解读地质信息等问题。通过对隧道超前地质预报技术的分析,其应用现状如下:
(1)TSP地震波法
该方法是一种声波技术,通过地震波反射传播,可展开超前地质预报,适用于长距离,或是复杂的隧道。在实际的应用中,主要就是将少量爆破用置于设计的震源点位置,激发产生地震波,呈球面波形传播,传递期间如若遇到围岩破碎带、暗河、断层等岩石波阻抗差异界面,部分信号就会反射回来,由相应的地震传感器接收,通过放大后,转化成电信号,并予以可视化处理,获取相互数据。最后,通过分析数据,基于反射面及传感器距离和地震波传播时间正比关系的前提下,对不良地质体的空间特征进行判断[2]。针对TSP而言,其探测适用范围较广,可实现长距离探测,对于不良地质体的属性及空间位置特征也能快速的查明,预报效果较好。但值得注意的是,此技术的应用也存在一定的局限性,主要体现于无法定量分析含水层、岩性变化软弱层,此方面的预报精度难以达到理想化[3]
(2)地质雷达法
针对地质雷达而言,又被称之为探地雷达(GPR),主要适用于短距离隧道探测,基于比较电磁波双程走时长短差别的前提下,实现对前方地下介质形态及属性特征的推测。同时,此探测技术的应用可将前方围岩性质变化较好的反馈出来,故在裂隙密集带等不良地
质体的识别中得到了广泛的应用,且凭借敏感性强的特点,对于含水率高的围岩介质,此技术也能实现对溶洞、富水断层等不良地质体的预测。但值得注意的是,此方法也存在一定的问题,即探测距离较短,一般在20至30m范围内,对于长隧道需反复多次的进行测量;探测的过程中,极易受到各因素的干扰,如地表起伏、积水等,进而就影响了探测结果[4]
(3)超前地质钻探
在隧道开挖的过程中,超前地质钻探能够对不良地质体的类型、位置及规模进行明确,主要是指将超前钻孔置于隧道不同位置,之后利用钻机予以钻进处理,将钻进进度记录下来,对钻孔的涌水、涌泥、地层岩性变化等情况进行观察,必要的情况下可使用钻孔电视机对钻孔情况进行详细的扫描,基于获取钻孔内部结构特征的前提下分析围岩情况[5]。基于理论上来说,此方法在各地质条件下的隧道超前预报中均具备较强的适用性,特别是煤层瓦斯发育区、富水岩溶发育区等复杂隧道地质条件,可将钻探区域的地质岩性特征等较为直观的反映出来,在提高开挖安全性方面起着积极的意义。
(4)瞬变电磁法(TEM)
在隧道超前地质预报中,瞬变电磁法是较为常见的一种探测手段,主要是基于对低阻目标感应涡流产生的二次场随时间变化的测量及分析的前提下进行,特点主要体现于定位精度高、界面识别效果优等方面。另外,在隧道内应用瞬变电磁法一般采用二维探测,三维探测处于起步阶段,也是今后的发展趋势。此外,在隧道超前地质预报中应用瞬变电磁法探测时,对于掌子面前方的含水构造,其往往会有明显的平行磁场响应。有研究指出, 基于隧道环境的前提下来说,瞬变电磁三维正演计算,通过时域有限差分法的使用,可达到三维正演模拟的目的。
2、超前地质预报认识误区
(1)未加大对野外勘察的重视
一般而言,地表的地形地貌和洞内地质情况有着一定的内在联系,如若施工加大重视度,施工前展开踏勘,并对图纸相关地质描述的理解及补充进行深化,则可有效提高超前预报效果。但一些施工单位,受观念滞后的影响,往往存在错误认知,即认为施工图和设计院提供的评估报告中对于野外有相关描述,故无需展开进一步的踏勘,进而就无法将野外踏勘和超前地质预报联系起来,从而就极易引发脱节问题,导致施工处于被动状态,不利于
后期工程安全、顺利的展开[8]。例如,一些隧道图纸虽然有对地表失水、洞内涌水隐患进行描述,但由于施工方缺乏对地质灾害发生前的重视,导致洞内大量涌水,当洞外泉井发生失水情况后,就增加了地方纠纷问题发生的可能,此时组织踏勘已错过时机,损失已不可避免[9]
