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隧道施工超前地质预报方法技术
作者： 孟表柱,朱金富,赵淑兰,魏广宾
出版社：地质出版社
分类：工程地质
关键词：隧道工程,工程地质,预报
开本：787×1092 1/16开页数：211
ISBN：9787116103559_11出版日期：2017-06
浏览量：次
定价：50.00元优惠价：15元
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本书概述了隧道的施工方法以及施工过程中常见的地质灾害，提出了隧道施工超前地质预报涉及的地质理论及物探理论；详细论述了隧道施工不良地质现象预测的地质及物探方法技术，以及隧道超前地质预报对围岩分级分类及施工预警的指导作用。
本书可作为从事隧道及其他地下工程施工、监理及工程技术人员，特别是隧道超前地质预报技术人员重要的工具书，也可供高校相关专业师生、设计单位相关工程技术人员参考阅读。
目录
前言
第一章 绪论
一、隧道超前地质预报的定义
二、隧道超前地质预报的目的与意义
三、隧道施工超前地质预报研究现状
四、隧道施工超前地质预报的内容
五、隧道施工超前地质预报的方法
（一）地质预报方法
1.正洞地质素描法
2.断层参数预测法
3.地质体投射法
4.超前水平钻孔法
5.超前导坑法
（二）物探预报方法
1.TSP超前预报技术
2.地质雷达探测技术
3.红外探测技术
4.TRT超前地质预报
（三）地质-物探综合分析法
1.收集、熟悉地质资料
2.施工地质编录
3.围岩特性测试
4.地球物理探测
5.地质-物探综合分析
六、隧道施工超前地质预报发展方向
第二章 隧道施工方法简介
第一节 矿山法
一、矿山法的分类
1.先拱后墙法
2.漏斗棚架法
3.台阶法
4.上下导坑先墙后拱法
5.侧壁导坑先墙后拱法
6.全断面法
7.蘑菇形法
二、爆破开挖要求
第二节 新奥法
一、施工前量测
二、施工主要原则
三、施工基本要点
四、缺点
第三节 盾构法
一、施工工序
1.土层开挖
2.推进操纵与纠偏
3.衬砌拼装
4.衬砌压注
二、适用条件及优缺点
1.适用条件
2.优点及缺点
第四节 浅埋暗挖法
一、施工工艺流程
二、适用条件
1.不允许带水作业
2.开挖面具有一定的自立性和稳定性
三、施工要求
1.浅埋暗挖法的十八字方针
2.浅埋暗挖法施工技术
第五节 盖挖法
一、施工方法分类
1.盖挖顺作法
2.盖挖逆作法
3.盖挖半逆作法
二、施工过程要求
1.施工准备
2.测量放样
3.围护结构施工
4.基坑降水
5.中间柱施工
6.施工顶板及顶板回填恢复路面
7.基坑开挖
8.出土口
9.上下入口
10.基坑清理
11.基坑检查
12.基底处理
13.监控量测反馈程序
14.基坑监测
三、施工优缺点
1.施工优点
2.施工缺点
第三章 隧道施工中常见的地质灾害
第一节 断层破碎带引起的地质灾害
一、断层破碎带引起塌方
1.断层性质及破碎带岩性
2.断层发育规模
3.断层破碎带的发育厚度
4.断层破碎带的物质组成及固结程度
5.断层破碎带的岩体结构
6.断层破碎带产状及其与隧道空间的关系
二、断层破碎带是涌水涌泥、瓦斯涌出的通道
1.地应力的贯穿通道
2.地层水、瓦斯的贯穿通道
第二节 隧道涌水
一、隧道涌水类型
1.干燥
2.渗水
3.线状涌水（线流）
4.帘幕式涌水
5.股状涌水（股流）
二、隧道涌水产生的条件
三、岩溶引发的灾害形式
1.岩溶地基的变形破坏
2.破坏区域稳定性
3.岩溶渗漏
四、隧道突泥涌水预防措施
1.做好监控量测、超前地质预报
2.隧道遇不良地质条件的措施
3.隧道防、排水措施
4.辅助坑道的作用
五、隧道涌水事故实例
第三节 岩爆
一、岩爆产生的条件
1.地质条件
2.判断岩爆产生的应力条件
二、岩爆的特点
三、岩爆灾害的预防及处理
四、岩爆事故实例
第四节 瓦斯爆炸
一、瓦斯爆炸条件
1.瓦斯的可燃性及爆炸性
2.悬浮瓦斯的浓度
3.引燃瓦斯爆炸的高温热源
4.一定浓度的氧气
二、瓦斯爆炸特征
