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（一）膨脹性圍巖
膨脹性圍巖本身具有潛在應力以及濕脹干縮、往復變形的特征，干燥土質的膨脹性巖層，巖質相對較硬，容易開裂，具備明顯的水平、垂直的裂縫，當受到水的浸濕之后，裂縫會產生變窄或是閉合活動，強度出現明顯的減低。軟質膨脹性圍巖受到斷裂以及褶皺的作用會產生明顯的破碎帶，隧道在進行開挖以后，破碎帶受到風化與水的影響，體積會發生膨脹，隧道的襯砌與支撐就會受到相當大的膨脹壓力。所以，在進行圍巖施工的過程中，經常會出現初期圍巖變形過大，發展的速度過快等多種不良現象，導致圍巖的壓力增加，進而造成圍巖出現普通開裂、圍巖膨脹、坍塌、坑道下沉、襯砌變形、隧道底部隆起以及破壞等多種形式的地質危害。
（二）巖爆
巖爆是在進行高地應力環境下的地下工程洞室開挖的過程中，由于開挖卸荷所產生的周邊脆性圍巖發生巨大的應力分異現象，圍巖中原本儲存的彈性應變能被快速的釋放，同時出現爆裂松脫、彈射、剝離以及拋擲等強烈的破壞現象，這是一種由于動力失穩造成的地質災害。巖爆對施工人員以及機械設備的安全有著巨大的威脅，對工程的進度有直接的影響，所以必須要對容易出現巖爆現象的部位做好預測活動，對已經確認會出現巖爆的部位做好防治措施。
（三）流沙
流沙是由砂土或是粉質的粘土在受到水的作用后，喪失了內在的聚力而形成的，主要表現為漿糊狀。流沙本身具有多樣性，主要的原因就是地質受到河水的沖擊后，隨著地質的變化而形成的一種砂層，在受到水流的侵襲后，砂層會進行整體的流動，導致了流沙層的形成。
（四）瓦斯
地下坑道內部的有害氣體總稱為瓦斯，主要的成分就是沼氣（甲烷CH4），人們也習慣性的稱沼氣為瓦斯。在煤系地層之中，在進行隧道開挖的過程中，經常會出現瓦斯，瓦斯對在隧道內部施工的工作人員以及機械設備的安全都有直接的威脅。
二、特殊地質環境下的地質災害施工對策
（一）膨脹性圍巖的施工對策
在膨脹性底層中進行隧道開挖的過程中，盡量采取短臺階法或者是中央導坑法，開挖的部分不能太多。在開挖的過程中需要及時的對圍巖進行約束，可以采用錨噴構筑法進行施工，運用鋼拱架式隔柵進行支護，當膨脹的壓力較大的時候，可以在隧道的底部加設錨桿，在隧道的頂部也可以加設斜向的超前錨桿或者是小型導管，以此來形成閉合環。斜向錨桿的間距、范圍、桿長和外斜的角度都需要按照隧道的設計規范來進行設定。在開挖的過程中應該避免擾動圍巖，防止圍巖遭到水的浸濕，所以最好可以采用無爆破掘進法進行施工。
（二）巖爆的施工對策
巖爆產生的主要原因就是圍巖的應力遠遠超過了圍巖的強度，而且圍巖又是堅硬、脆弱的巖石。可以根據發生巖爆的具體環境進行分析，對巖爆進行防止的主要辦法就是改善圍巖的應力條件以及對圍巖進行加固。以下就是巖爆的施工對策。
1、改善圍巖的應力
必須要對隧道的位置進行科學、合理的布置，使隧道的軸線方向盡可能的與主應力方向形成平行線，選擇合理、科學的洞形，可以采用高壓注水法、鉆孔泄壓法、巖面噴水以及分布開挖使巖體逐漸的軟化。
2、對圍巖進行加固
對已經開挖的洞壁進行加固，對掌子面的前方進行超前加固，進行加固的主要方法是鋼絲網錨噴、錨噴、鋼支撐、錨桿錨固以及鋼纖維噴混凝土等。
3、采取防護措施
在隧道中安置鋼絲保護網，用來保護施工人員和機械設備的安全。
（三）流沙的施工對策
當在進行隧道施工的過程中，一旦遇到流沙的時候，一般情況下都需要及時的進行排除，盡快的將流沙通道封閉，特別是流沙出現在開挖面附近的時候，更是需要采用有效的措施進行排除，不然就會遭受流沙的影響，導致封洞處理，強制停止施工。必須要對形成流沙的原因以及流沙帶來的危害有所了解，對隧道周圍的砂層、地下水位等地質情況都要有充分的了解，在進行實際施工的時候，采用科學、合理、有效的措施來進行處理。
（四）瓦斯的施工對策
當前，防止瓦斯的主要措施有通風稀釋瓦斯，安裝瓦斯報警器，進行超前鉆孔排放瓦斯，對瓦斯的濃度進行測試，來判斷是否會出現瓦斯爆炸的情況，在隧道內部嚴禁使用會令瓦斯發生爆炸的熱源。在進行隧道掘進的過程中，避免瓦斯出現燃燒或爆炸的主要辦法就是加強通風的效果，減少瓦斯的濃度。在條件允許的情況下，可以采用以下的措施。
1、瓦斯排放
如果瓦斯的含量較小時，可以進行自然排放，如果瓦斯的含量較大，噴發強度較大，而且持續的時間過長的時候，可以進行插管排放，如果開挖面的瓦斯含量大、裂縫較多、分布范圍廣的時候，就需要將坑道封閉，進行瓦斯排放。
2、水力沖孔
在挖開進行之前，可以采用高壓水槍，進行高壓水射流沖孔，使瓦斯得以解析、排放。
3、煤層注水
在進行開挖的過程中，可以對煤層進行注水活動，讓煤層逐漸濕潤，以此來改變煤體的物理性質，降低、消除原本非常突出的威脅。
4、深孔松動爆破
可以在開挖的過程中，運用炸藥將煤體前部的應力集中部位進行破壞，以免出現瓦斯突出的危害。
結語：
由于隧道地質本身就具有復雜、多變的特性，在對特殊地質下的公路隧道進行施工的過程中，除了要按照常規的施工辦法進行施工之外，還必須要采取一些特殊的措施進行加固和施工。本文列舉了幾種在隧道施工的過程中經常出現的地質災害的特點和防治方法，希望能夠盡量減少地質災害的出現，降低災害所造成的損失，保證施工的質量和安全。
參考文獻：
[1]于寧，朱合華，蘇生瑞.公路隧道施工中的地質災害及相應措施的分析[J].地下空間，2003（2）.
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1 前言
近幾年來，隨著高速公路施工技術水平的不斷提高，高速公路網越來越密布，許多地形地質條件較差的崇山峻嶺也通過橋梁和隧道的連接修建起了高速公路，與此同時，也引發了不少的地質災害，造成安全事故的不斷發生，因此，在高速公路施工中，地質災害的預報和防治成為了重中之重，特別是高速公路淺埋段隧道的地質災害分析和防治成為了目前高速公路施工技術人員和有關專家探討的熱點問題，所以，探究隧道淺埋段地質災害以及防治施工技術具有實際意義。
2 工程概況
某隧道淺埋段（右線為YK40+100~YK40+550，左線為ZK40+100~ZK40+550），該段長為450m，埋深大約為20m，整個淺埋段都穿越了瀝碧峽背斜軸部，因此嚴重受到地質情況影響；隧道軸線和地表河流不足100m,一些支流和隧道軸線交叉，這段圍巖主要是白云質灰巖、灰巖，巖溶較發育，而巖溶管道和巖石裂隙產生了出大量地下水通道，其地質示意圖如下：
圖1 地質示意圖
3 隧道淺埋段地質災害分析
3.1 該段地質災害特征
事實上隧道淺埋段發生的地質災害和本地地質有極大關聯，本文所研究隧道地質主要是巖溶，在這種特殊地質環境下隧道地質災害不但體現出巖溶隧道與淺埋隧道地質災害，同時還具備極強突發性、災害演變速度快及災害影響范圍大等特征。
1）突發性強；因為突泥及溶洞涌水災害大都發生在開挖到支護之前，此時支護結構還在施工中，突發災害必然危害到隧道結構與施工安全。
2）影響范圍較大；災害不但會破壞洞內，還會隨之出現沉陷、水田失水及房屋開裂等各種現象，具備極大危害性。
3)演變速度較快；因處于淺埋段，上層覆蓋的巖層較薄，隧道中發生小塌方都極可能快速演變，成為災害性大的冒頂塌方，演變成嚴重地質災害事故。
3.2 致災機理
在開挖隧道之前，底層中巖體在較為復雜原始應力中處于平衡狀態，一旦開挖后該平衡必然被破壞，就回重新分布應力，導致圍巖發生變形。一旦變形發展為巖體所能夠承受的最大極限，必然破壞巖體，因此要分析淺埋段地質災害就必須要分析其應力。
3.2.1 極端圍巖應力的模型
在確定淺埋段圍巖壓力主要有幾種計算模型：
1）全自重模型；洞室上作用豎向的荷載主要是覆蓋全部自重所引起，因此計算公式為：
（1）
式子中的q為豎向荷載，單位KN/m2；r為圍巖重度，單位KN/m3；H為隧道埋深，單位為m；q0為地面荷載，單位KN/m2。
在淺埋隧道中大都使用全自重模型，普遍認為H
2）松動模型
學者太沙基研究發現松動區范圍不但和巖體層系具有關系，還和巖體強度有關，因此依據研究各種數據，提出了巖石不同對開挖松動引發出來的松動區范圍，具體如下表所以：
表1太沙基對巖石分類表