(2)缺乏对平导在地质预报中重要性的认识
针对超长风险隧道而言,设计中往往会将设计一条平行于正洞的平导,于隧道附近约30米的位置,具备辅助施工的作用,如增加工作面,或是出碴通道,有利加快施工进度。同时,在通风、排水方面此平导也发挥着辅助作用,但却忽略了其超前地质预报作用,未应用于地质情况变化等观察中。值得注意的是,基于正洞的前提下来说,平导地质有着明显的参考作用,施工期间如若可对平导超前进行正确的利用,就可对工作面围岩变化、节理走向变化等情况进行观察、收集,从而为正洞的安全施工提供保障[10]
(3)围岩素描对工作面产状量测的重视度不足
在对围岩稳定性进行判断的过程中,围岩的产状是重要参考指标之一,围岩倾角、倾向和
工作面、隧道走向有着紧密的管理,均可为围岩稳定性的判识作为依据[11]。但在实际的施工中,很多施工单位对于围岩工作面的素描往往停留于围岩级别的区分方面,将注意力放在了工作面有无渗漏水等情况的描述,这主要是因为相关人员存在错误认知,将围岩的破碎程度作为判断围岩稳定性的指标,未充分考虑围岩产状关系。同时,缺乏对工作面产状量测重视度主要体现于施工单位未配备经验丰富的工程地质人员,没有较大对技术人员的培训,导致产状量测不足,甚至还存在产状抄袭施工图所提供数据的情况,导致与围岩实际情况不相符。在此前提下,就为隧道施工埋下了较大的安全隐患,极易导致薄层夹泥等情况的出现,且也无法正确判识隧道滑塌相关因素[12]钻孔电视
(4)重物探而轻钻探
针对长大风险隧道施工而言,超前地质预报工作的展开往往是使用超前水平钻及TSP等物探手段对其潜在风险经探测。同时,与TSP相比,超前水平钻的施工长度较短,加之物探一般由外包专业队伍负责,而钻探、早期水平钻的判识则往往是施工单位自己的队伍,专业性方面相对较弱,故施工单位就更加信任物探的成果,从而在一定程度上轻视了钻探的作用。在此前提下,就也反映出了施工单位对超前地质预报技术人员的水平存疑,存在认
知错误,思想上也未及时更新。另外,物探主要是预测围岩地质及富水情况的一种手段,可看作是对钻探的一种超前,通过物探判释可对钻探布控位置合理的进行调整,加之物探具备多解性特点,故可利用钻探再次确认物探的判释,从而佐证物探的结论[13]。总之,在确保物探和工作面正确素描的前提下,可为物探正确结论提供保障,而在钻探及施工中物探则具备调整指导作用,两者呈相辅相成状态。
3、隧道超前地质预报现状及常规认识误区的解决措施
首先,在隧道进场的初期,需组织编制实用考题,需确保简明性特点,落实相关培训及考核,包括领导、技术负责人及技术人员,促使他们能够深入了解、掌握地质预报工作,避免其存在错误认知,自觉的强化该方面管理;进场初期阶段,还需组织相关技术人员对图纸、风险评估报告等进行研究,并对水文、地质情况做一个说明,实地踏勘后,严格遵守相关要求规范提出风险报告,从而为施工的顺利、安全展开提供参考[14]。其次,针对有平导设计的长大隧道,需加大对平导工作面素描的重视,进一步量测不良地质段的产状,对岩层走向进行分析,从而促使正洞能够有序展开;基于工作面素描的前提下来说,要加大对岩层产状测量的重视度,尤其是薄层、夹泥等方面,要严格对其产状进行量测[15]。最后,
对于长大风险隧道,超前地质预报的展开需基于物探预测成果的前提下展开布设,并实施超前水平钻,强化工作面的素描,将相关情况及时向超前水平钻、物探作业相关人员进行反馈。

本文发布于:2024-09-22 21:16:16,感谢您对本站的认可!

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