1.形成高温、高压、冲击波
2.瓦斯爆炸具有连续性
3.瓦斯爆炸的感应期
4.产生大量的CO
三、瓦斯爆炸事故实例
第五节 软岩引起的地质灾害
一、软岩的定义
二、软岩分类与分级
1.膨胀性软岩
2.高应力软岩
3.节理化软岩
4.复合型软岩
三、软岩的工程力学特性
1.可塑性
2.膨胀性
3.崩解性
4.流变性
5.易扰动性
四、软岩工程地质灾害
第六节 不整合接触带引起的地质灾害
第四章 隧道施工灾害地质原理
第一节 矿物岩石学基础
一、主要造岩矿物
1.石英
2.长石
3.云母
4.角闪石
5.方解石
6.辉石
7.橄榄石
8.霞石
二、岩石学概述
三、岩浆岩
（一）岩浆
（二）岩浆岩的分类
1.超基性岩类
2.基性岩类
3.中性岩类
4.酸性岩类
（三）常见岩浆岩鉴定特征
1.辉绿玢岩
2.花岗岩
3.玄武岩
4.安山岩
5.凝灰岩
四、沉积岩
（一）沉积岩的形成
1.风化作用
2.搬运与沉积作用
3.成岩作用
（二）沉积岩的分类
1.碎屑岩类
2.黏土岩类
3.化学岩及生物化学岩类
（三）沉积岩层理
1.层理概念及其特征
2.层理类型
（四）常见沉积岩鉴定特征
1.砾岩类
2.砂岩类
3.粉砂岩类
4.火山碎屑岩类
5.黏土岩类
6.化学岩及生物化学岩类
五、变质岩
（一）变质岩的形成
（二）主要变质作用类型
1.接触变质作用
2.动力变质作用
3.区域变质作用
4.混合岩化作用
（三）常见变质岩鉴定特征
1.板岩
2.千枚岩
3.片岩
4.片麻岩
5.角闪岩
6.麻粒岩
7.石英岩
8.大理岩
9.角岩
10.混合岩
第二节 地层学理论基础
一、地层系统划分
二、地质年代划分
三、地层划分与对比
1.地层划分
2.地层对比
第三节 岩石变形力学基础
一、岩石变形分析的力学基础
（一）力的基本概念
1.作用力
2.外力和内力
3.应力
（二）应力状态
（三）应力莫尔圆的概念
（四）应力场与构造应力场
1.应力场的概念
2.构造应力场的概念
3.构造应力场的表示
4.应力集中
二、岩石变形与应变分析基础
（一）变形
1.变形的概念
2.变形的方式
3.均匀变形、非均匀变形和递进变形
（二）应变
1.应变的概念
2.应变椭球体
第四节 构造地质学理论基础
一、地层接触关系
1.整合接触
2.平行不整合
3.角度不整合
二、构造类型
（一）断层
1.基本概念
2.断层要素（图4-32）
3.断层分类（图4-33）
（二）褶皱
1.褶皱要素
2.形成机制
（三）节理
1.按力学性质进行分类
2.按节理与岩层产状要素进行分类
3.按节理走向与其他构造的主要构造线方向进行分类
（四）劈理、面理和线理
1.劈理
2.面理
3.线理
第五节 煤及瓦斯地质理论基础
一、煤矿埋藏特征
1.煤层的厚度
2.煤层的顶、底板
3.煤层的形态与结构
4.煤层的产状要素
5.煤矿地质构造
二、地质历史成煤时期
1.晚石炭世至早二叠世
2.晚二叠世
3.早-中侏罗世
4.白垩纪
三、瓦斯
1.瓦斯赋存特征及含量
2.瓦斯涌出等级
3.瓦斯喷出
第六节 地下水及岩溶地质理论基础
一、地下水的基本性质
二、隧道涌水特征及影响
1.涌水的特征
2.隧道涌水的主要来源
3.涌水对隧道施工的影响
4.隧道涌水的影响因素
三、地下水的渗流
1.流网分析法
2.解析法
3.数值分析法
第七节 工程地质学理论基础
一、工程地质学研究内容
二、区域稳定性问题工程地质分析
（一）区域稳定性概念
（二）区域稳定性理论
1.安全岛理论
2.断裂控震理论
（三）区域稳定性评价
1.区域稳定性评价准备工作
2.区域稳定性评价方法
三、岩体稳定性工程地质分析
（一）相关基本概念
（二）岩体稳定性评价意义
（三）岩体稳定性的影响因素
（四）结构面对岩体稳定性的影响
（五）岩体稳定性评价理论
1.经典块体理论
2.关键群方法
3.分形块体理论
4.弹黏塑性块体理论
5.非连续变形分析
第五章 隧道施工超前地质预报物探原理
第一节 弹性波预测理论
一、弹性波的运动学特征
1.地震波
2.波前、波后、面波
3.振动图和波剖面
4.波动特征描述
二、弹性波的力学特征