當巖體具備了水平層系時，其松動高度可以近似和0.5B相等，如圖2所示，
圖2松動模型
3.3 致災因素
巖溶隧道中建設難度較大的就是淺埋巖溶隧道，不但具有淺埋隧道與巖溶隧道地質災害特征，還結合地質情況變得更為復雜。該案例工程就具備較為復雜地質情況，不管是水文地質情況還是災害發生統計分析，在同類隧道淺埋段都具有較強代表性。該工程施工中發生過幾次地質災害，分析發現主要致災因素主要為如下幾個方面：
1）溶洞；在發生的幾次地質災害中溶洞是一個主要方面。在YK40+532處出現涌水主要根源就是隧道施工中穿透了側壁溶洞，破壞了原有巖溶的水通道，將地下水承受狀態改變了，導致隧道的用水量急劇增加，降低了地表水位而發生沉陷。
2）水；在隧道地質災害中水多誘發災害成為了一個主要因素，更是影響隧道穩定性之重要因素。一般而言該處的水主要是地下水，因隧道的頂部所覆蓋巖層比較厚，因此巖石的滲透性比較差，或者因隔水層原因都可能造成地表水穩定性差。對于淺埋段的隧道而言，地下水與地表水在隧道灰巖透水性好、埋深淺等都會影響到隧道，相比之下地表水影響隧道尤為嚴重。
3）地質構造；地質構造按照生產時間上劃分成原生構造和次生構造，地質學研究主要是針對次生構造，而從巖石的有無變形以及變形方式都是用來判斷原生構造。地質構造中出現斷層、構造性節理、及裂隙等都能夠誘發地質災害。該案例工程因為位于山峽的背斜軸部，因此地質構造影響比較嚴重，圍巖的自吻能力比較差，誘發地質災害出現。
4）工程因素；該因素主要包含設計與施工兩個方面；設計上主要涉及到隧道斷面形式、超前支護結構以及支護結構參數的選擇等等，主要根源是地質勘測上不能夠達到百分之百準確，因此設計存在偏差，導致施工和設計不相符合，一旦調整不及時就可能發生支護結構偏弱而失穩。
4 地質災害的防治技術
4.1 地質災害預報技術
發生地質災害一方面是因為不良地質條件，而另一方面主要是缺乏了比較詳細地質資料，造成支護參數發生偏差。相比之下發生偏差是導致地質災害主要因素，因此就要采用一定技術避免災害發生，目前使用較廣的就是超前地質預報技術，有力補充了地質勘測資料不足點，有效降低了發生地質災害的發生。本案例中就使用了TSP―203超前的地質預報系統，對淺埋段進行測試。開挖前通過預測與探測工作面的地質與水文情況，能夠取得圍巖的類別和斷層帶以及破碎帶的性質、位置、規模等信息，并依據信息綜合分析，做出判斷及預報成果。本案例將位置設定在左線的ZK40+584，而接收位置設定在掌子面的ZK40+584處，對前方113m實施超前預報，設計了炮點24個，接收器一個，采樣間隔62.5us，記錄時間為451.125ms，總共采樣7128個。對采集TSP數據通過TSPwin軟件進行處理，最后獲得到P波、SV波及SH波的時間深度偏移剖面、時間剖面及反射層提取物的參數等。
圖3 波速分布
圖4 深度偏移剖面示意圖
4.2 超前支護技術
淺埋段的自穩能力差，常常發生開挖面的圍巖失穩，因此是施工中要采用錨桿、鋼支撐及噴射混凝土層等各種初期支護，但是僅僅靠這種措施也還難以穩定圍巖，所以還要在開挖之前就使用超前支護技術，這種技術有如下幾種。
表2 超前支護措施
本案例中選擇管棚法，就是將鋼管安插到鉆好的孔中，沿著隧道開挖的輪廓外有規則的排列形成了鋼管棚，在管內注漿，和型鋼鋼架共同組合成了預支護系統，用來支撐與加固穩定性較弱的圍巖。為了確保開挖之后管棚鋼管長度足夠，縱向的兩組管棚鋼長度都超過了3.0m，當然如果要考慮到防塌和放水，其鉆孔環向距應為30―50cm，如下圖所示。
圖5 管棚形狀
5 結束語
總之，要確保公路質量必然要重視隧道淺埋段地質災害，就要對該段所處環境、水文等進行分析，結合施工實況制定出合理施工技術，降低地質災害的發生幾率，確保整個公路工程施工進度和質量。
【參考文獻】
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篇3
公路承載國家經濟發展和交通運輸的重要的任務，是國民生活的最基礎設施。我國經濟的發展使公路交通網密布，公路線穿越各類地形地貌，其中公路隧道穿越煤系地層和煤礦采空區的現象日益嚴重，必須引起重視。從我國公路統計資料來看，國內公路穿越煤系地層采空區的研究已被提上建筑工程的日程，并且先后作了大量的研究工作，其研究內容包括公路隧道穿越煤層的施工技術監測、揭煤防塌技術、煤層凸起預測技術、瓦斯防爆技術隧道涌水、變形整治等等【1】。目前，對公路穿越煤層的研究、發展重點在隧道遭遇采空區引起的地質災害上，雖有重大研究發現，但是，還沒有比較完善理論指導系統和科學的處治技術，而大量的研究成果未應用于工程實際操作中去，缺乏對煤系地層變形的有效控制、遭遇煤礦采空區的有效施工結構設計、整治采空區各種病害的措施以及施工綜合技術。
公路穿越煤系層的采空區對整個公路工程具有重要的影響，輕則發生施工事故，重則影響交通運輸造成生命財產的巨大損失，因此對采空區的治理是整個公路工程施工的關鍵。公路隧道遭遇采空區會帶來洞害、水害、氣害、隧道坍塌等地質災害，由于其形成原因、位置和特征不盡相同，因此具有各自的特點且處治方式因其特點而異【1】。
對公路隧道穿越煤系地層所遇到的主要問題有：①公路隧道路線無法清晰的盤查，因此對地層沒有全面的了解，使工程的規模、施工挖鑿程度和范圍等缺乏詳細精準的數據參數；②公路隧道穿越煤層勘查所需要考慮的因素較多，其中在路線設計上，必須遵循《交通隧道規范》、如何有效避開煤礦采空區等；③處理公路隧道穿越煤系地層引起的變形、沉降、坍塌、混凝土開裂、爆炸等災害，一般處治起來難度較大、工期長、投資高。
2.公路隧道穿越煤系地層相關地質災害處治技術
2.1公路穿越煤系地層的有效前期處治技術
煤系地層巖層層數密集，厚度不一，穩定性差，大多呈碎片狀、魚鱗狀、粉狀等，堅固系數較低，煤系地層瓦斯含量和濃度高。為防止引起相關地質災害，必須使用前期的有效技術，降低災害發生率。其具體防治技術操作為：①超前鉆孔。為更好的了解煤層層數位置、層厚、走向、傾斜角度、所含煤質、巖性、巖層底板結構，需要進行超前鉆孔，在距煤層10米左右的垂直處進行鉆孔，3孔為一組，統計每組數據，以此來驗證煤層的各項安全指標，找到煤層畸變位置，從而避開危險源，提高揭煤施工的安全系數。②預測孔位及孔的各項參數。鉆孔結束后，在開挖煤層繼續打鑿2個以上的預測孔，通過預測孔預測煤層與瓦斯的安全距離，以確定首次排放瓦斯的排量，降低突出危險率。③對煤層厚薄程度分別采取相應的措施。煤層較厚時，采用中部隔墻開挖法，沖煤層的中部進行揭煤、危險預測、瓦斯排放等工作，其目的是掌握最優質、最精確的施工作業參數；煤層較薄時，采用震動性放炮法，對瓦斯預測和鉆屑進行大范圍的預測，降低突發性事故發生率。
2.2煤礦采空區固巖技術
煤礦采空區主要由各類巖層密布而成，煤層采空區一般位于隧道的中部，對整個隧道起著支撐作用。而巖層一般由于其松散的結構沒有自穩能力，因此，為防止坍塌事故的發生必須對采空區實施固巖技術，以鞏固公路施工隧道的安全環境。其具體操作為：首先，對巖層鉆孔排水，對已經有塌方跡象的位子坐支護，并用水和注漿混合注入巖層，使巖層更加固結。其次，揭煤施工完成后，用M7.5的砂漿砌成片石蹲，以中軸線為基準進行兩側的布置，形成墩臺間距為5米的支撐空間，做好重力支撐。最后，在采空區高空采用頂板且不留縫隙，用漿砌片做為片石保護在周圍【2】。
2.3煤礦采空區隧道底部防沉技術
煤礦采空區隧道底部一般存在地面不平整、有一定傾斜角度，隧道底板承載力低，易出現沉降。為防止隧道底部沉降，必須在采空區底部設立標高，在地表鉆洞注漿，將底板與注漿嚴密結合，從而加固底板與標高之間的銜接，防止煤礦采空區隧道底部下沉。
3.工程實例――南山隧道煤系地層塌方處治技術應用
南山隧道穿過低緩丘陵地貌區，隧道平遠端洞口段左、右線線間距約為18m，梅河高速端洞口段左、右線線間距約為14m；南山隧道地面最大高程約為287m，隧道最大埋深約為55m；左、右線隧道平遠端位于圓曲線上，左、右線隧道梅河高速端均位于緩和曲線上。其地質構造主要由塊石、粘土、風化巖組成，必須運用塌方處置技術來防止沉陷、坍塌【3】。
