CN109736796B - 一种加深炮孔超前探测机构及其预报方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种加深炮孔超前探测机构及其预报方法，属于隧道施工技术领域，本发明能够为不同地质灾害分级的超前预报，包括火成岩区隧道、碎屑岩区隧道以及溶岩区隧道的超前预报，进行加深炮孔后，与超前钻探相比，具有设备轻便、探测时间短、易于多孔同时进行探测的优点，与中、长距离超前钻探结合使用，可取到高效、适用的效果。采用风枪对部分炮孔进行加深，根据钻进情况确定掌子面前方及周边地质情况的一种超前探测方法，适用于各种地质情况下隧道超前地质预报，尤其适用于岩溶发育区。
Description
技术领域
本发明涉及隧道施工技术领域，具体是涉及一种加深炮孔超前探测机构及其预报方法。
背景技术
随着经济的飞速发展和道路施工技术的不断提高，针对隧道施工过程中的不同地质灾害分级，隧道实施超前预报目的如下：
1、地质预报工作可进一步查清因前期地质勘察工作的局限而难以探查的、隐伏的重大地质问题，根据掌握的地质灾害前兆和超前预测预报地质灾害，及时改进施工方法，调整施工工艺，确定防灾预案，进而指导工程施工的顺利进行。
2、地质预报工作可降低地质灾害发生的机率。
3、通过开展地质预报工作，为变更设计提供地质依据。
其中，隧道地质灾害分级为：
1、根据地质灾害对隧道施工安全的危害程度，分为以下四级：
A级：存在重大地质灾害的地段，如大型岩溶洞穴，可溶岩与非可溶岩接触带，软弱、破碎、富水、导水性良好的断层破碎带，特殊地质地段，重大物探异常地段，大型、特大型涌水涌泥地段，诱发重大环境地质灾害的地段以及高地应力、人为坑洞等。
B级：主要针对中、小型涌水涌泥地段，较大物探异常地段，断裂带等。
C级：主要针对水文地质条件较好的碳酸盐岩及碎屑岩地段，发生涌水涌泥的可能性较小。
D级：非可溶岩地段、小型断层破碎带，发生涌水涌泥的可能性极小。
为了能够对不同地质灾害分级的超前预报，也为了能够实现设备轻便、探测时间短、易于多孔同时进行探测的优点，能够根据钻进情况确定掌子面前方及周边地质情况掌握，适用于各种地质情况下隧道超前地质预报，尤其适用于岩溶发育区的探测需求，需要提供一种加深炮孔超前探测机构及其预报方法，旨在解决上述问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种加深炮孔超前探测机构及其预报方法，以解决上述背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种加深炮孔超前探测机构，包括超前地质钻孔和加深炮孔两部分组成，超前地质钻孔采用超前地质钻探对碎屑岩隧道、火成岩隧道、岩溶隧道进行探测预报；加深炮孔为采用风枪钻孔确定掌子面前方及周边地质进行超前探测，对碎屑岩隧道、火成岩隧道、岩溶隧道进行探测预报。
作为本发明进一步的方案，进行超前地质钻孔时，碎屑岩隧道，地质复杂、较复杂地段，每循环布置1孔中～长距离超前水平钻孔贯通探测；地质简单或中等复杂地段，在物探异常地段布置1孔中距离超前水平钻孔，遇煤层时，增加1～2孔超前钻孔详细探测获取煤层、瓦斯相关参数；
火成岩隧道，地质复杂、较复杂地段，每循环布置1孔中～长距离超前水平钻孔贯通探测；地质简单或中等复杂地段，在物探异常地段布置1孔中距离超前水平钻孔，遇古风化壳时，根据古风化壳的规模大小及富水情况参照岩溶隧道预报方案进行超前钻探预报设计；
岩溶隧道，水压高、岩体破碎、重大物探异常、存在岩溶管道或溶腔、突水突泥灾害严重的岩溶地质条件复杂地段，采用3～5孔超前钻探；水压低、溶腔规模较小、涌水涌泥灾害较小的岩溶地质条件较复杂地段，采用1～3孔超前钻探；岩溶连通性差、小型溶腔等地质条件中的复杂地段，采用1孔超前钻探；仅发育溶蚀裂隙、溶孔的岩溶地质条件简单地段超前钻孔根据物探探测成果仅在异常地段布置，孔数1孔。
作为本发明进一步的方案，进行加深炮孔时，碎屑岩隧道，地质复杂、较复杂地段，每循环布置3～5孔加深炮孔；地质中等复杂地段，每循环布置3孔加深炮孔；地质简单地段，每循环布置1孔加深炮孔；
