隧道钻孔超前探水预报新技术-刘春生.ppt

《隧道钻孔超前探水预报新技术》武汉长盛工程检测技术开发有限公司成立于2003年，是一家开发、生产及销售为一体的从事岩土工程测试技术研究及相关仪器开发的科研型公司。2011年与武汉大学合作成立“矿山安全与岩土工程检测监测新技术研究中心”。
研发的产品有：桩底溶洞声呐探测仪、JL-ALT(A)预应力锚索（杆）张力无损检测仪、JL-MG（C）锚杆质量无损检测仪、JL-IUDS(B)智能超声成孔质量检测仪、JL-BPAC(A)桥梁预应力管道压浆质量检测仪、JL-GPT(A)护栏立柱质量检测仪、JL-IUCA6(A)基桩多孔自动超声仪、JL-ACT(A)锚索质量无损检测仪、JL-IUDS（A）智能超声成孔质量检测仪等。
创新是生命，质量是保障，诚信是基础。武汉长盛扎根于诚信基础，不断完善质量保障体系，持续努力创新，力求为振兴我国土木工程作出一份贡献。技术研究报告分七部分第一章绪论一、引言
隧道洞建设中对工程地质条件的认知和掌握程度是确保快速、安全修建的决定性因素之一。尽管施工前进行了大量的地质勘察工作，但由于当前勘察技术手段和方法技术的限制，加上地质体的复杂多变，期望在施工前完全查明工程岩体的状态、特性，准确地预测隧洞施工中可能发生地质灾害的位置、性质和规模是十分困难的。因此，世界各国隧洞工程界都十分重视超前预报工作。
而对于隧道掘进超前探水问题一直没有很好的方法，虽然采用一些直流电法的三极三点源法和矿井瞬变电磁法，因各种干扰因素较多，效果不是很理想，所有隧道还是以钻孔超前探为主；但是，电法还是物探行业公认的用于找水最好的方法之一。

电法勘探：
是利用岩石和矿石的物理性质，其物理性质主要有四种：导电性、激电性、介电性、导磁性，不同岩石和矿石在这些性质的差异，能够在岩矿中电磁场（人工的和天然的）空间和时间分布方面表现出来。一般说，岩矿的物理参数值改变的越明显，则电磁场的相应变化也越强烈；因此，人们便可通过对电磁场空间和时间分布状态的观测和研究，可查明岩矿或寻找地质对象在地中存在的状态（大小、形状、埋藏深度）以及物理参数值的大小，以达到电法勘探的地质目的。
电法勘探大体分两大类：①传导类电法勘探；②感应类电法勘探。前者以利用地中传导电流为主，后者以利用地中涡旋感应电流为主。
电法勘探的异常一般存在多解性，在许多情况下，由于岩矿地质条件及其他各种干扰因素的复杂性，单一参数方法，往往不易获得肯定的地质结果；因此，对于电法勘探要想取得较肯定的结果，必须采用多参数进行观测和分析评价。隧道的锚杆和锚网支护二、巷道掘进超前探测技术现状
1、超前探水钻孔
为了确保在掘进过程中的生产安全，在一些现行规定中，突出了钻孔超前探测的重要性，一方面主要得益于超前钻孔的直观性，另一方面，是目前还没有非常可靠的物探方法能够准确探明掘进头前方的水文地质情况。

2、矿井直流电法——三极三点源法（传导类电法）
“三点源法”，是在巷道中设A、B两极为供电点，其中B点设在无穷远（5-10倍的探测距离)，就形成了以A点为中心稳定的球形电场。设3个不同球形电场A1、A2、A3进行测试，可以得到3组前方相切的介质的视电阻率，经过软件处理，消除其他方向上的干扰，得到前方切点处的视电阻率。

三极三点源法超前探原理：

三极三点源法超前探原理：

说明：三点源法超前探原理是建立在测量巷道是均匀介质情况下的以映象原理，在巷道进行测量，以供电A点为映象原点，推断掘进前方的地质情况，但在巷道观测段有巷道地质差异、掘进机、运输皮带架、锚杆锚索、支护钢带钢网等干扰影响，上述的影响可能远大于掘进前方的地质体的影响。
三极三点源法缺点：
⑴探测参数单一：只利用电阻率一个参数，排除多解性能力差。
⑵探测复杂：现场施工设计、数据观测及成果分析、解释复杂，需物探专业人士才能使用好。
⑶环境干扰较大：巷道内掘进机、巷道底板的铁轨、工字钢支护、锚杆支护、运输皮带支架等各种金属设施对观测结果影响较大。
3、矿井瞬变电磁法：（感应类电法）
矿井瞬变电磁法（简称TEM）是利用不接地回线或电极向地下发送脉冲式一次电磁场，用线圈或接地电极观测由该脉冲电磁场感应的地下涡流产生的二次电磁场的空间和时间分布，来解决有关地质问题的时间电磁法。
瞬变电磁法与其它电法相比，具有以下特点：
⑴观测断电后的二次场，克服了复杂的一次场补偿问题。
⑵可采用不接地回线装置，适宜于各种地理环境下的野外工作。
⑶在高阻围岩地区不会产生地形起伏的假异常，岩石电阻越高，探测深度越深。（对高阻围岩中的低阻体反应较敏感）
⑷若采用较小线圈回线，工作较方便。
巷道迎头面瞬变电磁阻抗曲线图瞬变电磁有铁质材料影响曲线图瞬变电磁法各测点的观测数据曲线图隧道瞬变电磁法成果图：

矿井瞬变电磁法的缺点：
⑴测量信号弱：工作装置主要有重叠回线装置和偶极装置二