秀宁隧道施工地质灾害超前预报技术及方法研究

摘要

秀宁隧道（原名安禄隧道）为改建铁路成昆线广通至昆明段最长双线隧道，长达13.1km，是全线控制性工程，洞身穿越了富水区、破碎岩体、软弱岩层、断层影响带、岩溶等诸多不良地质，地层的地质条件极其复杂，施工过程中必须进行超前地质预报。本文以秀宁隧道为依托，收集了全线的TSP(Tunnel SeismicPredication)预测报告、实际开挖情况资料和设计阶段地勘资料，对以上几类不良地质的预报方法和预报规律进行了研究，主要研究内容和结论如下:
　　1.对国内外有关超前地质预报的文献进行了调研，明确了本课题的国内外研究现状，阐述了地震波的运动规律，以及水平界面和倾斜界面的反射波时距曲线的不同特征;此外，详细介绍了TSP系统的基本原理和复杂地质条件下TSP对各种不良地质的一般预报方法，其中重点分析了富水断层和岩溶隧道的TSP预报技术。
　　2.结合秀宁隧道的地质勘探资料，总结了TSP203在秀宁隧道中的应用情况，包括隧道的超前地质预报的原则、方案、预报工作流程以及组织机构等。分析了秀宁隧道施工中地质复杂区段TSP203的现场预报工作，并配合项目部工作人员收集了隧道全线的TSP203预测报告、实际开挖情况资料和设计阶段地勘资料，并进行分类和整理。
　　3.基于秀宁隧道全线的TSP203预测报告、实际开挖情况资料和设计地勘资料，分别对岩层中地下水赋存情况、岩体完整性、围岩坚硬程度、溶洞和断层的探测结果进行了分析和对比，总结相关的预报规律，得出了几种典型不良地质预报时各自的主要影响因素及其数据变化范围。
　　4.在以上研究工作的基础上，提出了一套比较完整的针对长大隧道不良地质的超前预报方法，并采用此方法对秀宁隧道典型不良地质预报的准确程度进行了分析和评估;另外，还提出了一种以TSP203探测结果为基础的对围岩进行分级的方法，并利用秀宁隧道地质资料进行了验证。本文的研究成果可以为今后我国西南地区类似条件下长大隧道的TSP预报工作提供参考。

目录

声明

致谢

摘要

1 引言

1．1 选题背景及意义

1．1．1 选题背景

1．1．2 研究目的和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 隧道超前地质预报的内容

1．2．2 隧道工程中超前地质预报的工作程序

1．2．3 长大隧道超前地质预报的方法

1．2．4 隧道超前地质预报的方法比较

1．3 研究内容和研究方法

1．3．1 主要研究内容

1．3．2 研究方法和技术路线

1．4 论文的创新点

1．5 本章小结

2 地震波的基本理论

2．1 理想弹性介质

2．2 地震波的类型

2．2．1 纵波

2．2．2 横波

2．3 地震波传播的基本规律

2．3．1 地震波的运动学

2．3．2 地震波的动力学

2．4 地震波的时距曲线

2．4．1 水平界面的反射波时距曲线

2．4．2 倾斜界面的反射波时距曲线

2．5 本章小结

3 TSP超前地质预报技术

3．1 TSP203预报技术简介

3．2 TSP203系统的工作原理及工作流程

3．2．1 基本原理

3．2．2 工作流程

3．2．3 TSP203预报技术的特点

3．3 TSP203野外数据采集

3．3．1 TSP203系统的仪器组成

3．3．2 数据采集工序

3．4 TSP203数据处理流程

3．5 TSP203探测结果评估

3．5．1 数据处理主要成果

3．5．2 判释准则

3．6 影响TSP203超前地质预报准确性的因素及其提高途径

3．6．1 影响预报准确性的因素

3．6．2 提高预报准确性的途径

3．7 TSP203预报技术在国内外隧道工程中的典型应用实例

3．8 本章小结

4 TSP203预报技术在秀宁隧道中的应用

4．1 依托工程简介

4．1．1 工程概况

4．1．2 工程地质特征

4．2 秀宁隧道超前地质预报的实施

4．2．1 隧道地质风险分级概述

4．2．2 本隧道超前地质预报的原则

4．2．3 本隧道超前地质预报方案

4．2．4 预报工作的组织机构

4．3 TSP203对秀宁隧道中几种典型不良地质的预报

4．4 本章小结

5 秀宁隧道TSP203探测结果分析

5．1 相关资料的收集与分析

5．1．1 资料收集

5．1．2 资料分析

5．2 对赋水情况的探测结果分析

5．2．1 实际开挖揭露为无水

5．2．2 实际开挖揭露含水较少

5．2．3 实际开挖揭露含水较多

5．2．4 实际开挖揭露为富水

5．2．5 小结

5．3 对岩体完整性的探测结果分析

5．3．1 实际开挖揭露为极破碎

5．3．2 实际开挖揭露为破碎

5．3．3 实际开挖揭露为较破碎

5．3．4 实际开挖揭露为较完整

5．3．5 小结

5．4 对围岩坚硬程度的探测结果分析

5．4．1 实际开挖揭露为软弱围岩

5．4．2 实际开挖揭露为较软弱围岩

5．4．3 实际开挖揭露为较坚硬围岩

5．4．4 实际开挖揭露为坚硬围岩

5．4．5 小结

5．5 对溶洞的探测结果分析

5．6 对断层的探测结果分析

5．7 对围岩级别的探测结果分析

5．7．1 实际开挖揭露为Ⅲ级围岩

5．7．2 实际开挖揭露为Ⅳ级围岩

5．7．3 实际开挖揭露为Ⅴ级围岩

5．7．4 小结

5．8 本章小结

6 结论与展望

6．1 主要研究结论

6．2 展望

参考文献

作者简历

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