DL T 5783-2019 水电水利地下工程地质超前预报技术规程.pdf

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1、ICS 27.140 P 59 备案号： 63143-2018 中华人民共和国电力行业标准 P DL / T 5783 2019 水电水利地下工程地质超前预报 技 术 规 程 Technical code of geological advanced prediction of underground engineering for hydropower and water resources 2019-06-04发布 2019-10-01实施 国家能源局 发 布 DL / T 5783 2019 I 前 言 根据国家能源局关于下达 2010年第一批能源领域行业标准制（修）订计划的通知 （国能

2、科技 2010 320号文）的要求，规程编制组经广泛调查研究，认真总结了水电水 利地下工程地质超前预报方面的工作经验，在广泛征求意见的基础上，制定了本规程。 本规程共分 8 章，主要技术内容有：总则、术语、 基本规定、地质分析法、超前地质 钻探法、地球物理探测法、超前导洞法和成果报告。 本规程由国家能源局负责管理，由中国电力企业联合会提出，由电力行业水电施工标 准化技术委员会负责日常管理，由长江水利委员会长江科学院负责具体技术内容的解释。 执行过程中如有意见和建议，请寄送中国电力企业联合会标准化中心（地址：北京市白广 路二条 1号，邮政编码： 100761）。 本规程的主编单位、参编单位、主要

3、起草人和主要审查人： 主编单位： 长江水利委员会长江科学院 参编单位： 水利部岩土力学与工程重点实验室 中国水利水电第十四工程局有限公司 内蒙古赤峰抽水蓄能有限公司 长江勘测规划设计研究院 中铁第四勘察设计院集团有限公司 武汉市勘察设计有限公司 主要起草人： 周黎明 肖国强 吴新霞 尹健民 朱杰兵 张 昆 王法刚 李 玫 付代光 张 东 张 军 周华敏 李玉婕 李文忠 侯炳绅 崔德海 王甫强 汪 洋 张雨霆 蒋昱州 主要审查人： 许松林 汪 毅 周厚贵 郭光文 梅锦煜 郑 平 楚跃先 余 英 孙来成 郑桂斌 吴国如 陈 宏 王文涛 康明华 蔡启光 牛宏力 吴高见 杨成文 向 建 张祖义 钟彦祥

4、 朱镜芳 朱明星 吕芝林 DL / T 5783 2019 II 目 次 1 总 则 .（ 1） 2 术 语 .（ 2） 3 基本规定 .（ 4） 4 地质分析法 .（ 5） 4.1 一般规定 .（ 5） 4.2 地面地质调查 .（ 5） 4.3 地下地质素描 .（ 5） 5 超前地质钻探法 .（ 7） 6 地球物理探测法 .（ 8） 6.1 一般规定 .（ 8） 6.2 地质雷达法 .（ 8） 6.3 瞬变电磁法 .（ 9） 6.4 弹性波反射法 .（ 10） 6.5 红外探测法 .（ 11） 7 超前导洞法 .（ 12） 8 成果报告 .（ 13） 附录 A 地质超前预报工作流程 .（ 1

5、4） 附录 B 工作面地质素描记录表 .（ 15） 附录 C 超前地质钻探柱状图 .（ 16） 附录 D 红外探测野外记录表 .（ 17） 本规程用词说明 .（ 18） 引用标准名录 .（ 19） 附：条 文 说 明 .（ 20） DL / T 5783 2019 III Contents 1 General provisions .（ 1） 2 Terms .（ 2） 3 Basic requirement.（ 4） 4 Geological analysis method .（ 5） 4.1 General requirement.（ 5） 4.2 Surface geological i

6、nvestigation .（ 5） 4.3 Underground geological sketch.（ 5） 5 Advanced geological drilling method .（ 7） 6 Geophysical detection method .（ 8） 6.1 General requirement.（ 8） 6.2 Ground penetrating radar method.（ 8） 6.3 Transient electromagnetic method .（ 9） 6.4 Elastic wave reflection method .（ 10） 6.5 In

7、frared detection method .（ 11） 7 Advancing pilot tunnel method.（ 12） 8 Results report .（ 13） Appendix A Geological advance prediction process .（ 14） Appendix B Geological sketch record sheet of working surface .（ 15） Appendix C The geological column of advanced geological drilling.（ 16） Appendix D T

