【52监测网】第135期 隧道工程物探检测技术应用与展望
 52监测网专家报告分享-第135期 《隧道工程物探检测技术应用与展望》 张建清 长江勘测规划设计研究院 长江地球物理探测（武汉）有限公司 目录 一、隧道建设中的工程问题 二、隧道工程物探检测技术现状 三、认知与实践 四、展望 内容介绍 前言：本文内容针对我国隧道工程物探技术应用，分析应用现状与存在的问题，结合隧道工程中的物探技术应用实例，从隧道地球物理勘查、隧洞施工超前地质预报、隧道衬砌质量检测等三个方面进行工程物探技术应用总结，最后提出对我国隧道工程物探技术未来发展的展望。 一、隧道建设中的工程问题 1.线路地质和岩土工程特性探测 • 查明地质构造，科学指导勘察钻孔布设； • 探测覆盖层和基岩各层厚度及形态，确定地层物性参数； • 探明线路不良地质体空间展布情况，为线路选择及岩溶治理提供指导; 2.隧道开挖施工超前预报 • 查明掌子面前方破碎带、岩溶等构造缺陷; • 探明掌子面前方富水层空间赋存状态及规模； 3.隧道支护结构质量检测 • 锚杆（索）锚固质量检测； • 实体混凝土结构内部缺陷探测； • 钢衬混凝土结构结合面脱空检测； 4.隧道运行安全诊断 • 混凝土结构表面裂缝和内部病害检测； • 隧道结构变形检测； 二、隧道工程物探检测技术现状 ◇ 隧道线路地球物理勘察技术 隧道线路地球物理勘察技术：地震折射波法、地震反射波法、高频大地电磁法、音频大地电磁测深法、瞬变电磁法、高密度电法…… 长线性深埋隧洞工程勘察主要以地面音频大地电磁法探测为主，探测深度范围从几m至1000m。对地层岩性、地质构造、岩溶等地质现象反应较为准确和全面。 航空、地空瞬变电磁类方法逐步在工程中开展应用。 ◇ 隧道开挖地球物理预报技术
◇ 隧道围岩物探检测技术 围岩松弛圈检测：钻孔超声波波速测试、地震折射波法、探地雷达法、钻孔摄像。 主要以弹性波波速测试类方法为主。 围岩分级：弹性波波速测试、地震折射波法。
◇ 隧道支护结构物探检测技术 • 锚杆锚固质量检测
采用声波反射法无损检测，获取锚杆长度和注浆密实度。
发明了一种能够增强隧洞围岩锚杆底端反射信号的装置，解决了锚杆无损检测中底端反射信号微弱影响信号判断的难题，提高了锚杆长度检测精度；同时降低了锚杆注浆密实度检测资料分析难度（专利：ZL201510870801.8 ∙ 张建清）。 • 混凝土衬砌结构检测技术 2013年，长江地球物理探测（武汉）有限公司从俄罗斯引进国内首台阵列超声横波反射成像仪，利用超声横波反射合成孔径三维层析成像技术，实现了混凝土结构内部高精度的空间成像，将混凝土检测精度有厘米级提升至毫米级。
◇ 隧道运行期安全诊断技术 • 衬砌结构表面病害检测 红外热成像技术
• 衬砌结构内部缺陷检测 阵列超声横波反射三维成像技术
• 隧道内部变形检测
三、认知与实践 ◇ 长距离线路地球物理勘察 • 滇中引水工程隧洞大地电磁测深 隧洞58座，总长611.9km，勘察阶段，全线开展了音频大地电磁测深。 采用音频大地电磁测深法，探测获取隧洞轴线视电阻率断面图，查明了隧洞沿线基岩的风化情况、岩性接触带及构造分布。
◇ 城市地铁线路岩溶探测 2007年，长江地球物理探测（武汉）有限公司率先在武汉轨道交通岩溶专项勘察中采用系统化CT探测工作，取得理想的工程应用效果；并形成了武汉城市轨道交通岩溶专项探测标准化工作模式，逐步推广至其他城市地铁岩溶勘察工作中。
◇ 隧洞开挖地球物理超前预报 • 工程实体模型预报案例
• 大型溶洞预报案例
• TBM环境预报案例
• 隧洞开挖超前预报管理系统开发
◇ 隧道支护结构检测 • 混凝土衬砌结构检测
工程问题：某输水隧洞进行通水试验后发现渗漏量超出设计允许值； 物探方法：采用阵列超声横波反射成像法检测衬砌混凝土结构质量；
• 钢管自密实混凝土结构检测
四、展望 长距离埋深隧道物探勘察：1）提高空天地联合物探技术水平解决长距离隧道无人区勘察问题；2）研究孔中随钻物探技术来提高勘察效率；3）提升仪器硬件性能、优化数据分析方法，提高探测精度和抗干扰能力；4）加强信息技术融合，多参数综合物探提高大埋深隧道勘察准确性和有效性；5）加快推进地球物理三维勘探技术研究与工程应用 隧道开挖超前地质预报：近期目标，研究各种地球物理预报方法技术特点，提出最优组合应用，提高预报精度和效率；加强理论突破和方法创新，提高有限空间内预报方法有效性。远期目标，研究地球物理预报技术与现代开挖手段深度融合，提高预报准确率和时效性，同时减小超前预报对开挖施工连续性影响。
隧道开挖支护质量检测：1）隧洞围岩快速分级技术研究：研究基于地球物理方法的岩体分级检测技术，构建地球物理参数与岩体分类定量化数据库，实现围岩智能分级；研究基于地表地球物理探测技术实现深埋隧道围岩分级。2）突破钢衬结构脱空检测技术：钢板混凝土脱空是工程检测技术难题，深入开展地球物理条件和弹性波理论研究，提出理想检测手段与数据处理方法，对控制该类隧道衬砌结构施工质量意义重大。3）推进智能化检测技术：研究并行采集与计算技术，提高检测数据采集效率；加快推进AI深度学习技术在地球物理检测中的应用，提高数据处理智能水平。4）加快实现定量化检测：开展小尺度大激发能量检测装备研究；运用多尺度反演技术提高反演精度。 隧道运行期结构健康诊断：1）构建隧道工程运行期结构缺陷隐患特征知识库；2）建立典型隧道结构单元的数学与物理模型；3）开展隧道结构健康诊断地球物理技术与应用标准化研究；4）以AI技术和信息化手段为支撑，先进物探技术深度融合实现缺陷隐患智能识别与诊断，在异常识别精度、诊断效率上有质的飞越。
《隧道工程物探检测技术应用与展望》 张建清 长江勘测规划设计研究院 注：内容源自张建清先生在IBTC桥隧大会上的报告内容分享，转载自城市地下空间，本文仅供个人研学交流，版权归原作者所有。 |
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