水利水電工程隧洞施工超前地質預報技術規程
水利水電工程隧洞施工超前地質預報技術規程
ICS 35.020 CCS L 70 DB52 貴 州 省 地 方 標 準 DB52/T 1512—2020 水利水電工程隧洞施工超前地質預報 技術規程 2020 - 11 - 13 發布 貴州省市場監督管理局 2021 - 03 - 01 實施 發 布 DB52/T 1512—2020 目 次 前言 ................................................................................ II 1 范圍 .............................................................................. 1 2 規范性引用文件 .................................................................... 1 3 術語和定義 ........................................................................ 1 4 總則 .............................................................................. 3 5 基本規定 .......................................................................... 3 6 預報方案設計 ...................................................................... 5 7 預報方法 .......................................................................... 6 8 不良地質體預報 ................................................................... 15 9 預報成果 ......................................................................... 18 附錄 A （規范性） 隧洞超前地質預報風險等級劃分 ..................................... 20 附錄 B （資料性） 附錄 C （資料性） 洞內不良地質體臨近前兆特征表 ..................................... 23 附錄 D （規范性） 高、中風險隧洞預報工作流程圖 ..................................... 24 附錄 E （規范性） 附錄 F （資料性） 不良地質體預報方法適應性列表 ..................................... 26 附錄 G （資料性） 超前地質預報方法適用情況對比表 ................................... 27 附錄 H （資料性） 隧洞施工掌子面地質素描記錄表 ..................................... 28 附錄 I （資料性） 隧洞開挖洞壁地質展示圖 ........................................... 29 附錄 J （資料性） 地震反射波法觀測系統設計圖（TSP) ................................. 30 附錄 K （資料性） 地震層析成像系統設計圖(TRT) ...................................... 31 附錄 L （資料性） 聚焦電流法觀測系統設計圖 ......................................... 32 附錄 M （資料性） 紅外探測野外記錄表 ............................................... 33 附錄 N （資料性） 隧洞超前鉆探鉆孔柱狀圖 ........................................... 34 超前地質預報工作流程圖 ........................................... 22 低風險隧洞預報工作流程圖 ......................................... 25 I DB52/T 1512—2020 前 言 本文件按照GB/T 1.1-2020《標準化工作導則 第1部分：標準化文件的結構和起草規則》的規定起 草。 請注意：本標準的某些內容可能涉及專利。本標準的發布機構不承擔識別這些專利的責任。 本文件由貴州省水利水電勘測設計研究院有限公司提出。 本文件由貴州省水利標準化委員會歸口。 本文件起草單位：貴州省水利水電勘測設計研究院有限公司中國電建集團貴陽勘測設計研究院有限 公司、貴州省水利投資（集團）有限責任公司 本文件主要起草人：熊勇、譚天元、武興亮、張偉、高奮飛、杜興忠、向國興、陳強、袁代江、李 明衛、吳擎文、趙德才、楊文、劉驊標、韋斯、張威、熊杰、侯迪、李析男、楊剛、付國棟、葉生華。 II DB52/T 1512—2020 水利水電工程隧洞施工超前地質預報技術規程 1 范圍 本文件規定了水利水電工程隧洞施工超前地質預報的總則、基本規定、預報方案設計、預報方法、 不良地質體預報、預報成果等要求。 本文件適用于 “一云一網一平臺”總體架構下的系統和平臺規劃、建設。 2 規范性引用文件 下列文件中的內容通過文中的規范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件， 僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修訂單）適用于本 文件。 GB 6722 爆破安全規程 GB 50487 水利水電工程地質勘察規范 SL 326 水利水電工程物探規程 SL 398 水利水電工程施工通用安全技術規程 SL 567 水利水電工程地質勘察資料整編規程 SL 629 引調水線路工程地質勘察規范 3 術語和定義 下列術語和定義適用于本文件。 3.1 隧洞 tunnel 水利水電工程隧洞主要包括引(輸)水隧洞、導流洞、泄洪洞。 3.2 掌子面 tunnel face 隧洞開挖掘進的工作面。 3.3 老硐 old underground workings 人類采礦活動形成的礦坑、礦洞，不包含正在使用的開采礦洞。 1 DB52/T 1512—2020 3.4 鉆爆施工法 drilling and blasting method 使用鉆孔進行爆破開挖的隧洞掘進施工方法。 3.5 TBM 施工法 Tunnel boring machine 采用全斷面巖石掘進機進行隧洞掘進的施工方法。 3.6 超前地質預報 geology forecast 以地質為基礎，多種勘測手段相結合，綜合分析，預測隧洞掌子面前方可能遇到的不良地質體的類 型、分布位置、規模及可能誘發的地質災害，并提出相應處理建議的綜合勘測方法。 3.7 隧洞超前地質預報風險分級 safety classification of tunnel construction 根據已知隧洞地質資料，從巖溶發育程度、涌水突泥程度、構造發育規模、有害氣體濃度、老硐采 空區分布等因素對隧洞施工進行風險評估分級。 3.8 長距離、中距離、短距離預報 long,medium and short range forecast 習慣上預報距離大于80 m稱為長距離預報，預報距離30 m～80 m稱為中距離預報，預報距離在30 m 以內稱為短距離預報。 3.9 地質調查分析法 geological survey analysis method 根據隧洞勘測資料和隧洞施工過程中掌握的地質情況，利用地質理論、地質作圖和趨勢分析等手段， 預測掌子面前方地質情況的預報方法。 3.10 超前鉆探法 advance borehole drilling 在隧洞開挖掌子面進行鉆探，以獲取地質情況的預報方法。 3.11 地震波法 seismic wave method 利用地震波傳播理論探測隧洞掌子面前方一定范圍內地質情況的預報方法。 