火成岩隧道，地质复杂、较复杂地段，每循环布置3～5孔加深炮孔；地质中等复杂地段，每循环布置3孔加深炮孔；地质简单地段，每循环布置1孔加深炮孔，遇古风化壳时，根据古风化壳的规模大小及富水情况参照岩溶地段加深炮孔探测方案进行预报设计；
溶岩隧道，水压高、岩体破碎、重大物探异常、存在岩溶管道或溶腔、突水突泥灾害严重的岩溶地质条件复杂地段，采用9～12孔加深炮孔；水压低、溶腔规模较小、涌水涌泥灾害较小的岩溶地质条件较复杂地段，采用7孔加深炮孔；岩溶连通性差、小型溶腔的地质条件中等复杂地段，采用5孔加深炮孔；仅发育溶蚀裂隙、溶孔等岩溶地质条件简单地段，采用3孔加深炮孔。
一种加深炮孔超前探测机构的预报方法，为不同地质灾害分级的超前预报，包括火成岩区隧道、碎屑岩区隧道以及溶岩区隧道的超前预报，如下：
一、火成岩区隧道超前地质预报
1、地质复杂地段的超前地质预报
①地质素描每施工循环一次；
②长距离弹性波反射法每100m一次；
③长距离超前钻孔1孔贯通；
④加深炮孔3～5孔贯通；
⑤水文地质监测：超前钻孔、重要出水点、集中汇水点、重要井泉均进行水量监测，每天一次，水量变化时，加密频次；每个超前钻孔不少于一次水压监测；降雨量监测连续进行，每天记录日降雨量；
2、地质较复杂地段的超前地质预报
①地质素描每施工循环一次；
②长距离弹性波反射法每100m一次；
③中距离超前钻孔1孔贯通；
④加深炮孔3孔贯通；
⑤水文地质监测：超前钻孔、重要出水点、集中汇水点、重要井泉均进行水量监测，每天一次，水量变化时，加密频次；每个超前钻孔不少于一次水压监测；降雨量监测连续进行，每天记录日降雨量；
3、地质中等复杂地段的超前地质预报
①地质素描每施工循环一次；
②存在断层地段长距离弹性波反射法探测，每100m一次；
③物探异常地段中距离超前钻孔1孔贯通；
④加深炮孔3孔贯通；
⑤水文地质监测：超前钻孔、重要出水点、集中汇水点、重要井泉均进行水量监测，每天一次，水量变化时，加密频次；每个超前钻孔不少于一次水压监测；降雨量监测连续进行，每天记录日降雨量；
4、地质简单地段的超前地质预报
①地质素描每30～50m一次，地质条件变化时每循环一次；
②存在断层、节理密集带等地段长距离弹性波反射法探测，每100m一次；
③物探异常地段中距离超前钻孔1孔贯通；
④加深炮孔1孔贯通；
二、碎屑岩区隧道超前地质预报
1、地质复杂地段的超前地质预报
①地质素描每施工循环一次；
②长距离弹性波反射法每100m一次；
③在富水地段采用高分辨率直流电法探测，每次探测距离不超过80m；
④中～长距离超前钻孔1孔贯通探测；
⑤加深炮孔3孔贯通；
⑥水文地质监测：超前钻孔、重要出水点、集中汇水点、重要井泉均进行水量监测，每天一次，水量变化时，加密频次；每个超前钻孔不少于一次水压监测；降雨量监测连续进行，每天记录日降雨量；
2、地质较复杂地段的超前地质预报
①地质素描每施工循环一次；
②长距离弹性波反射法贯通探测，每100m一次；
③异常地段中距离超前钻孔1孔探测；
④加深炮孔3孔贯通探测；
⑤水文地质监测：超前钻孔、重要出水点、集中汇水点、重要井泉均进行水量监测，每天一次，水量变化时，加密频次；每个超前钻孔不少于一次水压监测；降雨量监测连续进行，每天记录日降雨量；
3、地质中等复杂地段的超前地质预报
①地质素描每施工循环一次；
②存在断层地段长距离弹性波反射法探测，每100m一次；
③物探异常地段中距离超前钻孔1孔探测；
④加深炮孔3孔贯通探测；
⑤水文地质监测：超前钻孔、重要出水点、集中汇水点、重要井泉均进行水量监测，每天一次，水量变化时，加密频次；每个超前钻孔不少于一次水压监测；降雨量监测连续进行，每天记录日降雨量；
4、地质简单地段的超前地质预报
①地质素描每30m一次，地质条件变化时每循环一次；
②存在断层等地段长距离弹性波反射法探测，每100m一次；
③物探异常地段中距离超前钻孔1孔探测；
④加深炮孔1孔贯通；
三、溶岩区隧道超前地质预报方案
1、地质复杂地段的超前地质预报
①地质素描每施工循环一次；
②长距离弹性波反射法每100m一次；
③在地面地质勘察的物探异常体、溶岩与碎屑岩岩层分界面、洞内长距离探测异常等，采用地质雷达超前探测，每次探测距离不超过30m；
