超前地质预报在隧道工程中的应用

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1、超前地质预报在隧道工程中的应用骆明进周广文刘水林湖北星晨工程技术有限公司湖北城市建设职业技术学院近年来，随着隧道施工技术的不断发展和完善，地质雷达技术在隧道工程应用领域发展迅速，特别是在超前地质预报和工程质量检测工作屮成为极其重要的角色。当前，地质雷达技术在工程检测中具有显著的应用效果，其前景也被许多专业人士所看好。然而，地质雷达虽然具有广泛的用途和强大的功能，但是要想获取准确的预报结果仍然是困扰工程技术人员的一大难题。在实际隧道工程施工实例中，在综合各方面基本信息的基础上，更应注重现场围岩岩性区分、地质雷达参数设置和扫描图像判读等方而的深入探究

2、。超前地质预报地质雷达法是利用发射天线向前方介质发射广谱、高频电磁波，当电磁波遇到电性(介电常数、电导率)差界界面时将发生透射、折射和反射现象,同时介质对传播的电磁波也会产牛吸收滤波和散射作用。用接收天线接收并记录来自前方的反射波，采用相应的处理软件进行数据处理，然后根据处理后的数据图像结合工程地质及地球物理特征进行推断解释，对前方的工程地质情况(围岩性质、地质结构构造、围岩完整性、地下水和溶洞等情况)进行预测。一、工程实例1.(1)号隧道工程地质概况围岩岩性为黄褐色含碎石粉质粘土，下伏强风化板岩，局部夹灰岩，呈松散状或角砾状镶嵌结构;地下水以松

3、散裂隙水和基岩裂隙水为主，圉岩基本质量指标BQ=199,基本质量指标修正值[BQ]=9&电阻率值200^500Q-mo2.(2)号隧道工程地质概况测区位于云贵高原中部，属构造侵蚀、溶蚀高中山地貌，地形波状起伏，海拔在1800^3500mZ间。周边地形险峻，大雪山并耸立于金沙江两岸，东南部有哈巴雪山、玉龙雪山，西部为怒山山脉，北部为梅里雪山。隧道区下伏基岩为二叠系虎跳峡涧区片理化玄武岩，可分为如下两种：(1)强风化玄武岩:呈灰绿色，致密状构造，碎块状，裂隙发育，承载力基木容许值为680kPa,摩阻力标准值为200kPa。（2）中风化玄武岩:灰绿色，

4、致密构造，呈大块状。承载力基本容许值为1200kPa。根据现场采集到的岩块样本（见下图1、2、3）,进行表面观察，地质放大镜详细观察，可得结果如表1所示：表1隧道掌子面岩样特性下载原表岩石样本颜色构造兀了柱表面有无气孔表面度①号隧道掌子面岩样灰黑色ACD号隧道掌子面岩样、—深灰色B〔2）号隧道掌子面岩样灰绿色板状构造破碎无块状构造较破碎无板块构造破碎有少量图1(1)号隧道掌子面岩样A下载原图图2(1)号隧道掌子面岩样B下载原图图3（2）号隧道掌子面岩样下载原图（1）号隧道掌子面岩样A长度约为5cm,由于呈灰黑色板状构造，节理裂隙发育,岩体破碎口表

5、面无明显气孔和矿物晶体，与稀盐酸反应亦无明显现象。结合相关地质知识，初步判定为泥质板岩。（1）号隧道掌子面岩样B长度约为4cm,为深灰色块状构造，节理发育，岩体较破碎，与稀盐酸反应剧烈且有大量气泡产生，且岩样表面用小刀能划动，溶蚀面较为平整光滑，初步判定为以方解石为主要成分的石灰岩。（2）号隧道掌子面岩样长度约为3cm,在外观方面与（1）号隧道掌子面岩样A较为相似，节理发育，岩体破碎，与稀盐酸作用无明显现彖。但通过地质放大镜观察可知其表面存在少量气孔及矿物晶体，结合地质相关知识可初步判定为二叠系玄武岩。二、掌子面岩性定性评价分析利用测井曲线形态特

6、征和曲线值相对大小，结合从长期实践过程中积累的划分岩性的规律来定性划分岩性。通过钻井取石和岩屑的录井资料等与测井资料做对比分析，可总结出测井资料划分岩性的地区规律。因此，为了进一步确定所选取样本岩性，根据已知的各种岩石部分测井特征范围（表2）,分别对三组岩样进行测井试验，通过操作成型组合的测井仪器，统计所得测井结果值，可得部分测井特征如下表3所示：声波时差（us/m）体积密度（g/cm3）孔隙度砂岩250〜3802・1~2.5丰石灰岩165〜2502.4〜2.70.53-白云岩155〜2502.5-2.85低页岩高值1.8〜2.0松泥质板岩170

7、〜2202.5~3.3低玄武岩175〜2202.8〜3.3低土卜昙约2202.0〜2.2表3隧道掌子面岩样材料测井特性近似值下载原表声波时差（US/m）体积密度（g/cm3）孔隙.1号隧道苧子面岩样A2022.64Ct号隧道掌子面岩样B1852.53②号隧道掌子面岩样2072.96根据上表测井特征值结合不同岩样测井特征标准（表2）对照来看，（1）号隧道掌子面岩样A声波吋差与体积密度在泥质板岩的测井特征范围内，口孔隙度和电阻率较低，可明显区别于（2）号隧道掌子面岩样，符合泥质板岩的推测；（1）号隧道掌子面岩样B声波时差与体积密度相对较小，孔隙度和电

8、阻率与岩样A相比显著增大，对照表2可知，与推测的石灰岩测井特征相同；（2）号隧道掌子面岩样声波时差和体积密度相比前二者偏大，电阻率也相对