2 DB52/T 1512—2020 3.12 瞬變電磁法 transient electromagnetic method(TEM) 利用電磁感應原理探測隧洞掌子面前方一定范圍內地質情況的預報方法。 3.13 探地雷達法 method of ground penetrating radar(GPR) 利用探地雷達探測隧洞掌子面前方一定范圍內地質情況的預報方法。 3.14 聚焦電流法 DC focus method 利用聚焦電流法勘探原理探測隧洞掌子面前方一定范圍內地質情況的預報方法。 4 總則 4.1 可行性研究階段應提出超前地質預報的初步設想，初步設計、招標設計、施工圖設計階段均應按 附錄 A 規定明確隧洞超前地質預報的預報風險等級，并進行超前地質預報設計，計列投資。 4.2 預報風險等級為高風險、中風險的隧洞應采用地質調查分析、物探與超前鉆探相結合的方法進行 超前地質預報；預報風險等級為低風險隧洞，主要采用地質調查分析法進行超前地質預報，當施工過程 中揭露的地質條件與設計差異較大，存在施工安全風險時，應及時調整預報風險等級。 4.3 各參建單位在超前預報工作中應分工明確、相互配合，參建各方職責應符合下列要求： a) 建設單位（項目法人）應負責超前地質預報方案的審批； b) 勘測設計單位應分析和研究超前地質預報成果，提出施工建議； c) 預報單位應充分利用前期勘探成果，編制超前地質預報實施方案，按程序審批后組織實施，及 時將預報成果提交建設、勘測設計、施工、監理單位； d) 監理單位應對預報工作的實施進行監督管理，協調各參建單位，確保預報工作有序實施； e) 施工單位應積極配合預報工作的實施，并將預報工作納入施工組織設計及現場施工工序管理， 及時利用超前地質預報成果指導施工。 5 5.1 基本規定 超前地質預報目的與內容 5.1.1 超前地質預報的目的： a) 進一步查明隧洞掌子面前方工程地質、水文地質條件及不良地質體的類型、規模、分布情況， 為隧洞施工提供指導； b) 降低地質災害發生的幾率及危害程度； c) 為設計優化、變更和施工處理提供依據； d) 為編制竣工文件提供基礎資料。 5.1.2 超前地質預報的內容： a) 軟弱夾層及煤系地層預報：軟弱夾層、破碎巖層、煤系地層等的分布、厚度、巖性特征、結構 特征預報； 3 DB52/T 1512—2020 b) 構造破碎帶預報：斷層、裂隙密集帶、破碎帶等的分布、規模及富水情況等的預報； c) 涌水突泥預報：含水層、儲水構造及空間、巖溶暗河等的分布、規模、富水程度、涌水量、涌 水壓力進行預報； d) 巖溶預報：巖溶與隧洞的空間位置關系、規模、充填及富水情況預報； e) 老硐及采空區預報：老硐及采空區在隧洞施工影響范圍內的分布位置、規模、充填及富水情況 預報； f) 有害氣體預報：有害氣體類型及其與地層或地質體的關系、空間分布范圍及其與隧洞關系預報。 5.2 超前地質預報工作流程 5.2.1 超前地質預報實施前應充分收集隧洞的區域地質、水文地質、工程地質及地質災害資料，結合 現場踏勘補充地質調查，分析隧洞施工存在的主要工程地質問題，施工可能遇到的地質災害類型、分布 范圍、危害程度等，編制超前地質預報實施方案，并報建設單位審批。 5.2.2 超前地質預報實施前應開展預報試驗，了解隧洞區段的地質和地球物理參數特征，為合理選擇 物探預報方法及參數等提供依據。試驗工作宜包括： a) 物性參數測試試驗、現場干擾源調查； b) 預報方法適應性試驗； c) 預報距離試驗； d) 儀器工作參數選擇試驗； e) 預報方法組合試驗； f) 其它試驗工作。 5.2.3 超前地質預報應遵循循序漸進的原則，不斷總結預報成果和開挖驗證情況，指導下一循環的預 報工作。 5.2.4 超前地質預報應以地質調查分析為基礎，長短距離預報方法相結合、物探預報與超前鉆探揭露 相結合的綜合預報方式，并對預報資料進行綜合分析，相互驗證、相互補充，提高預報準確性。 5.2.5 超前地質預報應結合隧洞施工工藝和預報方法特點，確定預報距離和循環周期。 5.2.6 物探預報發現對施工安全存在影響的異常時，應采用超前鉆探進一步驗證及詳查。 5.2.7 超前地質預報應保證預報成果的及時性，長距離預報成果報送不宜超過 24 小時，短距離預報成 果報送不宜超過 12 小時，發現存在施工安全隱患異常時，應立即通知相關單位。 5.2.8 每次預報實施后應編制成果簡報，可根據不同預報時段編制月報、年報及竣工報告。 5.2.9 超前地質預報的實施流程參照附錄 B 執行。 5.3 預報現場工作 5.3.1 超前地質預報工作的地質點、物探剖面應使用施工測量控制網進行放點、收點，測量誤差應符 合施工精度要求。 5.3.2 儀器設備的檢查和使用應符合 SL 326 的要求。 5.3.3 超前地質預報工作的實施應符合如下安全要求： a) 貫徹“安全第一、預防為主、綜合治理”的方針，遵守隧洞施工方制定的安全規章制度； b) 預報作業安全防護設施、危險物品管理應符合 SL 398 的要求； c) 預報前應巡察操作空間周圍有無安全隱患，確保人員的安全； d) 預報實施過程中應參照附錄 C 隧洞內不良地質體臨近前兆特征表，密切注意洞內情況，及時規 避風險，杜絕危及人身傷害安全事故； e) 巖體中含有瓦斯、頁巖氣等易燃易爆氣體，鉆孔施工應采用水循環鉆進，物探設備應采用防爆 型； 4 DB52/T 1512—2020 f) 隧洞內有害氣體的最大允許濃度應滿足 SL 629 的要求； g) 鉆機使用高壓風、高壓水，管路連接應安設牢固，并經常檢查； h) 采用超前鉆探預報可能發生涌水突泥、有害氣體突出洞段時，應制定涌水突泥、有害氣體擴散 安全應急預案，應安設孔口管和閘閥； i) 地震波法預報使用炸藥、雷管應由取得公安部門簽發的爆破作業、爆炸物品使用許可證件的人 員領用，并按照 GB 6722 要求進行操作。 6 預報方案設計 6.1 預報方案設計應根據隧洞工程地質、水文地質條件及在隧洞施工過程中可能遇到的地質災害類型、 規模、分布、危害程度，按附錄 A 的規定進行預報風險分級，結合隧洞施工工藝、流程及預報方法的特 點編制預報實施方案。 6.2 預報方案應遵循動態設計原則，根據隧洞開挖實際情況，及時調整超前地質預報風險分級、預報 方法和技術要求，并貫穿于整個施工過程。 6.3 預報風險等級為高、中風險的隧洞，應按附錄 D 的預報流程進行預報方案設計。 6.4 預報風險等級為低風險的隧洞，應按附錄 E 預報流程進行預報方案設計，當施工揭露地質條件與 設計差異較大，存在施工安全風險時，應及時調整預報風險等級和預報工藝流程。 6.5 預報方案設計應根據隧洞地質情況、地球物理條件、預報環境條件、掌子面前方可能發育的不良 地質體情況、施工工藝等參照附錄 F、附錄 G 采用適宜的方法，并鼓勵采用新技術、新方法及綜合預報 方法。 6.6 預報方案設計應根據隧洞地質條件、施工進度、施工工藝和預報方法特點選擇預報方法，設計預 報循環流程，并符合下列規定： a) 長距離預報宜采用地震波法、地質調查分析法，一次預報掌子面前方不少于 80 m 的范圍，相 鄰兩次預報重疊洞段不小于 10 m，并貫穿整個隧洞； b) 中距離預報宜采用瞬變電磁法、地質調查分析法，一次預報掌子面前方不少于 50 m 的范圍， 相鄰兩次預報重疊洞段不小于 10 m； c) 短距離預報宜采用探地雷達法、聚焦電流法、超前鉆探法、紅外探測法、地質調查分析法，一 次預報掌子面前方不少于 20 m 的范圍，相鄰兩次預報重疊洞段不小于 5 m。 d) 鉆爆掘進宜選用地質調查分析法、地震波法、瞬變電磁法、探地雷達法、紅外探測法、超前鉆 孔法，并進行長短預報結合和驗證結合的循環預報方式； e) TBM 掘進宜選用地質調查分析法、地震波法、聚焦電流法、紅外探測法，并進行長短預報結合 和驗證結合的循環預報方式。 6.7 預報方案設計內容包括： a) 隧洞工程概況； b) 超前地質預報目的與任務； c) 隧洞工程地質特征、水文地質條件及可能存在的主要施工地質風險問題； d) 預報風險程度分級； e) 預報方法與技術、預報流程； f) 組織機構、人員配置、儀器設備； g) 進度計劃、質量控制措施； h) 預報成果內容、成果提交方式； i) 預報安全專項方案。 6.8 預報方案應納入工程建設項目管理。 5 DB52/T 1512—2020 7 預報方法 7.1 地質調查分析法 7.1.1 地質調查分析應貫穿于隧洞超前地質預報全過程，地質工作應符合 GB 50487 的規定。 7.1.2 地質調查分析法應利用已有隧洞勘測資料、地表地質調查資料、洞內地質調查資料進行宏觀預 報；利用隧洞掌子面地質素描、地下水觀測、隧洞內不良地質體的臨近前兆特征等進行短距離預報。 