④中～长距离超前钻孔1孔贯通探测；
⑤物探异常带中距离超前钻孔2～3孔；
⑥加深炮孔9～12孔贯通；
⑦水文地质监测：超前钻孔、重要出水点、集中汇水点、重要井泉均进行水量监测，每天一次，水量变化时，加密频次；每个超前钻孔不少于一次水压监测；降雨量监测连续进行，每天记录日降雨量；
2、地质较复杂地段的超前地质预报
①地质素描每施工循环一次；
②长距离弹性波反射法每100m一次；
③在地面地质勘察的物探异常体、溶岩与碎屑岩岩层分界面、洞内长距离探测异常等，采用地质雷达超前探测，每次探测距离不超过30m；
④中～长距离超前钻孔1孔贯通；
⑤加深炮孔7孔贯通；
⑥水文地质监测：超前钻孔、重要出水点、集中汇水点、重要井泉均进行水量监测，每天一次，水量变化时，加密频次；每个超前钻孔不少于一次水压监测；降雨量监测连续进行，每天记录日降雨量；
3、地质中等复杂地段的超前地质预报
①地质素描每施工循环一次；
②长距离弹性波反射法每100m一次；
③异常地段中～长距离超前钻孔1孔探测；
④加深炮孔5孔贯通；
⑤水文地质监测：超前钻孔、重要出水点、集中汇水点、重要井泉均进行水量监测，每天一次，水量变化时，加密频次；每个超前钻孔不少于一次水压监测；隧道洞身下穿地表水汇集下渗区域时，进行降雨量监测，每天记录日降雨量；
4、地质简单地段的超前地质预报
①地质素描每10m一次，地质条件变化时每施工循环一次；
②长距离弹性波反射法每100m一次；
③异常地段中距离超前钻孔1孔；
④加深炮孔3孔贯通；
⑤水文地质监测：超前钻孔、重要出水点、集中汇水点、重要井泉均进行水量监测，每天一次，水量变化时，加密频次；每个超前钻孔不少于一次水压监测；隧道洞身下穿地表水汇集下渗区域时，进行降雨量监测，每天记录日降雨量。
一种所述的加深炮孔超前探测机构在隧道施工中的应用。
综上所述，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
本发明的加深炮孔超前探测机构及其预报方法，超前地质钻探适用于隧道内各种地质问题的探测预报，进行加深炮孔后，与超前钻探相比，具有设备轻便、探测时间短、易于多孔同时进行探测的优点，与中、长距离超前钻探结合使用，可取到高效、适用的效果。采用风枪对部分炮孔进行加深，根据钻进情况确定掌子面前方及周边地质情况的一种超前探测方法，适用于各种地质情况下隧道超前地质预报，尤其适用于岩溶发育区。
为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本发明进行详细说明。
附图说明
图1为发明中火成岩区地质复杂地段的超前地质预报示意图。
图2为发明中火成岩区地质较复杂地段的超前地质预报示意图。
图3为发明中火成岩区地质中等复杂地段的超前地质预报示意图。
图4为发明中火成岩区地质简单地段的超前地质预报示意图。
图5为发明中碎屑岩区地质复杂地段的超前地质预报示意图。
图6为发明中碎屑岩区地质较复杂地段的超前地质预报示意图。
图7为发明中碎屑岩区地质中等复杂地段的超前地质预报示意图。
图8为发明中碎屑岩区地质简单地段的超前地质预报示意图。
图9为发明中可溶岩区地质复杂地段的超前地质预报示意图。
图10为发明中可溶岩区地质较复杂地段的超前地质预报中示意图。
图11为发明中可溶岩区地质中等复杂地段的超前地质预报示意图。
图12为发明中可溶岩区地质简单地段的超前地质预报示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
本实施例中，一种加深炮孔超前探测机构，包括超前地质钻孔和加深炮孔两部分组成，其中，超前地质钻孔为：
采用超前地质钻探适用于隧道内各种地质问题的探测预报，钻孔孔数、间距、深度、偏角等要素应根据隧道地质复杂程度和预报对象的特点设计确定。预报过程中，应根据预报成果及时修改隧道地质复杂程度分级并调整超前地质钻探。
1、碎屑岩隧道：地质复杂、较复杂地段，每循环可布置1孔中～长距离超前水平钻孔贯通探测；地质简单或中等复杂地段，可在物探异常地段布置1孔中距离超前水平钻孔。遇煤层时，应增加1～2孔超前钻孔详细探测获取煤层、瓦斯相关参数。