三、地震波速度
1.波速与岩石弹性常数关系
2.波速与岩性的关系
3.波速与岩石密度的关系
4.波速与孔隙度和流体性质的关系
四、地震波传播规律
1.反射定律
2.透射定律
3.斯奈尔定律
4.费马原理
5.惠更斯原理
第二节 电磁波探测原理
一、电磁波的传播规律
1.电磁场的波动方程
2.平面波解
3.电磁波在线性介质中的传播
4.电磁波在非线性介质中的传播
二、不同介质的地磁场特征
第三节 红外探测原理
一、红外光谱及热效应
1.红外光谱
2.红外线的主要效应
二、红外辐射理论
1.普朗克定律
2.斯蒂芬-波尔兹曼
3.维恩位移定律
第六章 隧道施工超前地质预报方法
第一节 宏观地质调查方法
一、地层地质调查
1.调查或复查的内容及目的
2.调查或复查的关键技术
二、构造地质（断层及其破碎带）调查
1.调查或复查的内容及目的
2.调查或复查的关键技术
三、岩溶地质调查
1.调查的内容及目的
2.调查的关键技术
3.调查的工作方法和步骤
四、煤系及瓦斯地质调查
五、水文地质调查
1.调查内容
2.调查方法
第二节 赤平投影分析技术
一、概述
二、赤平投影的基本原理
1.投影要素
2.吴尔福网要素（图6-3）
三、线、面、角的投影分析
1.简单的线和平面的投影
2.相交线所决定的平面产状
3.己知真倾角求视倾角
4.求平面上的直线的产状（枢纽的倾伏或侧伏）
5.两平面的夹角及其等分线
四、β图解和π图解
五、极射赤平投影的分析
1.一组结构面的分析
2.两组结构面的分析
第三节 断层参数预测法
一、基本原理
1.断层预报的普遍原理
2.煤层巷道断层位置和断距预报的原理
3.山岭隧道断层破碎带位置和规模预报的原理
二、断层参数预测方程
1.煤矿巷道断层位置和断距预报公式
2.山岭隧道断层破碎带位置和规模预报公式
三、预测关键技术
1.11节理（小断层）特点
2.与岩层背景节理相区分
3.与属于其他断层的11节理组相区分
4.与断层影响带内同一条断层的其他相关节理区分
第四节 超前钻探方法
一、超前地质钻探程序
二、超前地质钻探检查的技术要求
三、加深炮眼探测法
四、加深炮眼探测法五大要素
五、超前水平钻探优缺点
1.超前水平钻探方法的优点
2.超前水平钻探方法的缺点
第五节 物探技术方法
一、声波测试法
二、红外探测法
三、弹性波法
1.地震负视速度法
2.水平声波剖面法
四、电磁波法
第七章 隧道施工超前地质预报物探技术
第一节 TSP探测解释技术
一、TSP探测原理
1.地震波的传播
2.TSP基本原理
二、TSP系统组成
1.记录单元
2.接收单元
3.附件和引爆设备
三、TSP探测技术
1.标记测量剖面
2.接收器钻孔
3.爆破钻孔
4.接收器套管的安装
5.钻孔和防护爆破孔
四、“管道波”的防治
1.“管道波”影响的普遍性和危害
2.工作中“管道波”的防治经验措施
第二节 TGP探测解释技术
一、TGP隧道地震波方法的预报原理
二、TGP隧道地质超前预报系统
第三节 TST预报技术
一、隧道围岩中的三维波场
二、TST技术的原理与特点
1.TST观测系统特点
2.TST的三维波场分离特征
3.TST的围岩波速分析
4.运用散射理论提高超前预报的分辨率
5.TST偏移成像技术
三、TST技术野外注意事项
1.炮点与检波器的布置
2.检波器的安装
3.炮点的安装
4.爆炸机与触发线的连接
四、工程应用
1.仪器设备及观测系统布置
2.观测系统布置
3.工程概况
4.资料解译
5.施工概况
第四节 探地雷达探测解释技术
一、探地雷达探测的基本原理
二、探地雷达探测方法特点
三、基本参数及数据处理
（一）探地雷达在勘查中的基本参数
1.电磁脉冲波旅行时
2.电磁波在介质中的传播速度
3.电磁波的反射系数
（二）数据处理方法
1.距离归一化
2.确定波速
3.水平和垂直滤波
四、探地雷达的资料解释
（一）时间剖面的对比
1.时间剖面的显示方式
2.反射层的拾取
（二）时间剖面的解释
1.掌握充分的地质资料，了解测区的地质构造特征
2.重点研究特征波的长同相轴
3.时间剖面上常见的特殊波
4.同相轴不连续带