7.1.3 地質調查分析法預報內容應包括： a) 地層巖性：包括地層年代、結構、巖性、層間結合程度、風化程度及地層厚度； b) 地質構造：包括斷層、褶皺、節理裂隙特征； c) 巖溶：包括巖溶分布、規模、形態及充填情況與隧洞的空間關系； d) 軟弱夾層及煤系地層：包括軟弱夾層及煤系地層性狀、規模、分布及與隧洞的空間關系及有害 氣體調查； e) 坑洞及采空區：包括坑洞及采空區的分布、規模、富水情況、有害氣體情況及其與隧洞的空間 關系； f) 地表不良地質體：應記錄不良地質體部位、類型、規模及其隨時間的變化特征，并分析原因及 其對隧洞開挖的影響。 7.1.4 地質調查分析法預報宜采用： a) 地層層序對比； b) 地表和洞內地層分界線及構造線相關性分析； c) 隧洞內不良地質體臨近前兆分析； d) 地表及洞內水文地質觀察和分析； e) 工程地質類比分析。 7.1.5 地表地質調查分析宜符合下列要求： a) 收集已有勘測成果資料； b) 根據需要及時進行補充地表地質調查和水文地質調查資料； c) 根據地層出露情況，分析地質構造、軟弱夾層及煤系地層的分布； d) 根據地表洼地、落水洞、巖溶塌陷、井泉點等分布情況，分析巖溶發育程度，推測地下暗河系 統規模、分布情況； e) 調查坑洞及采空區分布、規模、富水情況、有害氣體情況及其與隧洞的空間關系。 7.1.6 洞內地質素描應符合下列要求： a) 對洞內揭露的地層巖性、地質構造、結構面產狀、地下水出露點位置及出水狀態、出水量、煤 層、溶洞等進行記錄，繪制圖表和素描； b) 參照附錄 H 對隧洞掌子面進行地質素描，參照附錄 I 對拱頂、左右邊墻進行地質素描，直觀描 述隧洞周邊地層巖性及不良地質體的發育規模，分析評價對隧洞的影響程度； c) 參照附錄 C 對洞內臨近不良地質體現象進行觀測記錄，及時提出處置措施建議； d) 地質素描應隨開挖及時進行，高風險、中風險洞段應每 5 m 進行素描，其它洞段宜每 10 m～20m 或地質條件發生變化時及時進行，地質素描應在初期支護之前進行。 7.1.7 地質調查應及時對資料進行整理，內容宜包括： a) 隧洞洞身地質剖面圖及開挖地質展視圖； b) 特殊地段縱、橫斷面圖； c) 相關影像資料； d) 地質調查分析成果圖表。 6 DB52/T 1512—2020 7.2 地震波法 7.2.1 7.2.2 7.2.3 a) b) c) 7.2.4 a) b) c) d) e) f) g) h) 7.2.5 a) b) 7.2.6 a) b) 7.2.7 a) b) c) d) e) f) g) h) i) 7.2.8 a) b) c) 地震波法可選擇地震波反射法和地震反射層析成像法。 地震波法適用于劃分地層界線、查找地質構造、探測不良地質體在掌子面前方的分布。 地震波法預報應滿足下列要求： 探測對象與相鄰介質應存在較明顯的波阻抗差異，具有足以被探測的規模； 構造走向與隧洞軸線的夾角不宜小于 30°； 噪音監控顯示的噪音小于 36 db。 地震波法儀器性能指標應符合下列要求： 應具有觸發信號同步、信號放大、增益調整、噪聲監測、濾波等功能的數字化地震波接收設備； 接收道數二維反射不應少于 6 道，三維反射不應少于 12 道； 最小采樣間隔不應大于 0.05 ms； 記錄長度可選，每道最少樣點數不應少于 1024 點； A/D 轉換不應低 24 bit； 放大器動態范圍不應小于 96 dB； 頻率響范圍宜為 2 Hz～2000 Hz； 當采用錘擊作為震源時，儀器應具有數據疊加功能。 傳感器性能指標應符合下列要求： 頻率響應范圍不窄于 0.5Hz～5000Hz； 加速度傳感器靈敏度不應低于 0.5 V/g，速度傳感器靈敏度不應低于 0.5 V/cm/s。 預報距離應符合下列規定： 巖體完整、巖質較硬洞段采用炸藥作為震源時，預報距離宜每 120 預報 1 次，采用錘擊作為震 源時，宜每 80 m 預報 1 次； 巖體破碎、巖質較軟洞段采用炸藥作為震源時，預報距離宜每 80 m 預報 1 次，用錘擊作為震 源時，宜每 60 m 預報 1 次。 地震反射波法現場工作應符合下列規定： 地震反射法預報觀測系統參照附錄 J 布置，系統位于施工掌子面后方約 60 m 的范圍，炮孔應 布置在構造走向與隧洞軸線呈銳角一側； 宜采用單壁多孔（點）激發，雙壁 3 分量縱橫波接收觀測方式，激發孔（點）數不少于 24 個， 接收孔和炮孔應在同一平面上； 應根據設計的觀測系統，對接收孔和炮孔位置放點，并進行編號標識； 炮孔、接收孔孔斜水平方向偏差不宜大于 1°、垂直方向偏差不宜大于 5°，水平位置偏差不 宜大于 5cm； 在進行數據采集前，應測量炮孔及接收孔的位置、孔斜； 接收器與圍巖應緊密接觸，深度偏差不宜大于 1 cm； 三分量檢波器探頭的 X、Y、Z 方向應與設計方向一致； 采用炸藥作為震源時，數據采集前應準確測量炸藥的入孔深度，深度偏差不宜大于 5 cm；采用 錘擊作為震源時，錘擊位置偏差不宜大于 10 cm； 隧洞已做初期支護，采用錘擊作為震源時，錘擊點后面應無空腔。 地震反射層析成像法現場工作應符合下列規定： 地震層析成像法觀測系統參照附錄 K 布置； 應根據設計的觀測系統，進行接收點和激發點位置測量放點，并進行編號標識； 錘擊點應選在裂隙少、巖體完整、穩定的位置，錘擊點位置偏差不宜大于 10 cm； 7 DB52/T 1512—2020 d) e) f) g) 隧洞已做初期支護，錘擊點后面應無空腔； 接收點應按設計的觀測系統進行鉆孔安裝或使用石膏粘貼安裝，位置偏差不宜大于 10 cm； 單分量檢波器極性應指向隧洞開挖方向，三分量檢波器極性應為隧洞開挖、水平和垂直方向； 應以最外層檢波點所在位置構成的圓弧斷面為起點建立坐標系，測量觀測系統布置范圍內掌子 面里程、擊發點與接收點的坐標。 7.2.9 地震波法數據采集工作應符合下列規定： a) 數據采集應盡量消除噪聲干擾，噪音監控顯示的噪音宜小于 36 dB 時進行數據采集； b) 藥量大小應通過試驗確定，防止藥量過大或過??； c) 裝藥包安置在炮孔底部，并用水封住炮孔； d) 采集數據時，應先檢測無線計時精度，延遲誤差不應大于±25 μs； e) 采集系統采用爆炸激發時，使用瞬發電雷管觸發延遲時間不應大于 50 μs； f) 應現場檢查每個激發點記錄質量是否合格，記錄不合格時，應查明原因，重新采集； g) 每次激發時，應核對激發點編號、準確填寫班報。 7.2.10 地震波法數據采集質量評價應符合下列要求： a) 單炮記錄缺失任何一個接收器的任何一個分量的信號或信號不正確，該炮記錄為不合格； b) 全部單炮記錄合格率低于 80%或合格率雖然大于 80%，但出現連續 2 炮及以上記錄不合格或空 炮，本次預報數據質量不合格； c) 觀測系統不滿足相應設備有關對觀測系統的要求，本次預報數據質量不合格； d) 班報記錄混亂，采集文件記錄序號與炮孔號對應關系不清的，本次預報數據質量不合格。 7.2.11 數據處理宜滿足下列要求： a) 宜采用儀器配套的處理軟件進行分析，處理； b) 應根據現場測量數據建立二維或三維的幾何模型； c) 應對信號進行頻譜分析，確定優勢頻率范圍，選擇合適的帶通濾波參數，濾除干擾； d) 應進行地震反射波初至拾取，獲取直達波的波速，建立波速模型； e) 應進行反射層提取，進行反演計算。 7.2.12 地震反射波法資料解釋應符合下列規定： a) 對反射地震剖面或三維圖應從隧洞已揭露的洞段確定巖性； b) 將巖性相似的反射層進行匯總、分別著色和確定邊界； c) 計算每層或邊界的相對距離、里程； d) 應根據各反射層絕對波速和波速相對變化確定軟弱夾層、斷層破碎帶、節理密集帶的位置和規 模； e) 應結合隧洞勘察、掌子面附近的地質資料進行解釋和推斷； f) 可結合巖體泊松比等力學參數和圍巖軟硬、含水情況、構造影響程度、節理裂隙發育情況等資 料對圍巖級別進行初步評估。 7.2.13 地震反射層析成像法資料解釋應符合下列規定： a) 應從隧洞已揭露的洞段確定巖性； b) 應根據各反射層絕對波速和波速相對變化確定軟弱夾層、評估巖體質量，并對圍巖級別進行初 步評估； c) 根據三維成像成果圖，確定掌子面前方軟弱夾層、斷層破碎帶、節理密集帶的位置和規模； d) 應結合隧洞勘察、掌子面附近的地質資料進行解釋和推斷； e) 應根據波速、三維成像結果圖進行綜合分析，編寫隧洞預報綜合解釋成果圖表。 7.2.14 應編制預報成果簡報，簡報宜包括觀測系統布置、采集參數、設備型號、現場地質條件、物探 成果地質解譯及相關圖件。 