2、火成岩隧道：地质复杂、较复杂地段，每循环可布置1孔中～长距离超前水平钻孔贯通探测；地质简单或中等复杂地段，可在物探异常地段布置1孔中距离超前水平钻孔。遇古风化壳时，应根据古风化壳的规模大小及富水情况参照岩溶隧道预报方案进行超前钻探预报设计。
3、岩溶隧道，由于岩溶发育在微观上存在不确定性，超前钻孔的孔数、间距、深度、偏角等要素的选择，取决于开挖断面尺寸和安全岩盘厚度。理论上讲，超前钻探探测掌子面前方围岩时，任何部位的间距均应保证最小安全间距，由于超前钻探工作量过大时将影响施工进度、效率，为此，超前钻探必须与超长炮孔紧密结合使用，达到高效、适用。岩溶隧道超前钻孔布置遵循如下原则：
①水压高、岩体破碎、重大物探异常、可能存在岩溶管道或溶腔、突水突泥灾害严重的岩溶地质条件复杂地段，应采用3～5孔超前钻探；水压低、溶腔规模较小、涌水涌泥灾害较小的岩溶地质条件较复杂地段，可采用1～3孔超前钻探；岩溶连通性差、小型溶腔等地质条件中等复杂地段，采用1孔超前钻探；仅发育溶蚀裂隙、溶孔等岩溶地质条件简单地段超前钻孔可根据物探探测成果仅在异常地段布置，孔数1孔。预报实施过程中，应根据实际情况，适当增减超前钻孔孔数。
②通常情况下，超前钻探长度以30m中距离探测为主，搭接长度5m；重点地段可先采用1孔长距离(60m及以上)超前钻探了解掌子面前方地质情况，为细化超前探查方案提供依据。
③当超前钻探遇溶腔、岩溶管道、破碎岩体时，应加密钻探，且需钻穿溶腔至完整基岩不少于5m。
加深炮孔为：
采用风枪钻孔确定掌子面前方及周边地质情况的一种超前探测方法，其探测长度一般为5m，两循环搭接长度不小于1m。与超前钻探相比，具有设备轻便、探测时间短、易于多孔同时进行探测的优点，与中、长距离超前钻探结合使用，可取到高效、适用的效果。应根据隧道地质复杂程度和预报对象的特点拟定加深炮孔的，在预报实施过程中，根据预报成果及时修改隧道地质复杂程度分级并调整加深炮孔。
1、碎屑岩隧道：地质复杂、较复杂地段，每循环可布置3～5孔加深炮孔；地质中等复杂地段，每循环可布置3孔加深炮孔；地质简单地段，每循环可布置1孔加深炮孔。
2、火成岩隧道：地质复杂、较复杂地段，每循环可布置3～5孔加深炮孔；地质中等复杂地段，每循环可布置3孔加深炮孔；地质简单地段，每循环可布置1孔加深炮孔。遇古风化壳时，应根据古风化壳的规模大小及富水情况参照岩溶隧道加深炮孔探测方案进行预报设计。
3、岩溶隧道：由于岩溶发育在微观上存在不确定性，岩溶隧道加深炮孔的孔数、间距、深度、偏角等要素的选择，取决于隧道地质复杂程度、开挖断面尺寸、安全岩盘厚度等。岩溶隧道加深炮孔布置遵循如下原则：
①水压高、岩体破碎、重大物探异常、可能存在岩溶管道或溶腔、突水突泥灾害严重的岩溶地质条件复杂地段，应采用9～12孔加深炮孔；水压低、溶腔规模较小、涌水涌泥灾害较小的岩溶地质条件较复杂地段，可采用7孔加深炮孔；岩溶连通性差、小型溶腔等地质条件中等复杂地段，采用5孔加深炮孔；仅发育溶蚀裂隙、溶孔等岩溶地质条件简单地段，采用3孔加深炮孔。
②当超前钻探遇溶腔、岩溶管道、破碎岩体时，应加密加深炮孔；地质条件较好时，应适当减少加深炮孔孔数。
隧道地质复杂程度分级：
依据隧道工点的地层岩性、地质构造(断层、节理等)、发生涌(突)水(泥)的风险情况、地应力影响程度、岩溶发育程度以及地质因素对隧道施工的影响程度和施工诱发环境问题的程度等地勘资料和分析评价资料，进行地质复杂程度分级。
根据隧道可能遇到的主要地质问题和风险因素，按岩溶隧道、火成岩隧道、碎屑岩隧道，将《铁路隧道超前地质预报技术指南》地质复杂程度分级进行细化，见下表。
表1岩溶隧道地质复杂程度分级表
表2火成岩隧道地质复杂程度分级表
表3碎屑岩隧道地质复杂程度分级表
隧道地质复杂程度分级表中各项因素影响程度，遵循就高不就低的原则，应参照段落内影响程度最大的地质因素进行分级。
表4综合超前地质预报工作分级影响因素
分级预报方式
A级预报(地质复杂地段)：采用地质素描、地震反射波法(TSP、TGP等)、地质雷达、超前水平钻探、加深炮孔等手段综合预测。首先以长距离地震反射波法进行预测，同时中长距离的超前钻探探查和短距离的雷达探测，每一个开挖循环，都进行加深炮孔探测。