8、he infrared detection field record sheet .（ 17） Explanation of wording in this code .（ 18） List of quoted standards .（ 19） Addition： Explanation of provisions .（ 20） DL / T 5783 2019 1 1 总 则 1. 0.1 为规范水电水利地下工程地质超前预报工作， 保证超前预报质量，充分发挥地质 超前预报在水电水利地下工程中的应用，制定本规程。 1. 0.2 本规程适用于水电水利地下工程的地质超前预报。 1. 0.3 水电水

9、利地下工程地质超前预报除应符合本规程外，尚应符合国家现行有关标准 的规定。 DL / T 5783 2019 2 2 术 语 2. 0.1 地质超前预报 geological advanced prediction 根据现场条件，采取地质分析、超前地质钻探 、地球物理探测、超前导洞等一种或多 种预报方法，对工作面前方地质情况进行多尺度、多参数预报。 2. 0.2 不良地质体 geological hazard body 可能引起地下工程崩塌、冒顶、突水、突泥等 地质灾害的地质体，如断层破碎带、节 理裂隙发育带、岩溶、软岩变形层、含水构造等。 2. 0.3 地质分析法 geological an

10、alysis method 收集前期地质资料，调查地表和地下的地质情 况，分析工作面结构特征，推断前方不 良地质体。 2. 0.4 超前地质钻探法 advanced geological drilling method 采用地质钻探设备在工作面上钻孔，揭露前方地层岩性、构造、岩溶、地下水等。 2. 0.5 地球物理探测法 geophysical detection method 以地质体物性差异为基础，通过仪器观测自然 或人工物理场变化，确定地质体空间分 布和物性参数，简称物探法。 2. 0.6 弹性波反射法 elastic wave reflection method 以不良地质体与围岩的弹

11、性差异为基础， 获取和分析弹性反射波运动学和动力学信息， 推断不良地质体位置、形态、物理性质等。 2. 0.7 地质雷达法 ground penetrating radar method 以不良地质体与围岩的电阻率与介电常数差异 为基础，获取和分析反射电磁波传播特 征，推断不良地质体位置、形态、含水性等。 2. 0.8 瞬变电磁法 transient electromagnetic method 采用不接地回线向工作面前方发送一次脉冲电 磁场，测量和分析由不良地质体导电性 差异引起的二次感应电磁场，推断不良地质体位置、形态、含水性等。 2. 0.9 红外探测法 infrared detecti

12、on method 以围岩与含水体的温度差异为基础，探测红外辐射能量变化，推断围岩含水性。 2. 0.10 超前导洞法 advanced pilot tunnel method 利用超前导洞揭露的地质情况，推断正洞岩性、构造、岩溶、地下水等。 DL / T 5783 2019 3 2. 0.11 初至波 preliminary wave 弹性波观测系统中传感器最先接收到的波。 DL / T 5783 2019 4 3 基本规定 3. 0.1 地质超前预报实施前，应根据前期勘察设计成果及相关资料编制实施方案，现场 测试后应及时编制简报，项目完成后应提交地质超前预报结果总报告。 3. 0.2 地质

13、超前预报实施时，应采取安全防护措施，确保人员与设备安全。 3. 0.3 地质超前预报内容应包括： 1 断层破碎带和裂隙密集发育带预报，推断其位置、范围、产状及含水性； 2 突水、突泥预报，推断其范围、规模和性质； 3 岩溶预报，推断其发育范围和规模，是否充水； 4 推断围岩稳定性，提供设计变更、支护类型调整、二次衬砌时间等建议。 3. 0.4 地质超前预报可划分为短距离预报和长距离预报，其方法选择按下列规定执行： 1 短距离预报：预报长度小于 30m，宜采用地质分析法、地质雷达法、红外探测法、 地质超前钻探法等； 2 长距离预报：预报长度 30m 200m，宜采用瞬变电磁法、弹性波反射法等。