8 DB52/T 1512—2020 7.2.15 成果圖件除應包括觀測系統布置圖，成果資料解釋圖外，地震反射波法還宜包括巖體物理力學 參數曲線圖；地震層析成像法還宜包括三維成像立體圖。 7.3 探地雷達法 7.3.1 測。 7.3.2 a) b) c) 7.3.3 a) b) c) d) e) f) g) h) 7.3.4 a) b) 7.3.5 a) b) 7.3.6 a) b) c) d) e) f) 7.3.7 a) b) c) 7.3.8 探地雷達法適用于巖溶探測，亦可探測斷層破碎帶、軟弱夾層等不均勻地質體或其他含水體探 探地雷達法預報應滿足下列要求： 探測目的體與周邊介質之間應存在明顯介電常數差異，電磁波反射信號特征明顯； 探測目的體與埋深相比應具有一定規模，埋深不宜過深，探測目的體在探測天線偶極子軸線方 向上的厚度應大于所用電磁波在周邊介質中有效波長的 1/4，在探測天線偶極子排列方向的長 度應大于所用電磁波在周邊介質中第一菲涅爾帶直徑的 1/4；當要區分兩個相鄰的水平探測目 的體時，其最小水平距離應大于第一菲涅爾帶直徑； 不能探測極高電導屏蔽層下的目的體。 探地雷達儀器的性能和技術指標應滿足下列規定： 應具有信號疊加、濾波、點測與連測、手動與自動位置標記等功能； 脈沖重復頻率不應小于 100 kHz； A/D 轉換不應低于 16 位； 最小采樣間隔不應大于 0.05 ns； 動態范圍不宜小于 120 dB； 應具有自動和手動增益調節功能，增益點數不應少于 3 個； 具有 32 次以上信號疊加功能； 應具有垂向濾波功能。 雷達天線性能和技術指標應滿足下列規定： 天線中心頻率允許偏差不宜大于 5%； 天線頻帶范圍不應小于中心頻率的 1/4～2 倍。 預報距離應符合下列要求： 預報距離與天線中心頻率有關，預報距離應根據所用的天線頻率進行有效距離預報試驗確定； 天線中心頻率不大于 100 MHz 時，巖體完整的低電導率和低磁導率的洞段宜每 30 m 預報 1 次； 巖體破碎、構造發育、含水較高的高電導率和高磁導率的洞段宜每 20 m 預報 1 次。 現場工作應符合下列規定： 宜沿左壁、掌子面、右壁離底板 1m 高度位置布置“U”形測線進行初探； 隧洞斷面較大或初探掌子面前方存在異常時，應增加掌子面上的測線，測線采用“井”字型布 置； 左壁、右壁及頂拱雷達測試不宜在隧洞進行工字鋼或鋼筋網片支護后進行； 支撐天線的器材應選用絕緣材料； 天線與主機的連接電纜應散開，測試過程中應保持連接電纜與天線的位置相對固定； 測區內不應有大范圍的金屬構件或無線電發射源等較強的電磁波干擾；現場測試時應清除或避 開測線附近的金屬物等電磁干擾物；當不能清除或避開時應在記錄中注明，并標出位置。 現場數據采集應符合下列規定： 工作前應檢查雷達儀器工作是否正常； 應根據探測深度、天線中心頻率和現場地質條件選擇合適的數據采集參數； 采樣點數不應小于 512，疊加次數不宜小于 8 次。 雷達預報數據采集質量評價應符合下列要求： 9 DB52/T 1512—2020 a) b) c) d) 7.3.9 a) b) c) d) 7.3.10 a) b) c) 測線編號、電子文件編號、測量樁號等班報等主要內容出現錯誤為數據質量不合格； 天線參數、采樣率、增益、記錄長度、濾波參數等主要參數設置錯誤為數據質量不合格； 信噪比低，干擾波嚴重影響預報成果解釋的為數據質量不合格； 重復觀測雷達圖像異常位置、范圍、特征不對應。 數據處理應符合下列要求： 根據需要刪除無用道、歸一化、增益調整、濾波、反褶積、偏移歸位等處理方法去除干擾波； 雷達數據中出現全正、全負或正負半周不對稱的情況時，應進行去除直流漂移處理； 應通過現場試驗厘定電磁波速度，將時間剖面轉換為深度剖面； 應采用合適的增益雷達圖像形式繪制雷達成果圖。 資料解釋應符合下列要求： 應結合隧洞勘察資料及掌子面附近的地質情況進行解釋和推斷； 應根據現場記錄及波形、能量強度、頻率、多次反射波的特征識別干擾波； 應依據雷達成果圖像上的反射波、能量強度、反射波初始相位、反射界面延續性等特征，結合 現場地質來進行資料解釋； d) 常見典型地質體及探地雷達波形圖像特可參照表 1。 表1 典型地質體及探地雷達波形圖像特征關系表 波形圖像特征 地質體 名稱 能量分布 變化 按一定規律緩慢衰減，自動 完整巖體 均勻 斷層破碎帶 不均勻 巖溶洞穴 不均勻 裂隙密集帶 不均勻 衰減較快，規律性差 富水帶 不均勻 快速衰減，自動增益梯度大 巖性變化帶 不均勻 規律性差 增益梯度小 高頻成分衰減快，規律性差， 自動增益梯度大 衰減較快，規律性差自動增 益梯度大 同相軸 連續 型態 均一，無雜亂 反射 振幅強度 低幅且均勻 同相軸錯斷 波形雜亂 高幅且變化大 不連續 呈雙曲線 高幅低頻 時斷時續 雜亂 高幅 連續性較好 基本均一 不連續 雜亂 高幅，高頻向低 頻劇烈變化 一般為高幅 7.3.11 應編制預報成果簡報，內容宜包括：現場地質條件、采集參數、雷達成果地質解譯相關成果圖。 7.3.12 成果圖件宜包括測線布置圖、雷達測試成果圖、雷達測試成果解譯圖。 7.4 瞬變電磁法 7.4.1 模。 7.4.2 a) b) 7.4.3 a) b) c) 10 瞬變電磁法適用于探測含水地質構造、地下水體等不良地質異常在隧洞軸線方向上的位置和規 瞬變電磁法預報應滿足下列要求： 探測對象與相鄰介質應存在較明顯的電磁感應差異，并具有足以被探測的規模； 不能探測極高電導屏蔽層下的目的體。 瞬變電磁儀發射部分主要技術參數應符合下列要求： 應具有過壓和過流保護功能； 最大發射電流不低于 10 A； 最小關斷時間不應大于 0.5 μs； DB52/T 1512—2020 d) 7.4.4 a) b) c) d) e) f) g) h) 7.4.5 7.4.6 a) b) 7.4.7 a) b) c) 7.4.8 a) b) c) d) e) 7.4.9 a) b) c) d) 7.4.10 a) b) c) 7.4.11 發射線圈最大邊長不應大于 2 m。 瞬變電磁儀接收部分主要技術參數應符合下列要求： 測試道數不應少于 12 道； 通道靈敏度不應大于 0.5 mV； 具有數據疊加功能； 帶寬不應窄于 10 Hz～7.5 kHz； 最大時窗不應小于 160 ms； 增益范圍宜為 0 dB～140 dB； 本底噪聲應小于 1 μV； 工頻干擾抑制宜大于 60 dB。 采用線框接收時應采用重疊回線裝置，采用磁探頭接收時應采用中心回線裝置。 預報距離應符合下列要求： 巖體完整、巖質較硬、導電性和導磁性較低的洞段宜每 80 m 預報 1 次； 巖體破碎、含水率高、導電性和導磁性較高的洞段宜每 60 m 預報 1 次。 現場工作應符合下列規定： 測區內不應有大范圍的金屬構件或無線電發射源等較強的電磁波干擾，現場測試時應清除或避 開測線附近的金屬物等電磁干擾物，當不能清除或避開時應在記錄中注明，并標出位置； 隧洞洞徑較小時，宜以掌子面為中心點布置一組水平和垂直的扇形掃描測線，隧洞洞徑較大時， 宜布置相距一定間距的多組水平和垂直的扇形掃描測線； 工作前應對發射線圈、發射機的高壓連接點絕緣情況進行檢查。 瞬變電磁法數據采集工作應符合下列規定： 儀器參數設置應與預報距離、線框參數等條件相適應； 水平測線宜以線框的法線方向與隧道左壁垂直為起點（0°），順時針方向每 15°布置一個測 點，當線框的法線方向與隧道開挖方向一致后（90°），每隔 1m 布置一個測點，依次進行扇 形掃描，直至線框的法線方向與隧道右壁垂直（180°）。鉛垂測線宜以線框的法線方向與隧 道開挖方向呈 45°為起點，每隔 15°布置一個測點，直至線框的法線方向與隧道開挖方向呈 135°； 使用磁探頭時，其方向應與發射線框的法線方向一致； 進行每種傾角狀態測試前，應安裝好線框的傾角姿態，直到該傾角姿態測試完成前不應中途變 動； 異常點應進行重復觀測，重復觀測曲線形態特征相近。 預報記錄存在下列情況之一者應為不合格： 測點、測線編號與電子文件編號、測量樁號等班報主要內容出現錯誤； 儀器主要參數設置錯誤所測試的記錄； 信噪比低，干擾波嚴重影響預報成果解釋； 重復觀測曲線形態特征不一致。 數據處理應符合下列要求： 應先對每個測點測試的各測道數據曲線進行跳點平滑預處理； 應分別生成各測線的不同裝置傾角姿態下的剖面測深曲線圖，反演出每條測線的視電阻率—時 間剖面圖； 應根據試驗或開挖驗證所率定的時間與深度關系函數，將視電阻率—時間圖轉換成視電阻率— 深度圖。 