南山隧道設計標準為：（1）公路等級：高速公路雙向四車道；（2）設計速度：100km/h；（3）隧道建筑限界凈寬：0.75m+0.5m+2×3.75m+1.0m+1.0m=10.75m。隧道建筑限界凈高：5.0m，具體設計詳情圖如下：
其具體操作為：①搭建隧道平臺與止漿墻，用符合混凝土修筑止漿墻與塌方壁相連接，從地面砌漿臺，且漿臺厚度為50厘米厚度，連接易塌方巖層；②采用長管棚頂加固，管棚長度結合塌方程度來確定，接下來在棚頂鉆孔，注入水玻璃雙液漿，形成注漿壓力0.5～1.0Mpa，支撐巖層頂部；③加強洞內支護支撐，基于凌家山隧道的長度，支護混凝土厚度采用40厘米、鋼拱架密度為30厘米/平方米，對圍巖進行二次加固，并采用灌注漿的方式來填充支護，從而達到預期效果【4】。
4.結束語
綜上所述，公路隧道施工涉及各方面極為細小的因素，必須加強地層多引發帶來的地質災害的勘測，加大對煤礦采空區的治理。在進行公路隧道穿越煤系地層的施工時，要及時分析采空區積水、巖層突起、瓦斯濃度、塌方等發生的各類施工因素和環境因素，減少地質災害的發生，全面了解煤系地層的詳細結構和預防措施，降低人員傷害，提高工程質量，維護生命安全。
篇4
本文以西部地區某大型隧道為例，進一步分析地質災害對其造成的影響并尋求解決措施。首先，該隧道正在建設中，途徑多處大型山脈，施工情況較為復雜。主要的走向是由東向南，其內部的車道能并排行駛兩輛車輛，隧道總長度近四千米，高度達五米以上，在施工的過程中進場出現地質問題。
1.2地質情況。
該隧道位于的地區具有豐富的地下水資源，巖洞內的變化多樣，稍有不慎就會出現大面積的坍塌，所以在施工的過程中，一定要注意嚴格控制施工的每一處環節，避免人為因素造成的施工質量問題。隧道所經過的地勢條件極為復雜，有些巖石的穩定性極差，往往會產生牽一發而動全身的情況，所以在施工的過程中很難對其中的巖石開展施工，在施工前要進行嚴格的測量，在地質條件如此之差的環境中開展施工，施工人員首先要具備豐富的專業技能，其次要保證施工過程中的態度端正。在施工中，經常會出現不同種類的巖石，這些巖石都是經過幾百年甚至上千年的演化而來的，所以又在一定程度上增加了施工的難度。該隧道所位于的山脈曾經遭受過斷裂的影響，所以表面以炭灰板巖為主，經過長時間的風化影響，巖層表面已經出現破碎的現象，并逐漸延伸為一條斷裂帶，同時內部還分布著不同種類的孔隙水。
2施工過程中發生的主要災害及防治措施
2.1洞口滑坡。
洞口滑坡是最為常見的地質災害。在施工中經常出現，因為施工時需要進行坡腳的開挖工作，對隧道兩側會產生不同程度的影響，如果開挖的面積較大，就會產生震蕩，洞口就會出現不同程度的滑坡，這種情況在雨季較為常見，因為雨季的降雨量較為豐富，對隧道內的土層會產生一定程度的影響，例如土質疏松等，工程施工在這種情況下就會變得極為不利，土質層中包含大量的雨水，就會順著斜坡流向隧道內，如果有施工人員在其內部進行施工，那么后果會更為嚴重，極容易出現傷亡的情況。要想解決這一問題，就要充分考慮到施工時的挖掘環節。首先要避免在雨季進行施工，如果工期在雨季，那么在施工前，首先對洞口進行加固處理，這樣做能夠有效地防止滑坡的產生。當發生降雨時，土層就會變得更加潮濕，其摩擦力以及粘聚力都會在一定程度上得到減弱，土壤自然而然就失去了支撐，滑落到隧道內。在實際施工時，應該對可能發生的情況做好充分的預防，例如根據不同的部位區分，畫出曲線圖，這樣就能夠有效的避免了施工過程中可能出現的滑坡，在對隧道進行挖掘的過程中，找出發生滑坡可能性最小的地區，降低事故的發生率。
2.2塌方。
塌方主要與巖性有關。據統計，較大規模的塌方均發生在碳質板巖中。塌方的部位多數就是涌水部位，而且也受巖層層面或貫穿性節理面控制，大多數出現在右側和頂部。地下水是促使各類地質災害發生和發展的主要因素之一。裂隙水對洞口滑坡和洞內崩塌的形成起重要作用。砂巖及灰巖中賦存有裂隙水，由于裂隙水壓的作用，水沿裂縫的楔入作用使巖體凝聚力降低，90％以上的塌方發生在碳質板巖中，板巖層面為軟弱層，遇水易膨脹軟化，透水性弱，形成較好的滑動面，發生順層的滑動，而且由于結構面較發育，巖體的抗剪強度較低，塌方極易發生。而在灰巖和砂巖中，主要表現為掉塊現象，僅局部地段出現塌方。層狀結構的巖體主要巖石類型為碳質板巖。圍巖中節理組合明顯使巖體成為多面體，再與巖層的層面組合，使巖體的完整性受到破壞，巖體結構成為塊狀、碎裂狀、角礫狀、糜棱狀。而經構造作用改造的巖體易發生風化作用，變得異常疏松破碎，抗剪強度降低，穩定性變差，隧道開挖過程中易出現塌方，在洞口則易發生滑坡。
2.3涌水。
在石灰巖地區，由于貫穿性溶縫的存在，使得山體里的積水會沿這些溶縫噴涌而出，由于水量和水壓都很大，威脅人身安全，施工被迫停止。因為水量較大，有的地段在初期支護后，噴射砼表面仍出現大量滲水，滲漏水大多呈線狀，局部呈股狀。砂巖地區由于其孔隙率大，地下水的儲存相當豐富，雖沒有灰巖地區的水量大，但砂巖地區的地下水也相當的豐富。水流富集部位受巖層層面或貫穿性節理面控制。隧道開挖中總是右側首先出現新的地層，而隧道中涌水也大多數出現在右側和頂部。雖然初期支護已將大部分水流引走了，但是在涌水量較大的部位，特別初期支護滲水仍然嚴重的地方，在澆筑二次襯砌混凝土的時候需要考慮幾方面的要求：一方面由于噴射鋼纖維混凝土表面不可能是很平整的一個面，盡管在鋪設防水板時對凹陷處放松馳一些，但由于混凝土澆筑時是由一端向另一端澆筑，擔心防水板極可能被混凝土撕裂；另一方面擔心防水板被噴射鋼纖維混凝土外露的鋼纖維劃破；再則鋪設防水板的搭接頭處，由于是人工現場粘結，在初期支護滲水嚴重處，不能完全保證膠水遇水后其接頭粘結的牢靠性。因此，在涌水量大且初期支護滲水嚴重部位在原設計基礎上增設了一層防水層，從實施效果來看，取得了很好的防、排水效果。
篇5
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；
篇6
關鍵詞: 地質雷達; 隧道; 超前預報; 地質災害
中圖分類號： TN95 文獻標識碼： A 文章編號：
隧道開挖中常常遇到巖溶發育、出現大的空洞，充水或者充泥，有時地下暗河發育；也會遇到構造帶，或者巖石破碎，同時地下水發育，這給隧道開挖和建設造成很多困難，同時也給隧道運營造成一定的隱患。因此需要采用一定的手段對這些地質構造和地質災害進行探測和預報，提前采取措施來排除災害。 1 地質雷達工作原理
地質雷達俗稱探地雷達，它的工作原理為由控制單元向地層發射一組以某一頻率為中心的高頻電磁波，電磁波在傳播的過程中，遇到不同的介質分界面時，一部分電磁波能量會轉換成反射波返回地面，另一部分能量則透過界面繼續向前傳播，再次遇到界面時，又一部分電磁波產生反射返回地面。在電磁波傳播的過程當中，當遇到不同的巖層或巖層的節理發育程度不同時，電磁波的反射系數、衰減系數、以及反射波頻率是不一樣的。雷達天線接收器接收到反射波，并輸送到控制單元，將信號進行顯示，對電磁反射波所帶信息進行分析，就可獲得被探地層的層厚、巖層完整性以及巖層含水情況，具體預報原理如圖1所示。
地質雷達工作時,利用一個天線發射高頻寬頻帶電磁波,另一個天線接收來自地下界面的反射波。一般來說發射天線和接收天線之間距離都很小,甚至可以合二為一。當地層傾角不大時,反射波的全部路徑幾乎是垂直地面的,因此也常把接收到反射波的旅行時間稱為“雙程走時”,在測線不同位置上“雙程走時”的變化就反映了地層的構造形態。而通過多條測線的探測,則可了解場地目標體深部的平面分布情況。通過對電磁波反射信號的時頻特征、振幅特征、相位特征等進行分析,便能了解地層的特征信息。
點測則是將雷達天線固定在掌子面一點，然后發射電磁波，根據天線接收器采集到的電磁波波形進行具體判斷分析。
雷達的探測原理及工作方法見圖1 。
圖 1 雷達的探測原理及工作方法 2 應用實例
文中數據均來自山西省一條隧道 ,筆者將施工預報中遇到的一些典型雷達圖像摘錄進行研究與分析。此次探測儀器為美國勞雷公司生產的 SIR - 20 型地質雷達 ,天線主頻為 100 M Hz 。 2. 1 巖溶發育的雷達圖像