B级预报(地质较复杂地段):采用地质素描，地震反射波法，辅以地质雷达，进行必要的单孔超前水平钻和加深炮孔探测。当发现局部地段较复杂时，则按A级要求实施。
C级预报(地质中等复杂地段)：以地质素描及加深炮孔为主。对重要的地质(层)界面、断层或物探异常可采用地震反射波法进行探明，必要时实施单孔超前钻探。
D级预报(地质简单地段)：采用地质素描、辅以加深炮孔，可能存在异常地段可采用地震反射波法进行探明，必要时实施单孔超前钻探。
一种加深炮孔超前探测机构的预报方法，为不同地质灾害分级的超前预报，包括火成岩区隧道、碎屑岩区隧道以及可溶岩区隧道的超前预报，具体如下：
一、火成岩区隧道超前地质预报
1、地质复杂地段的超前地质预报
①地质素描每施工循环一次；
②长距离弹性波反射法每100m一次；
③长距离超前钻孔1孔贯通；
④加深炮孔3～5孔贯通；
⑤水文地质监测：超前钻孔、重要出水点、集中汇水点、重要井泉等均需进行水量监测，每天一次，水量变化时，加密频次；每个超前钻孔不少于一次水压监测；降雨量监测连续进行，每天记录日降雨量。具体参见图1所示。
2、地质较复杂地段的超前地质预报
①地质素描每施工循环一次；
②长距离弹性波反射法每100m一次；
③中距离超前钻孔1孔贯通；
④加深炮孔3孔贯通；
⑤水文地质监测：超前钻孔(有水时)、重要出水点、集中汇水点、重要井泉等均需进行水量监测，每天一次，水量变化时，加密频次；每个超前钻孔不少于一次水压监测；降雨量监测连续进行，每天记录日降雨量。具体参见图2所示。
3、地质中等复杂地段的超前地质预报
①地质素描每施工循环一次；
②可能存在断层地段长距离弹性波反射法探测，每100m一次；
③物探异常地段中距离超前钻孔1孔贯通；
④加深炮孔3孔贯通；
⑤水文地质监测：超前钻孔(有水时)、重要出水点、集中汇水点、重要井泉等均需进行水量监测，每天一次，水量变化时，加密频次；每个超前钻孔不少于一次水压监测；降雨量监测连续进行，每天记录日降雨量。具体参见图3所示。
4、地质简单地段的超前地质预报
①地质素描每30～50m一次，地质条件变化时每循环一次；
②可能存在断层、节理密集带等地段长距离弹性波反射法探测，每100m一次；
③物探异常地段中距离超前钻孔1孔贯通；
④加深炮孔1孔贯通；具体参见图4所示。
此外，在高～极高地应力地段，应根据不同岩性组合在隧道洞内选取合适位置进行地应力测试(采用孔内应力解除法)；可能存在放射性危害地段，应聘用有资质的专业队伍进行洞内放射性监测；可能存在高地温危害地段，还应进行围岩温度测试。
根据超前地质预报的地层岩性、物探异常、地质结构面等地质条件的变化，及时调整地质复杂程度分级和预报方案，并按建设单位管理办法办理相关手续；若遇断层、古风化壳等不良地质，应相关预报方案进行有针对性地预报。
二、碎屑岩区隧道超前地质预报
1、地质复杂地段的超前地质预报
①地质素描每施工循环一次；
②长距离弹性波反射法每100m一次；
③在富水地段采用高分辨率直流电法探测，每次探测距离不超过80m；
④中～长距离超前钻孔1孔贯通探测；
⑤加深炮孔3孔贯通；
⑥水文地质监测：超前钻孔、重要出水点、集中汇水点、重要井泉等均需进行水量监测，每天一次，水量变化时，加密频次；每个超前钻孔不少于一次水压监测；降雨量监测连续进行，每天记录日降雨量。具体参见图5所示。
2、地质较复杂地段的超前地质预报
①地质素描每施工循环一次；
②长距离弹性波反射法贯通探测，每100m一次；
③异常地段中距离超前钻孔1孔探测；
④加深炮孔3孔贯通探测；
⑤水文地质监测：超前钻孔(有水时)、重要出水点、集中汇水点、重要井泉等均需进行水量监测，每天一次，水量变化时，加密频次；每个超前钻孔不少于一次水压监测；降雨量监测连续进行，每天记录日降雨量。具体参见图6所示。
3、地质中等复杂地段的超前地质预报
①地质素描每施工循环一次；
②可能存在断层地段长距离弹性波反射法探测，每100m一次；
③物探异常地段中距离超前钻孔1孔探测；
④加深炮孔3孔贯通探测；