14、3. 0.5 具有下列条件之一的地下工程，应进行综合地质超前预报： 1 灰岩等岩溶发育地区； 2 埋深大于 600m的地下工程； 3 长度大于 1000m的地下工程； 4 穿越江、河、湖等水域的地下工程。 3. 0.6 应在现场工作完成后 48 小时内提交地质超前预报简报，如发现岩溶、突水、突泥 等重大地质异常，应立即通知相关部门。 3. 0.7 地质超前预报应配备专业人员和仪器设备，且仪器设备经专门部门检定合格，性 能满足要求。 3. 0.8 地质超前预报工作流程宜按附录 A进行。 DL / T 5783 2019 5 4 地质分析法 4.1 一般规定 4. 1.1 地质分析法可用于各种地质

15、条件下地下工程的地质超前预报。 4. 1.2 地质分析法应收集、分析前期勘察设计资料。 4. 1.3 地质分析法宜采用地面地质调查和地下地质素描。 4. 1.4 地质分析法预报前宜搜集测区的下列资料： 1 地下工程建设范围和地下工程设计条件； 2 地形图； 3 区域地质图和区域水文地质图； 4 地质灾害发育概况及地质灾害分布图； 5 监测与测试资料； 6 影像资料。 4.2 地面地质调查 4. 2.1 地面地质调查应在地下地质素描前进行。 4. 2.2 地面地质调查应包括下列内容： 1 调查测区岩体产状特征； 2 调查测区断裂构造与节理发育规律； 3 调查测区内岩溶带发育部位、走向、形态； 4

16、 调查测区地表水特征； 5 确认地层、岩性在地下工程地表的出露及接触关系。 4. 2.3 应根据地面地质调查结果，结合前期勘察设计资料，核实和修正超前地质预报重 点区段。 4.3 地下地质素描 4. 3.1 地下地质素描应对工作面进行地质素描。 4. 3.2 地下地质素描应在开挖工作面出现后及时进行。 4. 3.3 地下地质素描应包括下列内容： DL / T 5783 2019 6 1 对地下工程工作面地质情况进行描述与记录， 宜包括岩性、结构、节理裂隙、硬 度、风化程度、涌水状态、特殊地层等； 2 对地下水进行调查与分析，宜包括地下水类型、水量、出水点分布等； 3 对地下工程围岩分级提出建议

17、。 4. 3.4 工作面地质素描应按附录 B格式进行，特殊地段应采集岩样标本。 DL / T 5783 2019 7 5 超前地质钻探法 5. 0.1 超前地质钻探法可用于各种地质条件下地下工程的地质超前预报工作。 5. 0.2 超前地质钻探宜采用冲击钻和回转取芯钻，一般地段采用冲击钻，复杂地段采用 回转取芯钻。 5. 0.3 超前地质钻探法应符合下列要求： 1 应采取安全防护措施。 2 钻探过程中应进行现场钻探记录，保存影像资料； 3 应绘制钻孔柱状成果图。 5. 0.4 钻孔数量应符合下列技术要求： 1 断层、节理密集带每勘探循环宜钻 1孔； 2 富水破碎带、 富水岩溶发育区每勘探循环宜钻

18、 3 5个孔， 发现岩溶时， 可适当增加。 5. 0.5 钻孔孔深应符合下列要求： 1 在复杂地质条件地段，超前钻探应终孔于地下工程开挖轮廓线正前方 5m 10m； 2 连续预报时前后两循环钻孔重叠 3m 5m。 5. 0.6 地下工程开挖轮廓线周边钻孔的外插角宜为 15 45。 5. 0.7 钻孔直径应满足钻探取芯、取样和孔内测试的 要求，并应符合现行水力发电工 程地质勘察规范 GB 50287的规定。 5. 0.8 超前地质钻探柱状图绘制按附录 C格式进行。 DL / T 5783 2019 8 6 地球物理探测法 6.1 一般规定 6. 1.1 地质超前预报地球物理探测方法宜采用电磁波法

19、、弹性波反射法、红外探测法等。 6. 1.2 物探仪器及其附属设备应满足预报要求。 6. 1.3 地球物理探测应用条件应满足下列要求： 1 探测目标体应与周围介质存在物性差异； 2 应具备观测系统布置所需要的场地空间； 3 应满足探测信号激发和采集的背景要求。 6. 1.4 在复杂工程地质条件下，宜采用多种物探方法进行地质超前预报。 6. 1.5 物探记录应包括仪器检定记录、仪器检查记录、数据原始记录、数据检查和评价 记录、成果校审记录。 6. 1.6 物探数据处理、资料解释应结合地质、设计和施工资料综合分析。 6.2 地质雷达法 6. 2.1 地质雷达法可用于岩溶、断层破碎带、软弱夹层以及含