圖 2 顯示測線掌子面開挖后出露巖層為薄至中厚層狀大冶組灰巖 ,層間平直 ,大量粘土充填 ,巖體破碎 ,節理裂隙發育且較多被方解石充填 ,巖體濕潤。
圖 2雷達實測圖像
從圖 2 中可見 4～25 m 范圍內雷達反射波較強 ,波形雜亂無章 , 存在明顯的異常 ,經現場多次測試 ,重復性極好。該地段現場地質情況較差 ,掌子面有大量泥質粘土充填 ,且處于易出現溶蝕的灰巖地段 ,而前方異常區的范圍較大 ,結合現場地質情況和雷達反射波圖像 ,推斷掌子面前方出現溶洞的可能性極高。圖 2 所示異常區內波形雜亂 ,相對介電常數不穩定 ,推斷該溶洞可能為充填型溶洞 ,且充填物質不均勻。施工單位及時采取了短進尺、強支護等避險措施 ,在后期的開挖中也驗證了推斷結果 ,避免了事故的發生。 2. 2 裂隙發育的雷達圖像
圖 3 顯示掌子面開挖后出露巖層為中薄 - 厚層狀灰巖 ,層間泥質充填 ,底部巖體較破碎 ,節理、裂隙發育 ,拱頂處巖體完整性相對較好 ,掌子面滲水 ,巖體濕 潤程度較高。
圖 3 雷達實測圖像
此次探測深度約為 35 m ,從圖 3 中可以明顯看出2～20 m 范圍內 ,反射波同相軸錯斷 ,波形較雜亂 ,反射界面不連續 ,局部雷達波振幅較強 ,推斷該處節理、裂隙發育 ,巖體較破碎 ,有泥質充填現象 ,且局部巖體的濕潤程度較高(即相對介電常數變化較大) ,導致反射波振幅增大。解釋結果與現場掌子面出露情況相符 ,并且在進一步的隧道開挖中也得到了較好的驗證。 3 結語
超前預報應以現場地質調查、鉆孔資料和理論分析為手段重點研究巖溶裂隙發育特征、規律及可能含大流量高壓地下水的構造、裂隙發育規律，建立巖溶地下水流域單元識別，給出在隧洞涌水情況下潛在的流域襲奪或越流補給規律，預測潛在涌水點的分布與隧洞施工期和運營期涌水量及其動態變化。
雷達圖像具有多解性 ,在后期解釋時應與測區實際的地質情況相結合 ,注意排除圖像中的干擾因素 ,才能做出合理的推斷解釋 ,達到準確預報的目的。在隧道開挖過程中 ,掌子面常常參差不齊 ,連續測量時雷達無法貼緊掌子面 ,對后期圖像會造成較大的干擾 ,造成解釋困難 ,在這種情況下最好選擇點測方式 ,如果選用連續測量方式 ,應該盡量對掌子面進行清平。 參考文獻
篇7
我國公路隧道施工主要會遇到以下六種不良地質災害：
（一）塌方。塌方是公路隧道施工中最常見的不良地質災害。塌方是指建筑、山體、路面、礦井、隧道等因非人為因素產生的自然下塌的現象，在公路隧道施工時經常會碰到隧道頂部突然坍塌、隧道壁松動等情況，這種情況輕則產生工程損失，重則傷及施工人員與通行人員的性命，是公路隧道施工中最為危險的不良地質災害。隧道塌方的產生主要是由于山體本身的穩定性不高，且施工人員對隧道的穩定工作沒有做好。
（二）涌水。涌水是公路隧道施工中第二常見的不良地質災害。涌水是指隧道下的地下水極速涌出，從而破壞隧道的現象。涌水的產生主要是由于隧道的施工破壞了山體結構，導致山體壓力不均，使地下水由于壓力過大出現井噴。
（三）偏壓。偏壓是指隧道的兩側對稱位置壓力不均。偏壓的產生主要是因為山體兩側很難保持平衡，導致隧道兩側的負荷量不同，從而使得隧道兩側壓強不同。
（四）巖爆。巖爆是指開挖隧道時，開挖部位周邊的巖石發生爆裂的現象。巖爆的產生主要是因為隧道施工時的爆破打亂了周邊巖石的結構，使脆性巖石發生爆裂。
（五）斷層。斷層是指地殼巖石因受力產生過度的形變，從而引發地殼巖石的破裂且破裂面兩側產生位移的現象。
（六）巖溶。巖溶現象主要出現在山區的溶洞中，巖溶是因為巖體受到巖溶水的腐蝕而產生的。
二、對于不良地質災害的預測方法
（一）塌方的預測方法。塌方盡管是一種突發現象，實際上是有跡可循的。會發生塌方的隧道主要會出現以下現象：一是隧道開挖后隧道頂部的巖石不斷剝落甚至破裂；二是在固定好隧道支架后支架鋼筋出現扭曲變形，并且噴射的混凝土出現破裂脫離的現象；三是測量到的變形速率居高不下，或者變形值突然增大。因此在施工過程中可以經常對施工周邊環境進行覡測，看是否有前文所介紹的現象，以此來預測是否會發生塌方，也可以通過分析測量到的形變速率與形變值進行預測，還可以使用先進的測量方法進行預測，如微地震學測量法、聲學測量法等。
（二）涌水的預測方法。任何隧道多多少少都會存在涌水的問題，涌水的預測關鍵是要對涌水量進行預測。涌水量可以通過建立數學模型、參照其他類似地貌、根據水平衡原理、利用地下水動力公式、使用數值方法進行預測。
（三）偏壓的預測方法。偏壓隧道的預測是最為直觀的，由于偏壓是因隧道兩側的負荷量不同導致的，在隧道施工之前，可以先觀測山體的形態是否近似對稱，若不對稱，則可以采取山體兩側的土壤及巖體進行密度分析，并注意測量山體兩側的壓力值，以此來預測隧道是否會出現偏壓現象。
（四）巖爆的預測方法。公路隧道施工之前可以先使用超前鉆孔對山體進行探測，根據探測的結果分析山體的巖體結構、巖體性質，以此來預測公路隧道施工時是否會發生巖爆。’使用地質雷達、紅外線、巖體電磁輻射監測器也可以達到同樣的效果。除此之外還可以使用微重力法、數值分析法，如塌方預測一樣使用聲學預測法和微地震預測法進行預測。
（五）斷層的預測方法。在公路隧道施工之前應對山體及山體下的地殼迸行斷層探測，斷層可以通過淺層地震勘探、電法勘探、地質雷達和井間層析成像進行探測，并可以結合李四光教授的斷層參數預測預報技術進行斷層預測。
（六）巖溶的預測方法。巖溶的預測要綜合各距離區間的預報結果進行預測，距離在兩百米以上的地質預報可以使用地質素描法、地質作圖法等；距離在三十米至兩百米的地質預報可以使用聲波反射法、深孔水平鉆探法等；距離在三十米以內的地質預報可以使用地質鉆探法、地質素描法、紅外線探測法、地質雷達等。
三、不良地質災害應對措施
（一）塌方的應對措施。公路隧道在施工過程中發生塌方現象時，應及時進行補救，以免導致施工人員的傷亡以及隧道塌方程度變大。對于小型的塌方，應該及時固定隧道支架，重新噴射混凝土，使用臨時支架直至混凝土凝結穩定，及時處理塌方所產生的建筑垃圾。對于大型塌方，應在塌方部分使用鋼拱架進行固定支撐，在鋼拱架外側使用鋼筋網二次加固，并及時快速地處理塌方產生的建筑垃圾，然后分三至四次輸送混凝土形成護拱，在塌方部位完全固定時才可進行下一步公路隧道的施工。
（二）涌水的應對措施。對于涌水的應對措施要分成兩個方面，并且兩個方面要同時進行，一個方面是排水，可以通過鉆孔徘水、導坑排水、井點排水和深井排水排出涌出的地下水；另一個方面是一止水，可以通過注漿止水法進行止水。
（三）偏壓的應對措施。對于偏壓較嚴重的隧道可以采用超短臺階法施工工藝、短臺階預留核心土法、反壓護拱施工方法、減載反壓技術、洞外注漿固結法和護拱技術進行施工。對于一般的偏壓隧道，可以通過加強隧道體的穩定性來抵抗壓強。
（四）巖爆的應對措施。首先，在選取隧道位置時應盡量避開容易產生巖爆現象的位置，在情況不允許的情況下，應該盡量將隧道開挖方向設置成與最大地應力方向平行，除此之外，還要考慮設置合適的隧道形狀以分散地應力。在公路隧道施工時要注意加強隧道體的穩固性，改變圍巖的物理性質，使圍巖變成非脆性巖體，還可以通過鉆孔泄壓法、巷道切割槽縫法等方法分散地應力。
（五）斷層的應對措施。對于出現斷層的隧道，應該通過微震爆破技術、綜合控制爆破技術進行爆破開挖，采用噴錨網聯合支護、鋼架支護與超前支護，通過半斷面微臺階法、上下斷面順序開挖法進行施工。
（六）巖溶的應對措施。對于小型溶洞，可以使用C25噴射混凝土進行填充，對于小型的隱伏型溶洞，應該使用普通混凝土進行注漿；對于中型溶洞，可以采用巖溶管道處治技術進行旅工與治理；對于大型干溶洞，可以采用托梁+板跨方案、鋼管群樁加固方案、樁基托梁方案、填筑方案和跨拱方案。
四、總結
篇8
1復雜地質環境對隧道施工的影響