⑤水文地质监测：超前钻孔(有水时)、重要出水点、集中汇水点、重要井泉等均需进行水量监测，每天一次，水量变化时，加密频次；每个超前钻孔不少于一次水压监测；降雨量监测连续进行，每天记录日降雨量。具体参见图7所示。
4、地质简单地段的超前地质预报
①地质素描每30m一次，地质条件变化时每循环一次；
②可能存在断层等地段长距离弹性波反射法探测，每100m一次；
③物探异常地段中距离超前钻孔1孔探测；
④加深炮孔1孔贯通；具体参见图8所示。
三、可溶岩区隧道超前地质预报方案
可溶岩区隧道的主要地质问题是岩溶突(涌)水(泥)、断层破碎带、岩溶充填物塌方等。根据岩溶隧道地质复杂程度分级，拟定超前地质预报。预报实施过程中，应及时分析修改地质复杂程度分级并调整预报。
1、地质复杂地段的超前地质预报
①地质素描每施工循环一次；
②长距离弹性波反射法每100m一次；
③在地面地质勘察的物探异常体、可溶岩与碎屑岩岩层分界面、洞内长距离探测异常等，采用地质雷达超前探测，每次探测距离不超过30m；
④中～长距离超前钻孔1孔贯通探测；
⑤物探异常带中距离超前钻孔2～3孔；
⑥加深炮孔9～12孔贯通；
⑦水文地质监测：超前钻孔、重要出水点、集中汇水点、重要井泉等均需进行水量监测，每天一次，水量变化时，加密频次；每个超前钻孔不少于一次水压监测；降雨量监测连续进行，每天记录日降雨量。具体参见图9所示。
2、地质较复杂地段的超前地质预报
①地质素描每施工循环一次；
②长距离弹性波反射法每100m一次；
③在地面地质勘察的物探异常体、可溶岩与碎屑岩岩层分界面、洞内长距离探测异常等，采用地质雷达超前探测，每次探测距离不超过30m；
④中～长距离超前钻孔1孔贯通；
⑤加深炮孔7孔贯通；
⑥水文地质监测：超前钻孔、重要出水点、集中汇水点、重要井泉等均需进行水量监测，每天一次，水量变化时，加密频次；每个超前钻孔不少于一次水压监测；降雨量监测连续进行，每天记录日降雨量。具体参见图10所示。
3、地质中等复杂地段的超前地质预报
①地质素描每施工循环一次；
②长距离弹性波反射法每100m一次；
③异常地段中～长距离超前钻孔1孔探测；
④加深炮孔5孔贯通；
⑤水文地质监测：超前钻孔(有水时)、重要出水点、集中汇水点、重要井泉等均需进行水量监测，每天一次，水量变化时，加密频次；每个超前钻孔不少于一次水压监测；隧道洞身下穿地表水汇集下渗区域时，进行降雨量监测，每天记录日降雨量。具体参见图11所示。
4、地质简单地段的超前地质预报
①地质素描每10m一次，地质条件变化时每施工循环一次；
②长距离弹性波反射法每100m一次；
③异常地段中距离超前钻孔1孔；
④加深炮孔3孔贯通；
⑤水文地质监测：超前钻孔(有水时)、重要出水点、集中汇水点、重要井泉等均需进行水量监测，每天一次，水量变化时，加密频次；每个超前钻孔不少于一次水压监测；隧道洞身下穿地表水汇集下渗区域时，进行降雨量监测，每天记录日降雨量。具体参见图12所示。
预报实施过程中，根据超前地质预报的地层岩性、物探异常、岩溶、水量与水压等地质条件的变化，及时调整地质复杂程度分级和预报方案，并按建设单位管理办法办理相关手续；若遇岩溶则根据岩溶特征进行有针对性地预报。
在高～极高地应力地段，应根据不同岩性组合在隧道洞内选取合适位置进行地应力测试(采用孔内应力解除法)。
预报实施过程中，根据超前地质预报的地层岩性、物探异常、地质结构面、涌水情况等地质条件的变化，及时调整地质复杂程度分级和预报方案，并按建设单位管理办法办理相关手续；若遇断层、瓦斯等地质问题相关预报方案进行有针对性地预报。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理，仅是本发明的优选实施方式。本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种加深炮孔超前探测机构，其特征在于，预报过程中根据预报成果及时修改隧道地质复杂程度分级并调整超前地质钻探，所述加深炮孔超前探测机构包括超前地质钻孔和加深炮孔两部分组成，超前地质钻孔采用超前地质钻探对碎屑岩隧道、火成岩隧道、岩溶隧道进行探测预报；加深炮孔为采用风枪钻孔确定掌子面前方及周边地质进行超前探测，对碎屑岩隧道、火成岩隧道、岩溶隧道进行探测预报；