20、水不良地质体探测。 6. 2.2 地质雷达法应用条件应满足下列要求： 1 不良地质体与围岩应存在介电特性差异，电磁波反射信号特征明显； 2 测试面应相对平缓，无障碍； 3 工作面附近不宜存在金属构件、车辆等电磁波干扰源； 6. 2.3 地质雷达法进行连续预报时，前后两次重叠长度不宜小于 5m。 6. 2.4 地质雷达法预报距离宜为 20m 30m，在岩溶、破碎带等复杂地质条件地段预报距 离宜为 10m 15m。 6. 2.5 地质雷达法数据采集应遵循下列原则： 1 宜选用点测剖面法； 2 天线频率宜选择 50MHz 100MHz； 3 测线布置宜采用两横两竖或一横三竖； 4 采样时窗宜为 20

21、0ns1000ns，采样间隔宜为 0.8 ns 1.6ns； 5 天线支撑器材应选用绝缘材料； DL / T 5783 2019 9 6 测试过程中，应保持工作天线的平面与探测面基本平行，距离相对一致； 7 重点异常区应重复探测，重复性较差时应查明原因； 8 检查记录与原始记录应波形一致，异常位置无明显变化。 6. 2.6 地质雷达数据出现下列情况之一时，为不合格： 1 记录信噪比低，有效信号无法识别； 2 记录坐标与测线坐标误差大于 20cm。 6. 2.7 地质雷达数据处理方法应遵循下列原则： 1 应采用滤波去除干扰波； 2 应采用反褶积压制多次反射波； 3 宜采用偏移归位倾斜层反射波界面

22、。 6. 2.8 地质雷达资料解释应包括以下内容： 1 复核、筛选干扰异常； 2 判断识别反射波波形、能量强度、初始相位等特征； 3 在地质分析基础上，确定异常特征，给出地质解释结果。 6.3 瞬变电磁法 6. 3.1 瞬变电磁法可用于探测含水不良地质体。 6. 3.2 瞬变电磁法应用条件应满足下列要求： 1 不良地质体与围岩存在电阻率差异； 2 围岩电性稳定，异常范围和幅值等特征可以被测量和追踪； 3 接收站附近不宜存在金属构件，采集时宜切断施工用电。 6. 3.3 瞬变电磁法现场工作装置宜采用小 面积多回线大电流发射装置和多匝小线圈或中 心屏蔽磁探头接收装置，发射线圈边长宜为 2m 5m，

23、线圈匝数宜为 48匝； 6. 3.4 瞬变电磁法数据采集应遵循下列原则： 1 宜采用线型、 U型或扇型观测方式，测点点距宜为 1m10m； 2 宜在洞外拼装线圈支撑框架，仪器连接前应将施工台架退离工作面 30m50m； 3 线圈与工作面应保持平行； 4 装置测量中心宜与测点重合，误差应小于接收线框边长的 10%； 5 在可疑点、突变点，应重复观测。 DL / T 5783 2019 10 6. 3.5 当单个测点观测曲线与重复观测或检查观测曲 线形态和幅值不一致时，数据应判 定为不合格。 6. 3.6 瞬变电磁法数据处理、解释和图件应满足下列要求： 1 资料处理前，应检查原始数据记录、测点编录

24、、仪器工作记录； 2 应校正发送电流切断时间的影响； 3 应进行数据归一化、滤波等处理； 4 应根据瞬变电磁响应的时间特征、测深曲线特 性划分背景场及异常场，确定地质 电性模型，划分异常； 5 图件应包括工作布置图、视电阻率断面图、地质解释图。 6.4 弹性波反射法 6. 4.1 弹性波反射法可用于断层破碎带、岩溶、软弱夹层等不良地质体探测。 6. 4.2 弹性波反射法应用条件应满足下列要求： 1 不良地质体与围岩存在波阻抗差异； 2 不良地质体应大于有效波波长的 1/4； 3 现场测试应无振动干扰。 6. 4.3 弹性波反射法预报距离宜为 150m200m，在岩溶、破碎带等复杂地质条件地段预