我國南北跨度大,地質條件復雜,多種地形、地貌共存,而復雜的地質環境往往會對鐵路施工工程帶來較大的困難,不僅會增加施工難度,還會增加施工成本,為了縮短施工路線,提高線路標準,鐵路工程存在很多隧道施工。同時我國經濟發展迅速,交通運輸業發展較快,現代鐵路網基本成熟,在這種情況下要求建設四通八達、縱橫交錯的鐵路網。但鐵路隧道一般建立在高山、河谷附近,地質條件復雜,導致隧道施工難度不斷增加[1]。鐵路隧道施工中,經常出現多種地質問題,如喀斯卡特地質隧道施工中,出現巖溶、突泥涌水問題,活動斷裂層區域隧道施工出現高地溫災害、斷層破碎帶等情況,還有國內的很多隧道建設中,出現偏壓、巖爆、瓦斯爆炸等地質原因導致的施工問題,如不能有效處理這些地質問題,很容易造成不同程度地人員傷亡、機械設備損壞以及人力資源浪費,另外,也會帶來較大的社會經濟損失,由此可見在鐵路隧道中,復雜地質環境會對施工建設帶來高難度性,要想解決隧道施工中的問題,就要對復雜地質環境進行分析,提高施工技術水平。
2復雜地質環境下的鐵路隧道施工技術
復雜的地質環境會對隧道施工質量產生直接影響,因此,做好地質勘測工作極為必要。一般情況下,鐵路隧道的地質勘測由設計單位專業人員負責,主要從以下幾方面開展地質勘測工作:首先,根據中國地貌圖對當地的施工地質進行預測,并著重分析可能出現的相關地質災害或意外事故,事先準備測量儀器,制定簡略方案,對當地隧道建設的實際情況進行可行性分析;其次根據區域地形地貌進行地質探孔布置并打設地質探孔,通過直觀的地質探孔芯樣進行判斷隧道線形范圍內地質狀況;最后根據綜合分析,先確定隧道施工范圍內的破碎帶、巖溶、涌水量、軟弱圍巖等不良地質范圍,確定隧道涌水量,而后綜合確定隧道里程范圍內的圍巖級別,形成設計地質資料[2]。
3超前地質預報
3.1超前地質預報的目的
主要是為了探明地質問題,為隧道施工或者施工設計變更提供參考數據;降低地質災害發生率,提高施工安全性;為編制竣工文件提供地質資料。
3.2超前地質預報工作內容
主要預報斷層界面和的基本情況、山體巖溶的發育情況、地質災害的發展詳情以及含稅構造層的情況,具體包括位置、規模以及性質。
3.3超前地質預報方案
在超前地質預報方案的設計上,綜合應用長短結合、上下對照、定性與定量相結合方法,依據多方法、多頻次相互印證的原則,以此來提高預報方案的精確度。在方案設計上,要考慮隧道施工當地的地層巖性和水文地質,并給分析隧道設計方案的可行性,完善預報方案。超前地質預報方案的設計要堅持因地制宜的原則,隨時根據異常段落進行動態調整。以地質調查法為基礎,以宏觀預報指導微觀預報,長距離預報指導中短距離預報。針對隧道內部可穿越型的溶巖地層段,依據當地地質條件以及施工方案進行合理處理。
4施工技術
在鐵路隧道施工中,還要重視施工技術的應用,要根據不同的地質環境或地質要求,選擇合適的隧道施工技術,做到因地制宜,提高隧道施工的質量與工作效率,減少地質災害的發生,提高隧道施工的經濟效益。不同地質條件下的隧道施工都有不同的注意事項,綜合來看,隧道施工技術主要表現以以下幾方面。
4.1預加固處理技術
加固處理技術包括洞內加固和洞外加固,兩種加固技術的要求以及具體施工都存在較大的不同。預加固處理一般采用注漿進行加固,在實際施工中,要確定合適的加固處理方案。在隧道挖掘中,可以實施地表注漿加固暗挖方案,可以對地質較軟或者是上體破壞嚴重的隧道地表進行注漿固結,而后進行隧道暗挖,這種預加固化處理方式可以提高隧道的自身承載力,改善巖體的物理性質,提高開挖的安全性,并且也可以防止地表水滲透到軟圍巖中,提高施工的安全性。注漿加固處理包括鋼管樁注漿以及帷幕注漿等注漿方式,每一種注漿的時間、注漿順序等都存在差異,在注漿過程中要關注注漿要點,及時做好注漿準備工作。注漿需要設計注漿孔,注漿操作的過程中要嚴格按照操作工藝要求進行注漿,確保各種物質(水泥∶水玻璃∶水∶緩凝劑=1∶1∶2∶0.02)的比例正常,提高注漿質量,縮短注漿時間。
4.2超前支護技術
超前支護技術主要是發揮超前注漿導管以及懸臂支護能力,通過控制小導管來進行支護準備工作,完成支護防加固的要求,并且在隧道拱形開挖過程中,超前支護技術以外廓襯砌,減少對后續施工的影響;超前支護包含超前小管棚、超前大管棚,施工中應控制管棚的外插角,注漿量,確保超前支護效果。
5應用實例
以青藏鐵路西格二線關角隧道為應用實例,該隧道全長32.645km,位居我國已運營鐵路隧道的第一位。設計為單線雙洞,線間距40m,采用鉆爆法施工,共有10座輔助施工斜井。隧道地處青藏高原東北緣,洞(井)口海拔在3400～3800m之間,自然環境極為惡劣,高寒、干旱、缺氧、常冬無夏,極端最低氣溫-36℃。關角隧道地層包含有沉積巖、巖漿巖、變質巖三種,各巖層之間的構造比較復雜,出現不同的斷層共計17條,特別是二郎洞斷裂帶(F3)為區域性深大斷裂,長達2355m,施工難度大,存在軟弱圍巖大變形、突水涌水、圍巖失穩等風險。隧道主要不良地質有洞口淺埋和基底細砂土,斷層及其破碎帶、巖溶、突涌水、高地應力等。關角隧道施工中通過綜合地質預報,查明隧道地質情況,不良地質段施工采用注漿和超前加固等措施,圓滿完成了施工任務。
6結語
為了實現我國經濟的快速發展,滿足現代運輸業的發展需求,要重視現代鐵路隧道的建設。在復雜地質條件下進行的隧道施工工程,要根據地質要求選擇合適的施工技術,相關人員要嚴格按照隧道施工要求靈活運用施工技術,從多方面、多層次地分析復雜地質因素,以此來提高隧道施工的質量和施工安全性,實現完善我國的交通網結構的發展目標。
參考文獻
篇9
1.3施工圖設計階段——詳查工點地質條件通過初步設計階段的各種地質工作，已經基本查明路沿線的地質條件，但是工作深度和廣度還不夠。本階段應詳查工點地質（橋位、隧道、深路塹、高填路堤、陡坡路堤、支擋構造物），進行重要工點1：2000地質測繪。采用調查、測繪、槽探、坑探、鉆探、物探等綜合勘察手段。查明場地巖土體組成、性質、分布以及風化層、不良地質、特殊性巖土等工程地質條件在路線縱橫方向的變化。
1.4施工階段——遵循信息化施工、補充勘察、動態設計原則由于地質條件的復雜性和勘察周期的制約，有些復雜場地（巖溶、破碎帶、巖性縱橫向差異大的地區）或地形困難場地（陡坡、魚塘等）在設計階段難以布置充分的勘察工作量，無法查清場地詳細工程地質條件。在施工期間，可以進行補充勘察，如對巖溶發育區或巖性差異大的場地逐樁鉆探，對原進場困難場地通過施工便道進場鉆探。施工中發現新的地質問題也要補充勘察。應該把施工期間的勘察工作視作設計期間勘察工作的重要補充。
2山區高速公路的質量控制
2.1高填路堤的質量控制控制高填路堤的施工質量主要是確保高路堤的穩定性。高路堤穩定性的影響因素主要有：路基填料、邊坡坡度、地基性質和水文狀況，所以在高路堤填筑時采取的主要質量控制措施為：①設計時，應對高路堤進行穩定性驗算；②高路堤填筑前仔細進行工程地質勘察，徹底處理下臥層確保地質承載能力；③通過試驗檢測選擇適宜的路基填料；④嚴格執行路基施工規范，加強對密實度的控制與檢測；⑤加強對高路堤的沉降觀測與監控；⑥加強高邊坡的超前防護。
2.2橋梁施工的質量控制除了傳統的質量控制外，對橋梁特別是大型橋梁采取施工控制措施。橋梁施工控制是確保橋梁施工宏觀質量的關鍵措施之一，也是橋梁建設的安全保證。大型橋梁施工控制是一個施工量測判別修正預報施工的循環過程，施工控制的最基本要求是確保施工中結構物的安全，其次必須保證結構物的外形和內力狀態符合設計要求。影響橋梁施工控制的因素主要有結構參數、施工工藝、施工監測、結構分析計算模型、溫度變化、材料收縮與徐變、施工管理等，所以，必須建立完善、有效的控制系統才能達到預期的控制目標。
2.3公路隧道的質量控制根據公路隧道建設的實踐，應將隧道開挖及初期支護質量、隧道防排水施工質量、隧道施工監控測量作為主要質量控制目標，公路隧道的質量控制必須重視以下幾個關鍵問題。
2.3.1嚴格實施信息化施工公路長大隧道主要按新奧法設計與施工，新奧法是一種現代先進設計與施工一體化方法，基本特征是采用現場監控、量測信息來確認和修正預設計的依據，并對隧道施工方法、斷面開挖步驟及順序、初期支護參數等進行合理調整。
2.3.2加強隧道地質勘察，超前預報水文地質情況為減少隧道施工的盲目性和事故發生率，保證隧道工程施工的順利進行，應對開挖工作面前方一定距離工程、水文地質條件進行驗證，及時超前預報，有的放矢地采取應對措施。預報內容是盡可能采取各種手段探明前方可能出現的坍塌、冒頂、涌水、溶洞、斷層、瓦斯等地質災害，并分析其對工程施工的影響程度。