第五节 红外探测解释技术
一、红外探测原理
（一）概述
1.红外辐射场的形成
2.正常场和异常场
（二）红外探测基本方法
（三）探测曲线的分析
二、红外探测仪
1.简介
2.用途
3.使用环境条件
4.技术参数
三、红外探测预报方法
1.利用探测面判断含水构造
2.利用深测曲线确定掘进前方有无含水构造
第八章 隧道围岩分级
第一节 围岩的概念及工程特性
一、围岩的概念
二、围岩的工程性质
（一）岩体的变形特性
1.受压变形
2.剪切变形
（二）岩体的强度
第二节 围岩稳定性
一、研究围岩稳定性的意义
二、影响围岩稳定性的因素
（一）地质因素
1.岩体结构特征
2.结构面性质和空间的组合
3.岩石的力学性质
4.围岩的初始应力场
5.地下水状况
（二）人为因素
1.坑道尺寸和形状
2.开挖方法
第三节 围岩分级及修正
一、概述
二、围岩分类的方法
（一）以岩石强度或物性指标为代表的分类方法
1.以岩石强度为基础的分类方法
2.以岩石物性指标为基础的分类方法
（二）以岩体构造、岩性特征为代表的分类方法
1.以泰沙基分类法为代表的分类方法
2.以岩体综合物性为指标的分类方法
（三）与地质勘探手段相联系的分类方法
1.按弹性波（纵波）速度的分类方法
2.以岩石质量为指标的分类方法——RQD方法
（四）组合多种因素的分类方法
三、围岩分类基础
（一）以围岩稳定性为基础的分类方法
1.岩体的结构特征与完整状态
2.岩石强度
3.地下水
4.弹性波传播速度
四、围岩基本质量指标（BQ）及修正参数
第九章 隧道施工地质灾害监测与预警
第一节 塌方监测与预警
一、断层破碎带塌方
（一）断层破碎带发育位置的定位
（二）断层破碎带的准确定性
1.断层破碎带的集中主要临近前兆
2.隧道内的断层破碎带识别与辨认
（三）发生塌方的可能性的判断和预警
1.影响断层破碎带塌方的地质因素分析
2.断层破碎带围岩级别的评定
3.塌方即将发生前兆的及早发现
二、岩溶陷落柱塌方
（一）准确定位
（二）准确定性
1.隧道遇岩溶陷落柱的前兆
2.隧道中的岩溶陷落柱的识别
（三）岩溶陷落柱塌方可能性的判断与预警
1.影响陷落柱塌方的地质因素分析
2.陷落柱涉及区段围岩级别评定
3.岩溶陷落柱塌方即将发生前兆的及早发现
三、塌方的防治措施
第二节 突水监测与预警
一、突水的主要地质类型
（一）断层突水
（二）溶洞暗河型突水
（三）采空区突水
二、突水的监测与预警
（一）查明地下水源体的位置
（二）查明地下水源体的性质
1.主要依据各种突水水源体赋存的地质条件来判断
2.其次是依据临近各种水源体时的不同前兆来判断水源体的性质（下述）
（三）发生突水可能性的判断与预警
1.临近各种水源体前兆
2.涌水量测量与预报
三、突水的防治措施
第三节 突泥监测与预警
一、溶洞突泥监测
二、淤泥带突泥的监测
（一）淤泥带的准确定位
（二）淤泥带的准确定性
（三）突泥灾害发生可能性的判断
三、突泥的防治措施
第四节 瓦斯爆炸和煤与瓦斯突出监测与预警
一、瓦斯爆炸监测
（一）瓦斯的特征
（二）影响瓦斯含量的地质因素
（三）瓦斯爆炸过程
（四）瓦斯爆炸必备条件
二、煤与瓦斯突出的监测
（一）瓦斯释放的类型
（二）决定煤与瓦斯突出的主要因素
1.内因
2.外因
（三）煤与瓦斯突出的临近前兆
三、瓦斯爆炸的防治措施
四、煤与瓦斯突出的防治措施
第五节 岩爆监测与预警
一、隧道岩爆现象
二、隧道岩爆形成的因素
（一）地质因素（内因）
（二）其他因素（外因）
三、岩爆监测的方法及步骤
四、岩爆的防治措施
第六节 片帮与掉块监测
一、片帮与掉块的原因
（一）由小断层交汇形成的不稳定岩体
（二）硬岩中的软弱夹层形成的不稳定岩体
（三）节理或被破坏的软弱面组成不稳定岩体
二、片帮与掉块的判断
（一）由小断层交汇形成不稳定岩体的片帮与掉块判断
（二）硬岩中的软弱夹层形成的不稳定岩体的片帮与掉块判断
（三）节理或被破坏的软弱面组成不稳定岩体的片帮与掉块判断
三、片帮与掉块的防治措施
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