进行超前地质钻孔时，碎屑岩隧道，地质复杂、较复杂地段，每循环布置1孔中～长距离超前水平钻孔贯通探测；地质简单或中等复杂地段，在物探异常地段布置1孔中距离超前水平钻孔，遇煤层时，增加1～2孔超前钻孔详细探测获取煤层、瓦斯相关参数；
火成岩隧道，地质复杂、较复杂地段，每循环布置1孔中～长距离超前水平钻孔贯通探测；地质简单或中等复杂地段，在物探异常地段布置1孔中距离超前水平钻孔，遇古风化壳时，根据古风化壳的规模大小及富水情况参照岩溶隧道预报方案进行超前钻探预报设计；
岩溶隧道，水压高、岩体破碎、重大物探异常、存在岩溶管道或溶腔、突水突泥灾害严重的岩溶地质条件复杂地段，采用3～5孔超前钻探；水压低、溶腔规模较小、涌水涌泥灾害较小的岩溶地质条件较复杂地段，采用1～3孔超前钻探；岩溶连通性差、小型溶腔地质条件中的复杂地段，采用1孔超前钻探；仅发育溶蚀裂隙、溶孔的岩溶地质条件简单地段超前钻孔根据物探探测成果仅在异常地段布置，孔数1孔；
隧道地质复杂程度分级：
依据隧道工点的地层岩性、地质构造、发生涌水的风险情况、地应力影响程度、岩溶发育程度以及地质因素对隧道施工的影响程度和施工诱发环境问题的程度，进行地质复杂程度分级；
根据隧道可能遇到的主要地质问题和风险因素，按岩溶隧道、火成岩隧道、碎屑岩隧道，将《铁路隧道超前地质预报技术指南》地质复杂程度分级进行细化，见下表；
表1岩溶隧道地质复杂程度分级表
表2火成岩隧道地质复杂程度分级表
表3碎屑岩隧道地质复杂程度分级表
隧道地质复杂程度分级表中各项因素影响程度，遵循就高不就低的原则，应参照段落内影响程度最大的地质因素进行分级；
表4综合超前地质预报工作分级影响因素
2.根据权利要求1所述的加深炮孔超前探测机构，其特征在于，进行加深炮孔时，碎屑岩隧道，地质复杂、较复杂地段，每循环布置3～5孔加深炮孔；地质中等复杂地段，每循环布置3孔加深炮孔；地质简单地段，每循环布置1孔加深炮孔；
火成岩隧道，地质复杂、较复杂地段，每循环布置3～5孔加深炮孔；地质中等复杂地段，每循环布置3孔加深炮孔；地质简单地段，每循环布置1孔加深炮孔，遇古风化壳时，根据古风化壳的规模大小及富水情况参照岩溶地段加深炮孔探测方案进行预报设计；
溶岩隧道，水压高、岩体破碎、重大物探异常、存在岩溶管道或溶腔、突水突泥灾害严重的岩溶地质条件复杂地段，采用9～12孔加深炮孔；水压低、溶腔规模较小、涌水涌泥灾害较小的岩溶地质条件较复杂地段，采用7孔加深炮孔；岩溶连通性差、小型溶腔的地质条件中等复杂地段，采用5孔加深炮孔；仅发育溶蚀裂隙、溶孔岩溶地质条件简单地段，采用3孔加深炮孔。
3.一种如权利要求1或2所述的加深炮孔超前探测机构的预报方法，其特征在于，为不同地质灾害分级的超前预报，包括火成岩区隧道、碎屑岩区隧道以及溶岩区隧道的超前预报，如下：
一、火成岩区隧道超前地质预报
1、地质复杂地段的超前地质预报
①地质素描每施工循环一次；
②长距离弹性波反射法每100m一次；
③长距离超前钻孔1孔贯通；
④加深炮孔3～5孔贯通；
⑤水文地质监测：超前钻孔、重要出水点、集中汇水点、重要井泉均进行水量监测，每天一次，水量变化时，加密频次；每个超前钻孔不少于一次水压监测；降雨量监测连续进行，每天记录日降雨量；
2、地质较复杂地段的超前地质预报
①地质素描每施工循环一次；
②长距离弹性波反射法每100m一次；
③中距离超前钻孔1孔贯通；
④加深炮孔3孔贯通；
⑤水文地质监测：超前钻孔、重要出水点、集中汇水点、重要井泉均进行水量监测，每天一次，水量变化时，加密频次；每个超前钻孔不少于一次水压监测；降雨量监测连续进行，每天记录日降雨量；
3、地质中等复杂地段的超前地质预报
①地质素描每施工循环一次；
②存在断层地段长距离弹性波反射法探测，每100m一次；
③物探异常地段中距离超前钻孔1孔贯通；
④加深炮孔3孔贯通；
⑤水文地质监测：超前钻孔、重要出水点、集中汇水点、重要井泉均进行水量监测，每天一次，水量变化时，加密频次；每个超前钻孔不少于一次水压监测；降雨量监测连续进行，每天记录日降雨量；
4、地质简单地段的超前地质预报