資料解釋應符合下列要求： 11 DB52/T 1512—2020 a) 應根據試驗或開挖驗證所得到的異常幅值與背景值來劃分異常范圍； b) 單一或“十字”形測線布置時，應進行各角度及多測線的相關解釋，確定異常的范圍和走向； c) 多組測線測量時，進行各角度三維相關解釋，確定異常的范圍和走向； d) 應結合地質勘探、地質調查和其它預報成果解釋異常的性質。 7.4.12 應編制預報成果簡報，簡報宜包括線框布置、采集參數、設備型號、現場地質條件、物探成果 地質解譯及相關圖件。 7.4.13 成果圖件宜包括觀測系統布置圖、視電阻率剖面圖、成果解釋圖。 7.5 聚焦電流法 7.5.1 聚焦電流法適用于探測地層中存在的地下水體位置及相對含水量大小，如富水斷層破碎帶、充 水溶洞、富水裂隙、地下暗河等。 7.5.2 聚焦電流法預報應滿足下列要求： a) 探測對象與相鄰介質應存在較明顯的電阻率差異，并具有足以被探測的規模； b) 不能探測極高電導屏蔽層下的目的體。 7.5.3 聚焦電流法儀器主要功能和技術指標應符合下列要求： a) 應具有測量一次場電位和電流、二次場電位和衰減時間的功能； b) 應具備測量信息實時存貯、監測和自動報警功能； c) 應有與發射機、電極轉換控制器相配套的控制管理功能； d) 采樣頻率不應小于 1000 Hz； e) A/D 轉換不應底于 16 位； f) 測量電流分辨率不應低于 0.01 mA； g) 測量電壓分辨率不應低于 0.01 mV； h) 極化率測量允許偏差應為±0.1%； i) 輸入阻抗不應小于 200 M?； j) 工頻陷波增益應大于 120 dB； k) 工作溫度范圍應為-20 ℃～40 ℃； l) 最大工作濕度不應低于 150%。 7.5.4 恒流發射控制器和電極轉換控制器主要功能和技術指標應符合下列要求： a) 恒流發射控制器輸出電路不應少于 4 道； b) 每路輸出最小電流不應小于 200 mA； c) 各路發射電流均方相對誤差不應大于 5%； d) 各路發射電流控制時間均方相對誤差不應大于 5%； e) 電極轉換控制器輸入道不應少于 60 道。 7.5.5 預報距離應符合下列規定： a) 預報距離與掌子面尺寸存在一定關系，一般是掌子面尺寸的 3 倍，但不宜超過 30 m； b) 鉆爆法施工預報時，相鄰兩次預報洞段宜重疊 5 m； c) 搭載在 TBM 上的預報系統應進行實時預報。 7.5.6 測量裝置應選擇二極裝置，電極布置應符合下列要求： a) 預報距離小于 10 m 時，A 極應以單圈 4 電極恒流供電方式均勻布置在掌子面周，測量點應在掌 子面呈網狀布置； b) 預報距離大于 10 m 時，A 極應以多圈多電極恒流供電方式均勻布置在掌子面，測量點應在掌子 面呈網狀布置； 12 DB52/T 1512—2020 c) TBM 掘進時，應將多個恒流供電電極均勻搭載在 TBM 的護盾上，各電極應進行電流屏蔽，測量 電極應采用伸縮陣列方式布置在刀盤上。 7.5.7 現場工作應符合下列規定： a) 電極布置前，應清理隧洞掌子面、拱頂及邊墻危石； b) 金屬施工機械應遠離 A 極和 M 極布置的洞段； c) 供電電極 A 的布置應根據預報要求合理選擇電極數量、聚焦環數量和位置； d) 供電電極宜采用直徑較大、具有一定長度的銅棒，測量電極應使用不極化電極； e) 電極位置的允許偏差不宜大于 50 mm； f) 供電電極和測量電極宜采用鉆孔安裝，鉆孔布置和尺寸參照附錄 L 進行； g) TBM 搭載電極應符合 TBM 和預報設備安裝手冊的規定； h) 無窮遠供電電極 B 應布設在隧洞后方距離掌子面距離大于預報距離 4 倍的位置； i) 測量電極 N 應布設在隧洞后方距離掌子面距離不小于 100 m 的位置； j) 測量電極接地電阻不宜大于 10 KΩ，電極極差不大于 2 mV； k) 掌子面應平整，且下方不宜有大量積水。 7.5.8 數據采集應符合下列規定： a) 數據采集前應按 SL 326 電法勘探的要求進行檢查漏電檢查； b) 數據采集過程中，應保持現場無人工電流或電磁干擾； c) 數據采集時，供電和測量電極應采用吸水性良好的布套包裹，并浸泡高濃度導電液； d) 應根據任務要求選擇儀器的電阻率、激電或兩者同時測量的工作方式； e) 應根據觀測系統要求進行單個或多個供電極距方式下的測量； f) 可針對異常點測試供電電流強度與半衰時關系的曲線； g) 搭載 TBM 測試時，應記錄每次刀盤上電極的位置； h) 測試過程中應按 SL 326 電法勘探的要求進行觀測、重復觀測、檢查觀測。 7.5.9 質量評價應符合下列要求： a) 采用的觀測系統不符合本規程 7.5.6 要求為質量不合格； b) 測量電極極差、接地電阻不滿足本規程 7.5.7 要求為質量不合格； c) 無漏電檢查或漏電檢查不符合本規程 7.5.8 的要求為質量不合格； d) 紙質記錄與電子記錄不對應為數據質量不合格； e) 重復觀測、檢查觀測不滿足本規程 7.5.8 的要求質量不合格。 7.5.10 數據處理應符合下列規定： a) 應使用預報系統設備相應的處理軟件整理每個測點對應極距的視電阻、激化率、半衰時等參數； b) 應根據觀測系統布置繪制相應的視電阻率、激化率、半衰時圖像； c) 應根據背景值圈定異常范圍。 7.5.11 資料解釋應符合下列規定： a) 應結合地質調查資料、其它預報成果和現場地質情況進行解釋； b) 高電阻率、低激化率、短半衰時異常應為電阻率高、含水率低的完整巖體或空洞； c) 低電阻率、高激化率、長半衰時異常應為電阻率低、含水率高的破碎巖體或充水構造和洞穴； d) 異常點半衰時隨供電電流增大明顯時，可判斷存在流動水；異常點半衰時隨供電電流增大不明 顯時，可判斷存在密封水； e) 應根據異常的分布情況繪制預報地質成果圖。 7.5.12 應編制探測成果簡報，簡報宜包括觀測系統布置位置、采集參數、設備型號、現場地質條件、 物探成果地質解譯及相關圖件。 7.5.13 成果圖件宜包括觀測系統布置圖、視電阻率等值線線圖、成果解釋圖等。 13 DB52/T 1512—2020 7.6 紅外探測法 7.6.1 在隧洞可能的含水區段，可使用紅外線探測儀在隧洞內進行探測，作為分析地下水類型及賦存 態狀的一種輔助手段。 7.6.2 紅外探測法適用于定性判斷開挖斷面前方及成洞洞段外側一定范圍內有無水體存在，但該法不 能定量給出水量大小等參數。 7.6.3 紅外探測法預報距離小于 20 m。 7.6.4 紅外探測法預報宜連續進行，預報重疊區段不少于 5 m。 7.6.5 測點布置應根據掘進掌子面的大小將掘進掌子面劃分為若干個區域，每個區域設定 1 個測點。 沿已開挖隧洞邊墻分別在拱頂、兩側邊墻上各布置一條測線，從掌子面開始，向已開挖方向每間隔 1 至 5 m 設置一個測點，測點數不少于 12 個。 7.6.6 紅外探測法地質預報應編制探測報告，內容宜包括：探測工作概況、地質解譯結果、開挖工作 面探測數據圖、左右邊墻、左右拱腰及拱頂等測線的探測曲線圖等。紅外探測野外工作數據以表格形式 表示，其格式參見附錄 M。 7.7 超前地質鉆探 7.7.1 超前地質鉆探適用于各種地質條件下隧洞的超前地質預報，應在富水斷層破碎帶、富水巖溶發 育區、煤層瓦斯發育區、重大物探異常區等地質災害危險洞段采用。 7.7.2 超前鉆探前，應先進行地質分析和物探預報，明確鉆探目的和任務，設計超前鉆探方案。 7.7.3 取芯地質鉆、沖擊鉆、加深炮孔預報距離宜符合下列規定： a) 取芯地質鉆、沖擊鉆每次預報孔深宜為 30 m～80 m，相鄰兩次預報重疊洞段不宜小于 5 m； b) TBM 上搭配的潛孔錘式鑿巖鉆每次預報孔深宜為 20 m～30 m，相鄰兩次預報重疊洞段不宜小于 5 m； c) 加深炮孔宜較爆破孔深 3 m～6 m； d) 當遇涌水突泥、巖溶、斷層破碎帶時，鉆孔應適當加深。 7.7.4 超前鉆孔布置應符合下列規定： a) 一般性超前水平鉆孔應根據掌子面前方的地質情況布置，鉆進方向指向隧洞掘進方向，終孔位 置應位于隧洞開挖輪廓線內； b) TBM 上搭配的潛孔錘式鑿巖鉆孔位宜根據鉆機設計位置、鉆孔夾角確定孔位和孔深度； c) 涌水突泥等災害高概率洞段應針對物探異常布置鉆孔驗證，鉆孔數量、位置、深度以滿足探明 前方地質情況為原則； d) 高瓦斯等有毒有害氣體地層，應在距初探煤層位置不小于 10 m 的掌子面打 3 個超前鉆孔，分 別探測掌子面前方及左右部位煤層位置； e) 除加深炮孔外，超前鉆孔孔徑不宜小于 75 mm； f) 加深炮孔應根據其它預報成果資料和開挖斷面大小確定孔數，每循環宜為 3～8 個孔。 