2.3.3安全生產，制定險情預案隧道是具有一定危險性的地下工程，必須建立健全一系列安全生產管理制度和組織管理體系，層層檢查落實，每個生產環節都要嚴格遵守國家和行業有關的安全生產法律、法規、標準和規范，確保人員和工程安全。
2.3.4綜合治水隧道病害大多與水有關，隧道施工中防水、治水直接關系到工程質量和隧道的運營安全。公路隧道防排水是一項系統工程，總體上應遵循“以排為主，防、排、截、堵相結合”的綜合治理原則，對地表水、地下水妥善防治。
3山區高速公路的質量監督措施
篇10
一、我國鐵路隧道施工技術概述
隨著我國交通運輸事業的快速發展，鐵路隧道工程越來越多，對鐵路隧道施工技術水平的要求也越來越高，很多隧道需要穿過多種多樣的地質條件，因此，只有不斷加大隧道施工的技術投入力度，組織相關技術人員進行技術攻關，不斷提高鐵路隧道施工技術水平，才能夠適應鐵路運輸事業發展的需要，滿足人們對鐵路運輸的需求，助力社會經濟的發展、具體說來，在鐵路隧道的施工過程中，需要克服各種各樣的復雜地質條件，如巖溶、高地溫、放射性氣體、軟弱破碎帶、特殊巖層、云母片巖等不利于施工的地質條件。如果在隧道施工過程中不能很好地克服這些復雜的地質條件，就可能會導致突泥、涌突水、巖爆、瓦斯爆炸、高地溫災害等一些突發性的災害事故，不僅會降低鐵路隧道工程建設的經濟效益與社會效益，浪費大量的人力、物力、財力，延誤工程的施工工期，甚至會造成人員傷亡，給人們的生命財產安全帶來極大的威脅。
鐵路隧道施工過程中的地質災害具有突發性、多變性、復雜性、危害程度大、危險系數高等特點，因此，解決這些復雜的地質問題是隧道施工過程中的關鍵問題，也是確保隧道施工順利進行的基礎，只有加強復雜地質條件下的鐵路隧道施工技術研究，才能夠促進鐵路隧道施工工程的順利進行，保障人民的生命財產安全，不斷提升鐵路隧道的施工技術水平，促進我國鐵路運輸事業的發展。
二、淺埋偏壓隧道的特點
淺埋偏壓是復雜地質條件的一種，建設淺埋偏壓隧道需要克服這種復雜地質，才能夠避免發生突發性安全事故，確保人們的生命財產安全。為了更好地解決淺埋偏壓隧道中遇到的問題，突破這種不良地質條件的限制，提高鐵路隧道的施工技術水平，我們需要了解淺埋偏壓隧道的特點和淺埋偏壓隧道下的施工要求。淺埋偏壓是一種不利于施工的復雜地質條件，在這種復雜地質條件下施工容易發生地質變形，并且地質變形的幅度通常比較大，往往會在短時間內發生較大的安全事故，對人們的生命財產安全造成極大的威脅。與其他隧道相比，淺埋隧道的埋深相對較淺，其覆蓋層因而也會較淺，這就導致淺埋隧道難以獨立成拱，容易導致地表沉陷或塌方，在施工過程中容易因為地層損失導致地表移動，不僅會對鐵路隧道施工，對周邊環境也會造成極大的危害。一旦在鐵路隧道施工中遇到這樣的地質條件，對支護、開挖、排水、襯砌等施工技術與施工方法都帶來了極大的挑戰，加大了鐵路隧道施工的難度系數。因此，一定要充分認識到這種復雜地質條件的危害性，認清這種地質條件的特點及特性，對可能會發生的各種地質災害做到提前預知，采取積極有效的施工技術與施工方法，制定出有針對性的施工方案，避免發生一些突發性事故。在隧道開挖的過程中，要通過圍巖的地質資料，準確掌握各個地段的地質特點，并定期做好地質變形監測，防止在施工階段發生地質災害。要通過研究圍巖的特點及變形情況，分析圍巖的變形時間與變形規律，制定出正確的施工參數，并根據施工的具體條件對施工參數適時調整，使施工參數更加符合隧道施工的要求，制定出完整的、系統的、科學的施工方案，避免在施工過程中發生地質災害。
三、軟弱圍巖隧道的特點
在明確軟弱圍巖隧道的特點之前，我們需要對隧道圍巖有一定的了解。隧道圍巖是建立在應力的基礎之上的，是指隧道工程中存在應力的那部分巖體，能夠對隧道的穩定性產生很大的影響。不同的地質條件下，圍巖的特點及穩定性都有著很大的不同，因此，我們需要在研究軟弱圍巖隧道之前對各種地質條件進行分析，根據不同的地質特點選擇合理的施工方法，改善圍巖隧道的穩定性，使其能夠產生合理的應力，對施工過程以及施工技術進行科學的管理，提高鐵路隧道施工的經濟效益與社會效益。此外，要根據隧道的地質條件以及具體的施工要求，合理確定圍巖隧道的荷載量，保證隧道的荷載量能夠在隧道結構所能接受的合理范圍內，要對隧道工程的襯砌結構進行合理的分析，掌握好襯砌的種類與尺寸，根據襯砌結構的特點選擇合理的勞動定額，再以此確定圍巖隧道的消耗標準。
根據圍巖隧道的特點，在施工技術方面要不斷加以改進，尤其是隧道周圍的地質判別技術方面。隧道地質判別技術對于施工能否順利進行以及隧道工程的效益都有著非常大的影響，是施工中的一項非常重要的施工技術與施工工序。但是，隧道地質判別技術無論是國內還是在國外，都處于探索和研發的初級階段，這項技術的研究還不夠全面、成熟，很多國內外的地質判別和預測技術主要還是依靠一些地質判別儀器進行零星的預報工作，不夠全面、系統和科學。總而言之，地質判別技術在目前，尚處于一種發展階段，作為地下科學方面的重要組成部分，地質判別技術只有不斷提升技術水平與應用水平，才能夠滿足鐵路隧道施工的要求，形成一系列完善、完整、完備的科學技術體系。
四、隧道施工技術的改進措施
1、加強地質工作
地質條件的復雜是影響隧道施工最重要的因素，要改進隧道施工技術，就要在地質工作方面有所加強。現階段，我國對地質工作研究較少，大部分隧道施工缺乏地質工作這一環節或者只關注地質環境的前期勘探，所以在這方面的工作急需加強。
一般而言，較科學的隧道地質工作應包含三個方面的內容：前期的地質情況預測，施工中圍巖的進一步調查及地質災害監測，探討與圍巖相匹配的施工技術等。前期預測是指在施工前，由專家和隧道工作者運用儀器探測和地面調查等方法，初步了解施工地的地質構造，判斷隧道可建與否以及運用何種施工技術進行鉆探；施工過程中，對巖石的調查和鑒定包括巖層自身結構、受力狀況和巖層周圍的地質狀況，如地下水等，隨著施工進展對其進行深入調查。對地質災害的監測主要是指通過深入隧道，對塌方、突水、瓦斯爆炸等地質災害進行監測，具體內容即是對巖層破碎帶和不穩定的巖溶等進行識別，對地下水位進行監測以及對斷層和煤系地層的確認識別，以保證施工階段的安全性；經一系列識別監測后，在地質狀況相對穩定的情況下，還要尋找與該巖層結構相對應的施工技術，以免在施工中誘發地質災害。我國的地質工作還處于完善階段，加強地質工作，對于鐵路隧道施工的順利開展和降低安全隱患有著重要的現實意義。
2、改進施工技術
在鐵路隧道施工過程中會遇到很多不同的地質災害，如塌方、突水、巖爆以及隨之產生的泥石流等，要確保施工工作的順利、高效開展，除加強地質工作之外，還要采取安全有效的技術措施。總體來看，首先要改進預加固技術，即對相對脆弱和易破碎巖層進行注漿加固，增強其受力能力和穩定性，從而增強施工過程中其抗壓能力，提高安全性；其次要改進支護技術，超前支護，加固施工設備，保障工作人員的生命安全；最后，要改進控制方法，采用自動化監測進行臨空面控制，遠離施工洞口，保障施工安全。以具體防治措施為例：塌方多是由于圍巖脆弱、易破碎，在修建隧道時，可采用提高圍巖的強度和抗壓性的措施進行注漿，利用施工中常用的超前長管棚、超前錨桿及加固注漿、超前小導管注漿等施工措施加以預防；對于瓦斯地層，則需要降低瓦斯壓力，采取鉆孔排放的方式，減輕施工壓力，同時要對其進行安全監測，利用瓦斯測定儀對其進行不間斷地濃度監測，確保施工安全；對于石膏地層和山谷等地下水位較高的地段，或在巖層軟弱、復雜的地質隧道施工過程所引起的滲漏水問題，應采用積極有效的防排水措施予以處理，某些地段還需加強通風，以確保隧道內鐵路運行安全。
結束語
總之,隨著我國經濟的快速發展,國家交通網絡的逐步形成,鐵路覆蓋的面積也快速增長,而針對我國廣袤的地理環境,對復雜地址條件下鐵路隧道施工技術的分析討論顯得格外重要。這對我國的經濟發展以及我國的社會建設有著積極重要的作用,對我國鐵路道路的發展更是具有進步發展的意義。
參考文獻
[1]成飛.關于隧道施工質量控制措施的探討[J].科技資訊，2011年(2).
[2]孫會良,郝建中.《淺談沿黃公路大斷面黃土隧道擴挖施工技術》[J].科技情報開發與經濟,2009(2).
