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【技术讲堂】第三课:超前地质预报为何值得信赖?

本文将尽力以最简短生动的语言,为您讲清楚什么是超前地质预报、为何值得信赖、重点在哪里,该如何施作效果才好?


“万物皆有理,顺之则易,逆之则难。 ”这是宋代著名理学家程颢的《语录》,意指万物皆有规律,山川亦然!

比如震动可以形成纵横波的形式,在岩石土中快速传播,历害时其能量足以催枯拉朽,这便是地震。

且不同的岩石,传播速度不一。

尤其是坚硬完整的岩石与软弱破碎的岩土相比,传播速度差异悬殊,有数十倍之差。

比如玄武岩的传播速度,4500~8000米/秒,破碎的砾石、碎石、砂质黏土,传播速度仅200~800米,相差5~40倍。

于是,人们利用了这一特性,人为爆破模拟地震波,利用反馈回来波形中明显的差异,探测出山体内部或是围岩前方,存在的波形异常区。

这便是传说中的TSP(弹射波反射法),它的有效探测“射程”100~150米,隧道超前地质预报中以保守的100米计。

探测中的波形异常区,即物探异常区,也就是断层破碎带等不良地质体的藏身位置,其精度可以达到90%以上。


然,这仍只是远程预报,雾里看花,还需找一种差异更明显的方式来探测,差异越鲜明,准确度越高!

于是“地质雷达”出场了。

相信吗?岩石是导电的,只是绝大多数岩石电阻率都极高(铜、铁等金属矿藏例外),如玄武岩电阻率可达100万Ωm。

但,岩层中一旦破碎,电阻率就可能发生变异,降到极低!

原因在于破碎的围岩易蓄水,甚至富水,而孔隙水的电阻率,一般仅在1~10Ωm之间。

所以富不富水,完整与破碎,其电阻率的差别,犹如平地与高山的差别,可达100万倍,极其鲜明。

而“地质雷达”即利用了这一特性,发射电磁脉冲波。电磁波在岩层中穿行,遇到不良地质,便“反应异常”。

这便是物探异常异常区。

通过这种方式,将不良地质甄别出来。

如完整岩层中是否藏着一段破碎,是否遇上了一段水脉,又是否在完好的岩层中,包裹填充土的溶腔溶洞…………

差异明显,效果便良好,不良地质的位置,可精确到95%以上。

可惜,有效范围在20~30米以内。但是有什么关系呢,雾里看花的是交给TSP就好了!地质雷达负责更准确!

但是究竟只是物探异常!要十拿九稳,还需进一步揭示验证!于是钻探上场了!

或是在堪察阶段,选择物探异常区,或是根据地表调查,安排钻探进一步揭示验证。

钻探,即是在地质体内,明明白白钻个孔,将钻孔中的岩芯取出来,是岩是土、破碎完整,何处见水,有无岩溶,一目了然。

于是,你可以看到隧道工点图中,在物探异常区有钻孔图,那么图纸中物探异常区,其不良地质就坐实了!是否存在岩溶也明明白白。

或是煤线,或是地质复杂处,又或是岩层变化处布孔,揭示不良地质,所以其间地质描素大抵属实。

此时用心的你,应该感受到隧道施工图的魅力了!

但是,这还够!在岩溶地区,尤其是高埋深岩溶隧道,远远不够!因为埋深高,地表的TSP、地质雷达,精度难以抵达。

这需要在隧道内,以超前水平钻探测前方,以外插角加深炮孔探测四周,继续侦察隧道是否隐伏着伏兵(不良地质),摸清其精确位置和敌情(位于隧道的什么位置及不良地质规模)。

但是布孔是个技术活,也就是往哪个方向钻孔,才最容易侦察到不良地质,需要一些水平。

但我以为,这跟技术距离稍远,而跟用心关系更近。

原则有三:一是往物探异常的方向去验证,二是向隧道的拱顶与周边去探测,三是顺着掌子面揭示不良地质发展的方向去钻探。

比如一侧岩石完好,而另一侧却见风化层,且几茬炮下来,迹像会越加明显,远比一般的查找探案线索要容易的多。

因为工作内容相较探案要重复的多,且判识情况会随着爆破立即得到验证,所以经验易成长积累。

布好孔后,钻进是快是慢、是否流泥,是否渗水、是否卡钻,将隐藏在前方,及其洞周的不良地质体,会明明白白地揭示出来。

不良地质揭晓后,再对症下药,那么可能很烂的洞子,都可能避免发生坍塌而安然度过,这便是超前地质预报工作的魅力。

转载:工蚁雄兵与万丈山河

编辑:王   陶

审核:张   尧


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