7.7.5 現場工作應符合下列規定： a) 鉆機機座應錨定，在鉆進過程中不應使機座產生移動； b) 對可能存在涌水、突泥突氣的超前鉆孔應安裝孔口管，孔口管安裝應牢固，并安設高壓閘閥； c) 為使鉆進方向與設計一致，應配導向裝置，提高鉆孔的精確度； d) 對于水平長度較長的超前孔，應綜合隧洞圍巖巖性、隧洞坡度和轉向、鉆桿特性、鉆具下沉量 等參數，設計孔位、方位角和傾角； e) 鉆進過程中應記錄返水情況、鉆進壓力、鉆進速度、沖洗液顏色或外排巖粉顏色變化情況； f) 鉆孔內有承壓水時，應進行流量和壓力測試或估算； 14 DB52/T 1512—2020 g) h) i) j) 7.7.6 a) b) 瓦斯地層鉆孔時，應在孔口進行有害氣體監測； 鉆孔遇到溶洞等空腔時，應進行全景數字成像或采用其他物探方法測定空腔規模； 應做好班報記錄，及時進行巖芯地質編錄； 參照本文件附錄 N 繪制鉆孔柱狀圖。 超前地質鉆探數據整理應滿足下列要求： 應對鉆探班報、巖芯編錄或鉆孔地質記錄、鉆孔觀測試驗等原始資料進行整理、計算； 鉆孔電視或全景成像孔應繪制孔壁展示圖，對孔壁地層、結構、裂隙、巖溶等地質現象進行描 述、統計； c) 同一掌子面的多個鉆孔資料應進行對比分析，繪制綜合預報成果圖。 7.7.7 超前地質鉆探預報應編制預報成果簡報，內容包括工作概況、鉆孔布置圖、鉆孔柱狀圖，異常 剖面圖，巖芯照片、掌子面地質素描圖等。 8 8.1 不良地質體預報 軟弱夾層及煤系地層預報 8.1.1 軟弱夾層及煤系地層預報內容包括軟弱夾層及煤系地層分布位置、厚度、產狀并分析其含瓦斯 情況。 8.1.2 煤層瓦斯氣體的監測、預報應由具有資質的單位制定專項預報方案后實施。 8.1.3 軟弱夾層及煤系地層預報以地質調查分析法、鉆探法、地震波法、探地雷達法為主，其他方法 為輔。 8.1.4 軟弱夾層及煤系地層預報應以地質分析為基礎，采用多種預報手段相結合，長、短距離預報相 結合的預報方式進行綜合預報。 8.1.5 軟弱夾層及煤系地層預報工作應滿足下列要求： a) 地質調查分析法應依據工程勘測及實地調查資料分析軟弱夾層及煤系地層沿隧洞線的分布、煤 層的開采及含瓦斯情況，并依據產狀通過作圖法確定軟弱夾層及煤系地層與隧洞的交匯位置, 在隧洞施工掌子面接近瓦斯地層洞段時，應參照附錄 C 進行瓦斯氣體突出臨近前兆觀察； b) 物探預報應根據方法的技術特點、適用的地質條件，選擇合適的方法，布置針對性的測線或觀 測系統進行預報； c) 地震反射波法預報軟弱夾層或煤系地層，其走向與隧洞軸線夾角不宜小于 30°，對夾角小于 30°的軟弱夾層及煤系地層，宜采用探地雷達在隧洞邊墻進行探測，通過邊墻軟弱夾層或煤層 的走向，采用延伸作圖法推測軟弱夾層或煤系地層與隧洞交匯的位置； d) 超前地質鉆探應依據巖芯、鉆進速度變化、壓力變化、沖洗液或巖粉顏色等情況判斷是否發育 軟弱夾層及煤系地層； e) 高瓦斯煤系地層，應在距離煤系地層不少于 10 m 前進行超前地質鉆探，監測瓦斯氣體濃度， 并制定專項揭煤方案批準后實施； 8.1.6 軟弱夾層及煤系地層物探預報資料的解釋應符合下列要求： a) 物探預報應依據不同預報方法參數的變化情況來識別預報洞段是否存在軟弱夾層及煤層地層； b) 地震波法可根據地震波速度、相位、楊氏彈性模量變化來識別軟弱夾層及煤系地層； c) 地震層析成像法應根據三維成果圖中高低波速區域是否呈層狀出現來判斷是否存在軟弱夾層 及煤系地層； d) 探地雷達法應依據反射波能量大小、相位特征、衰減速度、振幅強弱判斷預報洞段是否存在軟 弱夾層及煤系地層； 15 DB52/T 1512—2020 e) 瞬變電磁法、聚焦電流法可依據低阻異常值與背景值的差異大小判斷預報洞段是否存在軟弱夾 層及煤系地層。 8.2 斷層破碎帶預報 8.2.1 預報內容包括斷層在隧洞內的分布位置、性質、走向、破碎帶寬度及富水情況，分析其對隧洞 施工的危害程度。 8.2.2 斷層破碎帶預報以地質調查分析法、鉆探法、地震波法、瞬變電磁法為主，其他方法為輔。 8.2.3 以地質分析法為基礎，以長、中距離預報為主，輔以短距離預報相結合的多種預報手段，并根 據物探預報結果，采用地質鉆探進行驗證及詳查。 8.2.4 預報工作應滿足下列要求： a) 地表地質調查分析應調查隧洞沿線斷層空間分布、性質及其與隧洞軸線的空間關系，分析斷層 破碎帶的影響范圍、物質組成、富水情況等，初步判斷發生涌水突泥的可能性； b) 洞內地質調查分析應根據開挖洞段巖體完整情況及明顯特征點來推測斷層位置，根據鄰近斷層 洞段巖體的破碎程度、物質組成、富水情況推測斷層破碎帶對施工危害程度； c) 物探預報應根據方法的技術特點、適用的地質條件，選擇合適的方法，布置針對性的觀測系統 進行預報； d) 物探方法預報斷層破碎帶，除要求斷層破碎帶具有一定規模外，還要求斷層破碎帶的物質組成 與圍巖存在明顯的物性參數差異； e) 地震反射波法預報斷層，斷層走向與隧洞軸線夾角不宜小于 30°，對夾角小于 30°的斷層， 宜采用探地雷達在隧洞邊墻上進行探測，通過邊墻上斷層的走向，采用延伸作圖法來推測斷層 與隧洞交匯的位置； f) 斷層破碎帶洞段，地震反射法預報應適當增加相鄰兩次預報的重疊長度，重疊長度不宜小于 20 m； g) 應根據物探預報成果初步判斷斷層破碎帶分布、規模、富水程度。 8.2.5 預報資料解釋原則應符合下列要求： a) 地震反射法應根據地震波反射圖像特征、空間分布情況識別斷層破碎帶的產狀；根據巖體縱波 波速、密度及楊氏模量的變化初步判斷斷層破碎帶寬度及破碎程度；根據橫波速度、泊松比、 縱橫波波速比以及反射層相位變化特征定性判斷破碎帶富水情況； b) 地震波層析成像法應根據三維成果圖波速變化特征判斷是否發育斷層及斷層破碎帶性狀； c) 探地雷達應依據反射波特點，即同相軸連續性、反射面走向來識別斷層，判斷斷層的走向；可 依據反射能量大小、反射波相位特征、反射波衰減速度、反射波振幅強弱定性判斷斷層破碎帶 富水情況； d) 瞬變電磁法、聚焦電流法應將電阻率數據進行反演，根據反演成果圖顯示的異常圖像特征識別 斷層破碎帶，可依據低阻異常值與背景值的差異大小初步判斷斷層破碎帶富水程度； e) 超前地質鉆探可依據巖芯、鉆進速度變化、壓力變化、沖洗液或巖粉顏色等情況判斷是否發育 斷層破碎帶，破碎帶規模、物質組成。 8.3 巖溶預報 8.3.1 預報內容包括巖溶與隧洞的空間位置關系、規模、充填及富水情況，分析其對隧洞施工的危害 程度。 8.3.2 預報方法宜采用探地雷達法、瞬變電磁、聚焦電流法和超前地質鉆探為主，其他方法為輔。 16 DB52/T 1512—2020 8.3.3 基于巖溶發育的復雜性、隱蔽性、不確定性，對巖溶的預報應以地質分析法為基礎，采用地面 調查分析與洞內預報、長距離預報和短距離預報相結合的預報方式進行綜合預報，并對物探預報結果進 行鉆探驗證及詳查。 8.3.4 預報工作應滿足下列要求： a) 地質調查分析法應調查可溶巖與非可溶巖地層的分布與接觸關系，地表洼地、落水洞、溶洞等 與地下水補給有關的地質現象發育分布情況及匯水面積，分析與巖溶相關的地下水補給、徑流、 排泄情況，初步判斷發生涌水突泥的可能性； b) 物探預報應根據方法的技術特點、適用的地質條件，選擇合適的方法，布置針對性的測線及觀 測系統進行預報； c) 應根據物探預報成果來初步判斷巖溶空間分布位置、規模、富水情況、對施工的危害程度； d) 巖溶發育洞段，應適當增加相鄰兩次預報的重疊長度。 8.3.5 資料解釋應符合下列要求： a) 物探方法應根據不同預報方法參數的變化情況來推斷預報洞段巖溶位置、規模、充填及富水情 況； b) 地震波反射法可依據反射波是否呈現不規則、多點強反射的特點來識別是否發育巖溶，同時還 可根據反射波相位特征、橫波反射幅度強弱、縱橫波速比值和泊松比的變化情況來分析巖溶的 充填情況； c) 地震波層析成像法可根據三維成果圖中低速異常帶的速度值，邊界形狀等來判斷是否發育巖 溶； d) 探地雷達可依據反射波同相軸特征、能量大小、相位特征、衰減速度、振幅強弱來識別是否發 育巖溶及巖溶的充填情況； e) 瞬變電磁、聚焦電流法可低阻或高阻異常圖像特征，輔以其他物性參數來識別是否發育巖溶及 巖溶的充填情況； f) 超前地質鉆探應依據鉆進速度的變化、壓力的變化、沖洗液或巖粉顏色以及在鉆探過程中遇到 的其他情況來判斷是否發育巖溶及巖溶的充填情況。 8.4 老硐及采空區預報 8.4.1 預報內容包括老硐及采空區在隧洞內的分布位置、規模、充填及富水情況，分析其對隧洞施工 危害程度。 8.4.2 預報應以地質調查分析法、鉆探法、探地雷達法、瞬變電磁法和聚焦電流法預報為主，其他方 法為輔。 