作者簡介
姓名：王斌
篇11
一、數值模型的建立
ADINA軟件提供兩種求解滲流問題的方法，一種是利用多孔介質材料來分析滲流問題。另一種方法是利用滲流方程與溫度方程相同的原理，用溫度場的求解方法（seepage材料），采用熱傳導單元來求解滲流問題得到滲流速度和浸潤面的形狀，本文是采用第二種方法來模擬地下水運移。
隧道正常開挖輪廓邊界尺寸為12.38×10.35m2，本次數值模擬選取隧道右洞斷層帶，隧道埋深80～90m，選取斷層帶里程300米范圍內進行模擬。由地表水位觀測得知，該地區地下水位在地表下5m左右，隧道與地下水位之間的垂直距離約75～80m。建立模型時，豎向從地下水位面開始向下延伸150m，水平向從隧道中心向兩邊分別延伸80m。該里程圍巖類別為Ⅵ級，圍巖密度取2200 kg/m3，滲透系數取5.6x10-4 m/s。初始水頭壓力大小選了150m（1.5MPa），設置為直角三角形不均勻荷載，兩邊對稱設置（見圖一，圖二）
圖一 隧道開挖前ADINA模型 圖二 隧道開挖后ADINA模型
2模擬計算分析與結果
圖三 隧道開挖前、后總水頭等值線云圖
云圖中看到開挖前從1.40 MPa遞減至0.20 MPa，開挖后從1.30 MPa遞減至0.10 MPa。開挖前后，水頭壓力變化的總體趨勢不明顯，開挖后水頭壓力整體減少了0.10 MPa。距開挖區較遠的位置，水頭變化較小。開挖周邊區域，由于隧道開挖，致使地下水從已完成的開挖面流失，水頭壓力明顯降低。在水壓力作用下，地下水從兩側涌向隧道臨空面，主要匯集于兩側拱腰，流速為0.075～0.1m/s，一些地下水自上而下向洞頂滲漏，水量較小，流速在0.05m/s左右。取平均流速0.075m/s，裂隙率為5%，根據公式：Q=vA，估算涌水量為6480m3/d。
二、解析法涌水量估算
采用解析法，即古德曼經驗公式法： 來計算斷層帶的最大涌水，其中滲透系數為5.6x10-4 m/s，通過簡易提水試驗得到，含水層厚度取75m，洞身橫斷面換算成等價圓直徑為10.35m，求得最大涌水量為6566 m3/d，這與數值模擬結果略為相同。
三、結語
通過對比，我們發現adina軟件數值模擬結果與解析法估算涌水量較為接近。模擬結果顯示，隧道易發涌水部位在兩側、頂部三個方向，其中兩側水量較大，流速為0.25～0.4m/d，隧道右線正洞正常涌水量預測值為3504.05 m3/d，最大涌水量預測值為5034.59m3/d，在斷層破碎帶最大涌水量明顯增大，峰值達6566m3/d。
在富水地帶的隧道開挖過程中，短時間內，結合隧道富水段勘察資料和現場實際統計，利用adina數值仿真，可較為準確的預測涌水和突泥不良地質災害發生，有利于我們采取恰當措施，確保隧道安全施工。
參考文獻：
[1]毛正君、楊曉華、王曉鐘.2012.烏鞘嶺地區高速公路沿線地質災害發育特征及防治措施[J].水土保持研究.19（1）202～205
篇12
1、隧道涌水問題現狀
隧道工程是一項技術復雜涉及學科眾多的學科，目前在隧道施工過程中遇到的涌水地質災害問題日趨突出，被勘察設計部門列為隧道修建過程中必須首先考慮的重點問題之一。解決這一問題的關鍵之處在于，做好隧道修建過程中可能的涌水段的識別、涌水原因的分析以及提出行之有效的治理措施。
在隧道掘進施工過程中如果發生涌水，不僅惡化作業環境，影響隧道的正常施工，還會致使掌子面圍巖強度和穩定性降低，給鋼絲網片鋪設、架設拱架、噴射初襯混凝土等施工帶來困難，特別是在涌水量非常大，水頭壓力非常高的情形下，安全事故、質量事故發生的概率成倍的增長。在隧道的施工建設過程中涌水造成的影響集中表現為以下幾個方面：掌子面發生坍塌，危及施工安全；隧道內大面積積水，施工設備被淹沒，無法正常使用；圍巖中的松散物質被涌水帶出，形成突泥或泥石流，埋沒隧道；涌水長時間侵蝕圍巖，降低圍巖強度和穩定性；長時間涌水造成地表水源干枯，影響周圍居民的正常生產、生活；地下水大量流失造成地面塌陷、地表開裂。
自2010年9月21日烏鞘嶺隧道正式到了VI級圍巖施工，由于受到涌水、突泥等地質災害的影響，比較大的暫停工就發生了10余次，掌子面在166天了才掘進了196米，每天掘進平均不到1.2米，工期嚴重延誤，成為各級部門關注的重中之重。為了保證總工期目標的順利實現，必須對涌水、突泥等地質問題做非常深入系統的研究，并且提出為之有效的防治措施，從而在理論和技術方面為烏鞘嶺隧道施工的順利進行提供強有力的支撐。另外，隨著理論研究的不斷深入以及實踐經驗的不斷豐富，我國地層較為復雜的山嶺地區，很多已經規劃好的，但是由于技術條件欠缺而不能修建的隧道工程，也將逐漸啟動實施計劃，因此，此研究結果也會為今后類似地區或者類似條件下的隧道修建提供寶貴的經驗。
2、烏鞘嶺隧道涌水特征
烏鞘嶺隧道地處于祁連山區，該地區海拔高度約為3000m，常年氣候干燥寒冷，風沙很大，日照時間長，紫外線輻射強烈，晝夜溫差很大，熱量損失速度快，降雨量非常少，而且降雨時間分布不均勻，根據《甘肅省武威市祁連山地區森林資源調查報告》 ，烏鞘嶺隧道從祁連山國家自然保護區橫穿而過，祁連山地區以山地草原為主，在烏鞘嶺隧道南邊的山坡上最為明顯，主要以段花針茅和克氏針茅較為常見，除此之外，還包括一小部分的芨芨草和寒地蒿等植物，在局部地區還會發現數量稀少的喬疏木，主要有鬼箭錦雞兒、黃委陵菜等。
烏鞘嶺隧道涌水段Ⅵ級圍巖里程為YK2390+220～YK2389+890 和ZK2389+940～ZK2390+240 ，通過F4斷層及其影響帶（詳見圖2.1）。該斷層是烏鞘嶺斷褶皺帶的南緣斷裂，地表擺動線度較大，斷層明顯控制了第四系地貌，測繪范圍內地表均被第四系堆積層覆蓋，沿斷裂見斷層泉水溢出，是一條早～中更新世斷裂，烏鞘嶺隧道洞身約在馬蓮臺公路里程YK2389+900～YK2390+100附近呈交80°夾角穿過了該擠壓破碎帶。斷層走向85°～120°，傾向55°～70°，斷層破碎帶寬150～500m。
圖2.1 烏鞘嶺隧道圍巖地質縱斷面圖
3、烏鞘嶺隧道涌水原因分析
隧道在掘進過程中，遇到圍巖結構比較松散或者破碎，再加上開挖方式不合理，支護結構閉合不及時，極有可能發生塌方，常會遇到的危險結構有：巖體松散段、軟弱夾層段、斷層破碎段等，如果軟弱破碎圍巖中富含大量地下水，或者圍巖裂隙非常通透，與隧道上部地表水或地下暗河相連通，則在隧道開挖時，地下水或地表水會通過裂隙突然涌進隧道。隧道在掘進過程中，會出現很多不可預見的因素，最終導致隧道周邊圍巖及掌子面坍塌或發生涌水、突泥等地質災害，從工程地質方面分析，這些不確定因素包括：隧道周邊圍巖的性質、巖石的構造、地應力、地表水的補給、地下水的運移規律等，在隧道開挖時，以上諸多因素共同作用，最終導致隧道圍巖失去穩定性，發生坍塌或涌水。
隧道斷層帶發生涌水的原因與隧道開挖區的水文地質環境有著密切的關系，例如隧道周邊的水源補給條件、周邊圍巖的存儲條件、斷層裂隙之間的聯通條件等。
4、結語
（1）烏鞘嶺隧道在通過F4斷層后，掌子面涌水量突然猛增至6000m3/d左右，有時甚至達到8000m3/d，涌水常發生在掌子面靠近拱腰處，出現突然，涌水量大，持續時間長，常帶動散碎圍巖傾瀉而出，形成泥石流現象。
（2）隧道斷層帶涌水與隧道開挖區的水文地質環境有著密切的關系，經分析，烏鞘嶺隧道斷層帶發生涌水的原因主要有以下三點：
①補給水源
烏鞘嶺隧道周邊無小溪、河流、湖泊、池沼等水源，地下也無暗河存在，地下水的來源主要是大氣降水，隧道所在區域雖然氣候干燥、降雨較少，年平均降雨量僅為400mm左右，但是，涌水塌方段剛好位于山體低洼地帶，形成很大的匯水區，降雨及遠山地表水均可匯集于此。
②存儲條件
斷層段巖體受反復地質運動的影響，地質構造極為復雜，受兩邊巖體擠壓和多次豎向拉伸作用影響，巖石破碎，透水能力強斷，裂隙空間大，地下水在該區域運移通暢，儲存空間廣泛。
③連通條件
隧道涌水段山體中斷層帶及其影響帶內劈理、揉皺等次級構造較發育，透水性強，且山體內這些斷層、相互交接，部分互通向上延伸于地表，向地下延伸極遠，深于隧洞所在部位，形成隧道與地表水之間連通的通道，使地下涌水得到源源不斷的補充。
參 考 文 獻
[1] 毛正君、楊曉華、王曉鐘.2012.烏鞘嶺地區高速公路沿線地質災害發育特征及防治措施[J].水土保持研究.19（1）202~205
[2] 蔣樹屏.我國公路隧道建設技術的現狀及展望[J].國際隧道研討會暨公路.第Z1期
篇13
Application of the TSP geological forecast method in Yuelongmen mountain tunnel
Gao Yong1
(1. China Railway nineteen Bureau Group seventh high-rise Co. Ltd., Zhu Hai, 519020,China)
Abstract: Hydrogeological and engineering geological conditions of tunnels, in karst-developed areas, are always highly changing and complex. In engineering investigation work, it is difficult to prove positions, sizes and properties of bad natural geological bodies, which may induce geological hazards in the course of construction. In order to avoid security accidents triggered or produced by rough construction such as water flush, mud ( sand) rush, collapse etc, it is urgent to do research on the predictions of bad natural geological bodies in the construction period. TSP can effectively predict positions, sizes and properties of bad natural geological bodies which are located 100~ 150 m ahead of the tunnel working face. Using TSP geological forecast technology to probe Yuelongmen tunnels, several TSP forecast examples of the railway tunnel in a karst zone were thoroughly analyzed, the exact responses of underground river and karst caves were established, and the distinguishing rule was obtained. Future work for similar geological forecasts could be guided to some extent.