①地质素描每30～50m一次，地质条件变化时每循环一次；
②存在断层、节理密集带地段长距离弹性波反射法探测，每100m一次；
③物探异常地段中距离超前钻孔1孔贯通；
④加深炮孔1孔贯通；
二、碎屑岩区隧道超前地质预报
1、地质复杂地段的超前地质预报
①地质素描每施工循环一次；
②长距离弹性波反射法每100m一次；
③在富水地段采用高分辨率直流电法探测，每次探测距离不超过80m；
④中～长距离超前钻孔1孔贯通探测；
⑤加深炮孔3孔贯通；
⑥水文地质监测：超前钻孔、重要出水点、集中汇水点、重要井泉均进行水量监测，每天一次，水量变化时，加密频次；每个超前钻孔不少于一次水压监测；降雨量监测连续进行，每天记录日降雨量；
2、地质较复杂地段的超前地质预报
①地质素描每施工循环一次；
②长距离弹性波反射法贯通探测，每100m一次；
③异常地段中距离超前钻孔1孔探测；
④加深炮孔3孔贯通探测；
⑤水文地质监测：超前钻孔、重要出水点、集中汇水点、重要井泉均进行水量监测，每天一次，水量变化时，加密频次；每个超前钻孔不少于一次水压监测；降雨量监测连续进行，每天记录日降雨量；
3、地质中等复杂地段的超前地质预报
①地质素描每施工循环一次；
②存在断层地段长距离弹性波反射法探测，每100m一次；
③物探异常地段中距离超前钻孔1孔探测；
④加深炮孔3孔贯通探测；
⑤水文地质监测：超前钻孔、重要出水点、集中汇水点、重要井泉均进行水量监测，每天一次，水量变化时，加密频次；每个超前钻孔不少于一次水压监测；降雨量监测连续进行，每天记录日降雨量；
4、地质简单地段的超前地质预报
①地质素描每30m一次，地质条件变化时每循环一次；
②存在断层地段长距离弹性波反射法探测，每100m一次；
③物探异常地段中距离超前钻孔1孔探测；
④加深炮孔1孔贯通；
三、溶岩区隧道超前地质预报方案
1、地质复杂地段的超前地质预报
①地质素描每施工循环一次；
②长距离弹性波反射法每100m一次；
③在地面地质勘察的物探异常体、溶岩与碎屑岩岩层分界面、洞内长距离探测异常，采用地质雷达超前探测，每次探测距离不超过30m；
④中～长距离超前钻孔1孔贯通探测；
⑤物探异常带中距离超前钻孔2～3孔；
⑥加深炮孔9～12孔贯通；
⑦水文地质监测：超前钻孔、重要出水点、集中汇水点、重要井泉均进行水量监测，每天一次，水量变化时，加密频次；每个超前钻孔不少于一次水压监测；降雨量监测连续进行，每天记录日降雨量；
2、地质较复杂地段的超前地质预报
①地质素描每施工循环一次；
②长距离弹性波反射法每100m一次；
③在地面地质勘察的物探异常体、溶岩与碎屑岩岩层分界面、洞内长距离探测异常，采用地质雷达超前探测，每次探测距离不超过30m；
④中～长距离超前钻孔1孔贯通；
⑤加深炮孔7孔贯通；
⑥水文地质监测：超前钻孔、重要出水点、集中汇水点、重要井泉均进行水量监测，每天一次，水量变化时，加密频次；每个超前钻孔不少于一次水压监测；降雨量监测连续进行，每天记录日降雨量；
3、地质中等复杂地段的超前地质预报
①地质素描每施工循环一次；
②长距离弹性波反射法每100m一次；
③异常地段中～长距离超前钻孔1孔探测；
④加深炮孔5孔贯通；
⑤水文地质监测：超前钻孔、重要出水点、集中汇水点、重要井泉均进行水量监测，每天一次，水量变化时，加密频次；每个超前钻孔不少于一次水压监测；隧道洞身下穿地表水汇集下渗区域时，进行降雨量监测，每天记录日降雨量；
4、地质简单地段的超前地质预报
①地质素描每10m一次，地质条件变化时每施工循环一次；
②长距离弹性波反射法每100m一次；
③异常地段中距离超前钻孔1孔；
④加深炮孔3孔贯通；
⑤水文地质监测：超前钻孔、重要出水点、集中汇水点、重要井泉均进行水量监测，每天一次，水量变化时，加密频次；每个超前钻孔不少于一次水压监测；隧道洞身下穿地表水汇集下渗区域时，进行降雨量监测，每天记录日降雨量。
4.一种如权利要求1-3任一所述的加深炮孔超前探测机构在隧道施工中的应用。
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Granted publication date: 20220913 |