8.4.3 預報應以地質調查分析為基礎，采用多種物探方法相結合進行綜合預報，并對物探預報結果進 行超前地質鉆探進行驗證及詳查。 8.4.4 預報工作應滿足下列要求： a) 應充分收集隧洞工程區域的地質勘查、礦產勘查、采礦權范圍、開采設計、開采進度報告、閉 礦報告等資料，結合實地調查繪制老硐采空區已知分布位置及預測分布范圍圖，確定老硐及采 空區與隧洞的空間關系，必要時采用地表物探、鉆探劃分采空區的范圍； b) 應采用地質分析法，利用地層層序、地層厚度、標志層和巖層產狀等，通過作圖分析推測老硐 及采空區在隧洞的位置； c) 在隧洞施工掌子面接近老硐及采空區洞段附近時，應參照本文件附錄 C 觀測洞內不良地質體臨 近前兆特征，預防老硐采空區涌水突泥及有害氣體突出等災害性事故的發生； d) 應根據物探方法的技術特點、適用的地質條件，選擇合適的方法，布置針對性的測線及觀測系 統進行預報； 17 DB52/T 1512—2020 e) f) 8.4.5 a) 煤系地層中的老硐采空區預報，應符合煤系地層的預報要求； 物探預報的老硐采空區，應布置超前地質鉆孔進行驗證及詳查。 資料解釋應符合下列要求： 物探預報應依據不同方法參數的變化情況來判斷識別預報洞段是否存在采空區及采空區的充 填情況； b) 瞬變電磁法、聚焦電流法預報老硐采空區可依據低阻異常值與背景值的差異大小來判斷否存在 采空區及采空區的充填情況； c) 探地雷達法預報老硐采空區可依據反射能量的大小、反射波的相位特征、反射波的衰減速度、 反射波振幅的強弱來識別是否存在采空區及采空區的充填情況。 8.5 涌水突泥預報 8.5.1 預報內容包括對斷層破碎帶、儲水構造、儲水空間、巖溶暗河系統等的分布、規模、富水程度 進行預報，并分析對隧洞施工的危害程度。 8.5.2 預報方法應以地質調查分析法、鉆探法、瞬變電磁法、聚焦電流法、探地雷達法為主，其他方 法為輔。 8.5.3 預報應以地質分析為基礎，采用多種物探方法預報與鉆探驗證、詳查相結合的方式進行。 8.5.4 預報工作應滿足下列要求： a) 地質調查分析法應調查可溶巖與非可溶巖地層的分布與接觸關系，地表水、洼地、落水洞、溶 洞等與地下水補給有關的地質現象發育分布情況及匯水面積，分析斷層破碎帶、儲水構造、儲 水空間、巖溶暗河系統等的地下水的補給、徑流、排泄情況及其與隧洞的空間關系； b) 物探預報應根據方法技術特點、適用的地質條件，選擇合適的預報方法，采用及長短、距離預 報相結合的方式進行； c) 斷層破碎帶涌水突泥預報可參照斷層破碎帶預報方法進行、巖溶涌水突泥預報可參照巖溶預報 方法進行、老硐采空區涌水突泥預報可參照老硐采空區預報方法進行，同時還可采用紅外探測 法進行輔助探測； d) 應根據物探預報成果初步判斷發生涌水突泥的可能性，對可能發生涌水突泥的物探異常洞段， 應采用超前鉆探驗證及詳查； e) 實施超前地質鉆探預報涌水突泥應在孔口安裝防突裝置。 8.5.5 資料解釋應符合下列要求： a) 地震反射波法可根據預報洞段橫波波速、泊松比、縱橫波波速比以及反射層的相位變化特征來 定性判斷預報洞段是否含水； b) 地震波層析層像法可根據高低波速異常區域是否交雜出現，以及異常是否呈片狀或條狀來判斷 涌水突泥情況； c) 探地雷達法可依據反射能量的大小、反射波的相位特征、反射波的衰減速度、反射波振幅的強 弱初步判斷預報洞段是否含水及富水程度； d) 瞬變電磁、聚焦電流法可依據低阻異常值與背景值的差異大小初步判斷預報洞段是否含水及富 水程度； e) 紅外探測法可通過紅外輻射場的變化定性判斷隧洞周圍是否含水。 9 預報成果 9.1 超前地質預報工作完成后應編寫預報成果報告，報告應內容全面、目的明確、方法技術可靠、數 據真實、圖表齊全、結論正確。 18 DB52/T 1512—2020 9.2 9.3 9.4 地質預報成果圖件的編制應符合 SL 567 的要求。 超前地質預報成果報告宜包括預報成果簡報、月報、年報、竣工報告。 預報成果簡報為單個掌子面所開展的預報方法的成果總結，宜包括下列內容： a) 以往預報情況、預報隧洞的地質地概況、掌子面地質情況； b) 預報實施時間、預報方法、工作量、工作布置； c) 資料解釋與成果分析； d) 結論與建議； e) 附圖、附表。 9.5 月報、年報內容宜包括： a) 當月、當年隧洞施工及地質概況； b) 預報方法與技術、預報工作量； c) 預報質量控制； d) 預報成果； e) 預報成果與開挖揭露情況分析； f) 預報建議； g) 附圖、附表。 9.6 超前地質預報竣工報告內容宜包括： a) 工程概況； b) 工程地質及地球物理特征； c) 預報方法技術及工作量； d) 預報質量控制； e) 數據處理、資料整理和分析解釋； f) 預報成果； g) 預報成果驗證或印證情況； h) 附圖、附表。 19 DB52/T 1512—2020 AA 附 錄 A （規范性） 隧洞超前地質預報風險等級劃分 A.1.1 水工隧洞高程受控于輸水水頭高度，長距離輸水隧洞很難避開煤系地層或巖溶地層。隧洞施工 主要災害為巖溶塌陷、涌水突泥；構造帶塌方、涌水突泥；老硐采空區垮塌、涌水突泥及有害氣體突出； 煤層瓦斯氣體突出等。為此，隧洞超前地質預報風險等級根據預報隧洞巖溶發育程度、涌水突泥程度、 地質構造發育規模、有毒有害氣體濃度、老硐采空區分布情況五個因素來劃分，采取就高不就低的原則， 即五個因素中有一個符合對應的等級為高風險則認為對應隧洞為高風險隧洞。 A.1.2 參考《貴州省巖土工程技術規范》(DBJ52/T 046)，巖溶發育程度劃分為強烈發育、中等發育、 微發育三個等級的劃分情況，結合水利水電隧洞工程特點，本規程將巖溶發育程度劃分為巖溶強烈發育、 中等發育、巖溶弱發育或不發育三個等級，分別對應隧洞超前地質預報高風險、中風險、低風險三個等 級。 A.1.3 涌水量計算參照《引調水線路工程地質勘察規范》(SL 629)的相關計算方法，根據不同地區對 照選取，根據預測涌水量的大小分為三個等級，分別對應隧洞超前地質預報高風險、中風險、低風險三 個等級。 A.1.4 隧洞超前地質預報風險等級劃分見表A.1: 表A.1 隧洞超前地質預報風險等級劃分表 風險等級 影響 因素 高風險 中風險 巖溶強烈發育：碳酸鹽巖巖性較純、 連續厚度大、地表出露面積廣，巖體 巖溶 發育 程度 以厚層至塊狀結構為主；地表有較多 巖溶塌陷、漏斗、洼地、落水洞、泉 眼，洼地、落水洞多呈串珠狀分布； 地下暗河系統發育，附近有巖溶大泉 出露，地下水以巖溶管道水為主；鉆 孔巖溶率＞10%，鉆孔遇洞率＞60% 涌水 突泥 程度 施工過程中可能發生特大、大型涌突 3 水突泥,涌水量 Q≥7200m /d；地下水 位高于隧洞底板 H≥100m，外水壓力 高 地質 隧洞穿越區域性斷裂帶、大型構造破 構造 碎帶、大型斷裂交匯帶、導水斷層帶、 發育 向斜儲水構造、背斜富水構造，富水、 規模 導水性極強的洞段 20 低風險 巖溶中等發育：巖性以碳酸鹽巖夾 碎屑巖地層組成、較純碳酸鹽巖地 巖溶弱發育或不發育：巖溶弱 層與不純碳酸鹽巖地層互層，巖體 發育地層且分布不連續、非可 以薄層-中厚層為主；地表巖溶塌 溶巖洞段，地表巖溶不發育， 陷、漏斗、洼地、溶溝、溶槽較發 地下巖溶發育多為溶孔及晶 育；地下洞穴通道不多，地下水以 洞，無裂隙通道形成，地下水 溶隙水或小規模巖溶管道水為主； 以基巖裂隙水為主；鉆孔巖溶 3%≤鉆孔巖溶率≤10%，30%≤鉆孔 率為＜3%，鉆孔遇洞率＜30% 遇洞率≤60% 施工中可能遇到中型涌水突泥，涌 水量 1200≤Q＜7200m3/d；地下水 位高于隧洞底板 50m≤H＜100m 除高風險、低風險之外洞段 施工中可能遇小型裂隙性涌 水，涌水量 Q＜1200m3/d，涌 水突水的可能性極??；地下水 位高于隧洞底板 H＜50m 隧洞穿越單斜地層，巖性單 一，構造帶僅有滲漏或滴水 DB52/T 1512—2020 表 A.1(續) 風險等級 影響 因素 高風險 中風險 有害氣體濃度不滿足 SL 629 要求， 有害氣體濃度滿足 SL 629 要求， 有害 瓦斯涌出量≥0.5mg/(min·m )，瓦 瓦斯涌出量＜0.5mg/(min·m3)， 氣體 斯含量 w≥0.5m3/t，瓦斯壓力 P≥ 瓦斯含量 w＜0.5m3/t，瓦斯壓力 P 0.15MPa ＜0.15MPa 老硐采 空區 3 隧洞穿越煤系地層或其他含礦地層， 隧洞附近含礦地層分布，可能存在 且有過開采礦產活動 低風險 礦產開采活動 無 無 21 DB52/T 1512—2020 BB 附 錄 B （資料性） 超前地質預報工作流程圖 圖B.1 22 超前地質預報工作流程圖 DB52/T 1512—2020 CC 附 錄 C （資料性） 洞內不良地質體臨近前兆特征表 表C.1 隧洞內不良地質體臨近前兆特征表 不良地質體名稱 臨近地質前兆現象 1.