Key words: TSP; karst tunnel, karst caves;
0前言
隨著我國基礎建設的步步展開，作為基礎建設中的重中之重，鐵路隧道的數量正在迅速增加，施工的難度相應也越來越大。在山嶺隧道的施工經常遇到危害主要表現在以下個方面: 突水、涌泥、洞穴充填物及坍塌、洞頂地表塌陷。這些都與施工過程中遇到的不良地質體有直接的聯系. 所以在巖溶區山嶺隧道的施工過程中，對于各種不良地質體的預報對隧道安全施工有著舉足輕重的作用.縱觀隧道的修建歷史, 開挖可能遇到的施工地質災害的超前預報和控制技術是制約長大隧道發展的關鍵因素之一[1]. 我國從80年代以來, 在大秦線軍都山隧道、京廣線大瑤山隧道、朔黃線長梁山隧道、南昆線米花嶺隧道、西康線秦嶺隧道, 渝懷線圓梁山隧道等工程中, 開展了超前地質預報的研究工作, 積累了一定的經驗, 預報準確度達到了70% ~90%[2]。目前國內外, 長期超前地質預報主要采用TSP 隧道地震法或淺層地震儀等儀器探測等方法,短期超前地質預報主要采用地質雷達探測和掌子面編錄預測法等方法[3]. 超前地質預報作為隧道信息化動態設計和施工不可或缺的部分, 已經得到了工程界的廣泛認同.
1TSP法基本原理簡介
TSP（Tunnel Seismic Prediction ahead）法，即隧道前方地震預報或超前地質預報，它的基本原理如下：在隧道掌子面附近邊墻一定范圍內布置激發孔，通過在孔中人工激發地震波，所產生的地震波以球面波的形式在隧道圍巖中傳播，當圍巖波阻抗發生變化時（例如遇巖溶、斷層或巖層的分界面），一部分地震波將會被反射回來，另一部分地震波將會繼續向前傳播。反射的地震波由高精度的接收器所接收并傳遞到主機形成地震波記錄。
圖1TSP法工作原理示意圖
地震波在巖層中傳播類似于幾何光學中光的傳播, 仿照幾何光學研究地震波運動學, 可以把光學中的惠更斯原理( 波前原理) 、費馬原理( 射線原理) 和斯奈爾定律( 反射一折射定律) 引用到地震勘探領域中來.。在成果解釋中, 以P 波資料為主對巖層進行劃分, 結合橫波資料對地質現象進行解釋。縱波波速計算公式如下：
（1）
式中: L 1 為震源到傳感器的距離( m) ; T1 為直達縱波的傳播時間( s) .
已知地震波的傳播速度就可以通過測得的反射波傳播時間推導出反射事件與接收傳感器的距離以及與隧道開挖掌子面的距離, 即產生反射事件地質體的位置, 反射波傳播時間計算公式如下：
（2）
式中: T2為反射波傳播時間( s) ;
L 2 為爆破孔到反射事件的距離( m) ; L 3 為傳感器到反射事件的距離( m)
接收到的地震信號包括入射波遇到反射界面返回傳感器的時間信息和反射系數等振幅信息. 通過對每個反射界面入射波、反射波和透射波的分析, 可以得出產生反射事件的地質體的性質和規模. 其中, 最主要的參數為反射事件的反射系數和透射系數如下：
（3）
（4）
式中: Ad 為入射波振幅; Ar 為反射波振幅;At 為透射波的振幅;R 為反射系數;T 為透射系數.
為了更好的為隧道建設服務, 降低地質災害的發生概率, 減少損失, 在對前人研究成果不斷總結提煉的基礎上, 結合筆者具體的預報工作和判識經驗,總結出TSP 對不良地質的判識原則如下:
( 1) 2D 結果圖中橫波速度下降, 縱波速度略微上升或者下降;
( 2) 深度偏移圖中有較強的負反射, 而且反射面后一段距離內反射面較少;
( 3) 對于未充填型干溶洞及儲運水溶洞, 兩側巖體強度較高和完整性較好的反應, 充填型溶洞需另加研究.
( 4) 對反射層瀏覽中溶洞壁反射信號的強度進行數據對比, 其橫波強度要大于縱波[4-6].
2應用實例
2.1工程概況
躍龍門隧道穿越安縣、茂縣兩個地區，隧道進口位于安縣茶坪鄉金溪溝附近，隧道出口位于茂縣土門鄉土主廟附近。本隧為雙洞分修隧道，左、右線線間距為29.999～62.493m，設計為單面上坡，隧道最大埋深約1445m。隧道左線進口里程D2K91+004，出口里程DK110+985，左線全長19981m，其中進口段雙線車站隧道573m，車站隧道單雙線過渡段63m，單線隧道19345m；左線隧道軌面高程為981.482~1327.751m。右線進口里程YD2K90+999，出口里程YD2K111+041，右線全長20042m。
2.2儀器設備
TSP203 Plus儀器主要由三分量檢波器、記錄單元及起爆裝置組成。三分量檢波器用來接收地震波信號；記錄單元將接收到的地震波信號進行放大、模數轉換和數據記錄，同時還進行測量過程控制；起爆裝置則用于引爆電雷管和炸藥,人工激發地震波。
2.3觀測系統
在隧道右線正洞YD2K91+859的左邊墻和右邊墻位置分別布置一個地震波信息接收孔，孔徑為50mm，孔深均約1.8m,孔高約1.8m；在YD2K91+875～+909段的左邊墻，按約1.5m的間距布置24個激發孔分別激發地震波，孔徑約45mm，孔深約1.5m，每個激發孔向下傾斜約10º；每個激發孔裝填的藥量約100g。
2.3 預報結果及分析
表1超前地質預報解釋成果表
躍龍門隧道1橫正洞右線大里程方向
設計里程范圍 設計地質情況 預報圍巖級別 預報里程范圍預報 預報地質情況 預報圍巖級別
YD2K91+914~
YD2K92+206 測區屬構造剝蝕中～高山地貌，隧道洞身穿越寒武系下統清平組粉砂巖、磷灰巖、石炭系下統總長溝群灰巖、二疊系下統灰巖。巖體總體上比較破碎，節理裂隙發育，穩定性差。段內以富水可溶巖為主，水量大。 Ⅲ級 YD2K91+914~
+988 預報里程段圍巖較破碎，巖質較硬，節理裂隙較發育，局部含泥砂質夾層，局部含少量水，預報圍巖級別為Ⅳ級，其中結合TSP速度圖譜分析，D2K91+930～+965段圍巖條件相對變差，節理裂隙發育，溶蝕裂隙較發育，巖溶弱發育，含水（推測呈局部滴水狀）。受其影響該段圍巖穩定性較差，提請施工時注意加強支護防止坍塌，并對D2K91+930～+965段采用鉆探法對圍巖破碎程度及含水量進行核實，雨季注意水量變化。 Ⅳ級
YD2K91+988~ YD2K92+206
預報里程段圍巖較完整～較破碎，巖質硬，節理裂隙少量發育，無水或含少量水，應注意雨季水量變化。 Ⅲ級
整個預報里程段主要通過灰巖段。段內巖體較破碎，節理裂隙較發育，圍巖穩定性較差，其中D2K91+930～+965段圍巖條件較差，圍巖含水，提請施工單位在該里程段施工過程中應特別注意該段圍巖情況，及時支護，以防止工程地質災害的發生，并特別注意采用鉆探法對該段圍巖含水量進行核實。
整個預報里程段施工中易產生塌方、拱部掉塊等地質災害（應特別注意D2K91+930～+965段圍巖情況）。施工過程中應采用超前鉆探和加深炮孔法作進一步的探測，同時應短進尺、多循環、弱爆破、加強支護防止坍方、沉陷及漏水等工程地質問題發生，確保工程及施工安全。
圖2 TSP法反射層位及物理力學參數成果圖
3 結 論
本文應用TSP203超前地質預報系統對隧道掌子面前方的圍巖進行了預報，從預報提取出的成果和實際開挖的地質情況相對比發現，預報的效果是比較理想的，主要得出以下結論：
（1）TSP隧道地震預報技術是目前最先進的物探方法之一，特別是在等長寬比很大的山嶺隧道中預報距離長，操作簡單，成果豐富，對施工影響小。
（2）TSP預報可以給施工帶來時間和空間的超前性，幫助施工人員對掌子面前方地質有較準確地了解，從而有效的減少塌方，涌水，突泥等地質災害的發生。
（3）TSP預報系統可以對隧道掌子面前方圍巖的工程地質情況有比較準確的預報和探測，具體包括：①軟弱夾層的分布；②斷層及其影響帶；③破碎、裂隙發育帶；④含水情況；⑤巖溶；⑥圍巖類別及巖性變化等。
參考文獻
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