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隧道掘进超前地质勘探预报技术的探析

分类:地理论文   更新:2016/8/11   来源:本站原创

    在隧道工程建设施工过程中,通常会面临各种不同类型的地质条件,大大增加了隧道正常建设施工的难度。隧道掘进超前地质勘探技术能够准确探测施工地段的地质情况,在隧道掘进正式施工前准确预报地质条件,为隧道建设施工提供科学、有效的数据支持,确保隧道掘进施工的正常工作进度,防止发生施工安全事故,有利于隧道建设工程的顺利进行。

    1 隧道掘进超前地质勘探预报技术主要分类

    1.1 长期超前地质勘探预报

    长期超前地质勘探预报技术主要采用断层参数预测法、仪器探测法和地面地质调查法进行勘探预报,超前地质预报距离最远能够到达 500 m 左右。长期超前地质勘探预报技术主要针对的是不良地质环境的位置、性质、宽度和受影响隧道地段的距离。通过勘探不同种类的地质条件及其影响范围,预报施工地段的围岩类别、地下水状态和工程建设施工受到的影响。长期超前地质预报技术主要是在隧道掘进前简单确定施工前方大致的地质条件,有利于相关决策人员提前了解围岩类别和地质条件变化,重点处理围岩类别低的地段,在正常施工地段加速掘进,从而提高隧道掘进施工速度。长期超前地质勘探预报技术主要是在隧道中连续预报地质情况,预报精确度比较高。

    1.2 短期超前地质勘探预报

    短期超前地质勘探预报技术是根据长期超前地质勘探预报的结果进行深入预报工作,主要勘探方法包括地质雷达法和掌子面编录预测法等,预测距离最远可达 30 m 左右,能准确勘探施工前方 30 m 范围内的围岩等级和地质条件,全面预报掌子面周围的不良地质分布情况、隧道的围岩等级、地下水情况和对隧道掘进的具体影响,大致确定出施工地段可能发生的地质灾害。短期超前地质勘探预报技术主要适用于不良地质条件分布比较广泛、隧道结构复杂的施工地段。

    1.3 其他分类

    根据隧道探测原理,主要分为地球物理探测法,包括陆地声呐法、红外探水法、隧道地震超前预报方法、地质雷达法和水平声波剖面法;钻孔探测法,主要包括超前水平钻机、超深风钻孔和超前钻机等;其他方法主要包括断层参数预测技术、超前导坑法和掌子面地质编录预测技术。

    2 隧道掘进超前地质勘探预报技术

    2.1 钻孔探测法

    2.1.1 超前钻机在隧道掘进施工过程中,通过隧道掘进机中的超前钻机和超前地质探测仪,可以准确预报施工地段的超前地质情况,同时根据施工地段的岩石裸露情况、掘进参数的变化情况和掘进过程中出现的异常情况,综合分析判断超前地质情况,从而采取有效的处理措施,确保隧道掘进机的顺利运行。超前钻机的经济成本比较高,施工时间较长,因此适用于短距离的超前地质预报工作。

    2.1.2 超前水平钻超前水平钻在隧道掘进超前地质勘探预报中的应用比较广泛,能够根据超前水平钻的钻头压力、岩心编录、钻速、涌水和漏水情况以及转动力矩等多方面参数建立准确的超前地质综合柱状图,能够实现连续取芯,具有较快的钻进速度;同时,可以通过双重管钻进、反循环冲洗钻进和套管护壁方法解决超前水平钻施工过程中出现的埋钻、卡钻等情况,能够提高水分含量较多的施工地段超前勘探工作的准确性,避免隧道内发生泥石流灾害。超前水平钻操作工作量较少、预报距离长,而且工作条件比较好。

    2.1.3 超深风钻孔超深风钻孔是通过钻孔台车在钻炮眼前钻 15 m 长的孔,然后根据推力、旋转力矩、返水量、浓度变化、钻速、转速、给水量、返水颜色等,配合切面图、素描图、剖面图和掌子面观察情况,准确预报施工前方的不良地质条件,可以利用最小施工进尺实现控制范围的最大化。超深风钻孔操作简单、预报准确性高、施工时间少。

    2.1.4 超前钻孔取芯法采用取芯钻机钻

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