臨近前裂隙、溶隙間出現較多的鐵染銹或粘土； 2.巖層明顯濕化、軟化，或出現淋水現象； 臨近大型溶 洞水體或暗河 3.小溶洞出現的頻率增加且多有水流、河沙或水流痕跡； 4.鉆孔中的涌水量劇增，且夾有泥沙或小礫石； 5.有嘩嘩的流水聲； 6.鉆孔中有涼風冒出。 1.節理組數急劇增加； 2.巖層牽引褶曲、牽引褶皺的出現； 斷層破碎帶 3.巖石強度的明顯降低； 4.壓碎巖、碎裂巖、斷層角礫巖等的出現； 5.臨近富水斷層前斷層下盤泥巖、頁巖等隔水巖層明顯濕化、軟化，或出現淋水和其他 涌突水現象。 1.巖層明顯濕化、軟化，或出現淋水現象； 2.巖層裂隙有涌水現象； 老硐積水 3.開挖工作面空氣變冷或發生霧氣； 4.有嘶嘶的水聲； 5.臨近煤層老窯積水的前兆是巖層中出現暗紅色水銹或滲水中掛紅。 1.拱頂巖石開裂，裂縫旁有巖粉噴出或洞內無故塵土飛揚； 大規模塌方 2.支撐拱架變形或發生聲響； 3.拱頂巖石掉快或裂縫逐漸擴大； 4.干燥圍巖突然涌水等。 1.開挖工作巖層發生鼓裂； 2.瓦斯含量突然增大或忽高忽低； 煤層瓦斯突出 3.工作面有移動感； 4.工作面發出瓦斯強涌出的嘶嘶聲，同時帶有粉塵； 5.工作面附近，時常聽到沉雷聲或悶雷聲。 23 DB52/T 1512—2020 DD 附 錄 D （規范性） 高、中風險隧洞預報工作流程圖 圖D.1 24 高、中風險隧洞預報工作流程圖 DB52/T 1512—2020 EE 附 錄 E （規范性） 低風險隧洞預報工作流程圖 表E.1 低風險隧洞預報工作流程圖 25 DB52/T 1512—2020 FF 附 錄 F （資料性） 不良地質體預報方法適應性列表 表F.1 不良地質體預報方法適應性列表 預報項目 預報方法 巖溶 涌水突泥 煤系地層 斷層破碎帶 老硐采空區 地質調查分析 ○ ● ● ● ● 地震法 ○ ○ ● ● ○ 瞬變電磁法 ● ● ○ ● ● 探地雷達法 ● ● ● ○ ● 聚焦電流法 ● ● ○ ○ ● 超前鉆探法 ● ● ● ● ● 紅外探測法 注：●主要方法，○輔助方法。 26 ○ DB52/T 1512—2020 GG 附 錄 G （資料性） 超前地質預報方法適用情況對比表 表G.1 超前地質預報方法適用情況對比表 預報方法 適用性 預報距離 地質調查分析 所有不良地質預報。 長、短距離 主要對斷層破碎帶、 地震波預報法 煤層、巖溶前界面等 長距離 界面位置預報。 瞬變電磁預報法 主要對含水巖溶、斷 層破碎帶預報。 中距離 主要對斷層、巖溶、 探地雷達預報法 老硐采空區位置預 短距離 報。 聚焦電流法預報 主要對含水老硐采空 區預報。 步查明其它方法預報 短距離 用于涌水突泥預報 場地條件限制 除開挖工作面地質編錄外，幾 TBM 施工 乎不占用隧洞施工時間。 炮孔和接收孔鉆孔會干擾部分 構造走向與隧洞軸線 施工，爆炸激發和接收需暫停 的夾角應大于 30°、無 相應工作面施工約兩小時。 振動干擾。 現場測點布置和測試要求掌子 TBM 施工、大型鋼構、 面附近施工暫停約一小時。 強電磁干擾 現場測點布置和測試要求掌子 TBM 施工、大型鋼構、 面附近施工暫停約一小時。 磁干擾設備。 測試要求掌子面附近施工暫停 大型鋼構、漏電 約一小時。 同鉆孔深度 成果。 紅外探測法 受限施工方法 現場供電極和測量電極布置和 主要用于驗證及進一 超前鉆探預報法 對施工影響程度 短距離 占用隧洞開挖工作面施工時間 受隧洞開挖工作面限 長。 制。 占用隧洞開挖工作面施工時間 干擾因素多，難以獲得 短。 理想測試環境 27 DB52/T 1512—2020 HH 附 錄 H （資料性） 隧洞施工掌子面地質素描記錄表 表H.1 隧洞施工掌子面地質素描記錄表 **隧洞掌子面地質素描 項目名稱 素描日期 隧洞名稱 掌子面樁號 設計圍 施工圍 巖級別 巖級別 圍巖穩 巖體風 定狀態 化程度 地下水發 巖溶發 育情況 育情況 裂隙發 育情況 地層巖性 地質描述： 地 質 描 述 及 附 圖 繪制： 28 復核： 年 月 日 DB52/T 1512—2020 I I 附 錄 I （資料性） 隧洞開挖洞壁地質展示圖 隧洞名稱： 隧洞方位： 比例： 作圖期日： 左 邊 墻 展 拱 示 部 圖 右 邊 墻 里 程 設計工程地質水文 地質條件 設計圍巖分級 施工圍巖分級 地層巖性特征 施工揭示構造特征 水文地質特征 圍巖穩定性及初期 支護 其它說明事項 繪制 ： 復核： 29 上傾 ) 5°～10° 上傾 5°～10° ( 1m ) 10°～20° 下傾 1m 炮孔 接收孔橫斷面 DB52/T 1512—2020 J 炮孔橫斷面 J 附 錄 J （資料性） 地震反射波法觀測系統設計圖（TSP) 3 分量檢波器接收孔 炮 孔 24 個孔布置在構造走向與隧洞軸 數 量 2 個孔對稱布置在隧洞左右邊墻 直 徑 Φ50mm φ38mm～45mm 深 度 1.5m～2m 1.5m 定 向 垂直隧洞軸向，上傾 5°～10° 垂直隧洞軸向，下傾 10°～20° 高 度 距地面（洞底）高 1m 距地面（洞底）高 1m 位 置 距開挖工作面約 55m 向交角為銳角的一側邊墻 第 1 個孔距同側接收器孔 10～ 20m、孔間距 1.5m 布置示意圖 接收孔 2 工作面 隧洞軸線 55m 巖層 觀 測 系 統 20m 接收孔 1 1.5m 炮孔 S1 S2 S3 S23 S24 接收孔和炮孔分布平面圖 接收孔 接收孔 上傾 ) 5°～10° 上傾 5°～10° ( 1m 1m ) 10°～20° 下傾 炮孔 接收孔橫斷面 30 炮孔橫斷面 DB52/T 1512—2020 KK 附 錄 K （資料性） 地震層析成像系統設計圖(TRT) 接收器(檢波器)孔 數 量 12 個，對稱布置在 10 個對稱布置在隧洞左右邊墻 安裝方式 深 擊發點 鄰近掌子面左右邊墻 φ10mm 鉆孔 表面 50mm 表面 度 5m 掌子面 10～20m 隧 道 地 震 A2 A5 A6 5m A4 A2 A7 A3 A8 A3 層 析 A5 A10 A4 A9 A6 A11 A7 觀 A8 測 系 A9 A10 A11 5m 像 5m 層 圖例： 傳感器（天線） 震源點 統 31 DB52/T 1512—2020 LL 附 錄 L （資料性） 聚焦電流法觀測系統設計圖 供電極 測量極 分別在距離掌子面 0、2、6、10、 A極 20m 環形布置，每環 4 或 8 個電 M極 極。 電極孔 直徑 布極 孔深 φ25mm～50mm 50mm～200mm 電極孔 直徑 布極 孔深 1 個，布置隧洞出口方向,距最 B極 外圈 A 極距離為最大預報距離 N極 的 4-6 倍。 測 系 統 32 多個不極化電極，電極間距 0.5m-2m。 φ30mm～60mm 50mm～100mm 1 個不極化電極，布置隧洞出口方向,距最外圈 A 極距離 100m 以上。 孔 徑 φ25mm～50mm 孔 徑 φ30mm～60mm 孔 深 50mm～200mm 孔 深 50mm～100mm 示意圖 觀 移動測量時 1 個不極化電極，陣列測量時布置 DB52/T 1512—2020 MM 附 錄 M （資料性） 紅外探測野外記錄表 表M.1 隧洞名稱： 場 開挖掌子面紅外探測數據記錄表 掌子面里程： 列 強 1 2 表格編號： 數 3 4 5 橫 向 max 差 備注 1 行數 2 3 4 橫向 max 差 填表： 審核： 表M.2 隧洞名稱： 斷面序號 日期： 左邊墻 月 日 沿隧道走向探測數據記錄表 掌子面里程： 斷面里程 年 左拱腰 表格編號： 拱頂 右拱腰 右邊墻 備注 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 填表： 審核： 日期： 年 月 日 33 DB52/T 1512—2020 NN 附 錄 N （資料性） 隧洞超前鉆探鉆孔柱狀圖 隧洞名稱： 鉆孔編號： 開孔時間： 孔口里程： 終孔時間： 地 層 層 層 底 底 時 里 深 代 程 度 （比例） 樣 位 工程地質描述 置 （m) 編制： 復核：O _________________________________ 34 立角： 孔孔位置： 采 柱狀圖 孔徑： 傾角： 出 出 備 水 水 注 位 量 置 （m3/h) DB52/T 1512-2020