25、 报距离宜为 100m 以内。 6. 4.4 弹性波反射法进行连续预报时，前后两次重叠长度不宜小于 10m。 6. 4.5 弹性波反射法采集与记录应满足下列要求： 1 接收传感器与围岩之间应充分耦合； 2 激发与接收应同步，接收延迟误差应小于 3ms； 3 有效记录道数应不小于工作道数的 75%； 4 记录应清晰，初至波起跳明显； 5 检查记录与观测记录波形应一致或相似。 6. 4.6 数据处理、解释和图件应满足下列要求： 1 应剔除不合格记录道； 2 应对干扰信号进行滤波处理； 3 应对反射波记录同相轴进行相位追踪对比； 4 应推断反射界面的距离、位置、规模，与洞轴方向的夹角； DL / T

26、 5783 2019 11 5 图件应包括观测系统布置图、偏移剖面图、反射层提取图和地质解释图。 6.5 红外探测法 6. 5.1 红外探测法可用于含水不良地质体的定性预报。 6. 5.2 红外探测法应用条件应符合下列要求： 1 不良地质体与围岩应存在红外温度差异； 2 工作面附近应无照明灯源、风筒、大型机器运转等高能热源场； 3 环境温度应保持稳定。 6. 5.3 红外探测法预报距离宜为 5m 30m，连续预报时前后两次重叠长度应不小于 5m。 6. 5.4 红外探测测线布置应符合下列要求： 1 工作面宜布置 4条测线，每条测线 6个测点； 2 洞身宜布置 4 6条测线，每条长度宜为 50m

27、 60m，测点间距宜为 5m。 6. 5.5 红外探测现场工作应符合下列要求： 1 工作面红外探测应在开挖出碴完成后进行，洞 身红外探测应在初期支护混凝土干 燥后进行。 2 每个测点探测次数应不少于 3次，取平均值； 3 遇数值突变点，应重复探测； 4 接近不良地质段，应加密测点； 5 在同一测线，仪器与测点距离应保持一致。 6. 5.6 红外探测数据处理、解释和图件应满足下列要求： 1 应绘制红外辐射曲线图，分析红外探测曲线特征； 2 应计算测线场强差值； 3 应结合围岩岩性、含水性综合解释判断； 4 图件应包括红外辐射曲线图、温度场等值线图和地质解释图。 6. 5.7 红外探测现场数据应按

28、附录 D格式进行。 DL / T 5783 2019 12 7 超前导洞法 7. 0.1 超前导洞法可用于断层破碎带、软弱夹层、岩 溶、有害气体和含水不良地质体超 前预报。 7. 0.2 超前导洞预报方法宜采用平行超前导洞法和正洞超前导洞法。 7. 0.3 超前导洞法地质预报应满足下列要求： 1 应对导洞围岩进行地质编录； 2 应进行岩体密度、岩体强度等物理力学试验； 3 应进行不良地质体预报。 7. 0.4 超前导洞法地质预报结果应包含下列内容： 1 围岩地质信息； 2 岩溶、软弱夹层、断层破碎带等地质构造的分布位置、范围、产状、充填物等； 3 岩体地下水情况； 4 高地应力段岩体地质信息；

29、 5 有害气体及放射性危害源分布情况； 7. 0.5 超前导洞法图件应满足下列要求： 1 地质展视图，纵横比例宜为 1:100 1:500； 2 正洞平面简图，比例宜为 1:100 1:500； 3 导洞竣工工程地质纵断面图，横向比例宜为 1:500 1:5000，纵向比例宜为 1:200 1:5000。 DL / T 5783 2019 13 8 成果报告 8. 0.1 地质超前预报工作完成后，应编制地质超前预报成果总报告； 8. 0.2 地质超前预报成果报告应包括下列内容： 1 工程概况 2 工程地质条件与水文地质条件； 3 工作量、工作时间和工作内容； 4 工作方法与原理； 5 地质超前

30、预报结果； 6 分析与解释； 7 结论和建议； 8 附图与附表。 8. 0.3 成果报告应进行校核和审查。 DL / T 5783 2019 14 附录 A 地质超前预报工作流程 A.0.1 地质超前预报工作流程见图 A.0.1 图 A.0.1 地质超前预报工作流程 DL / T 5783 2019 15 附录 B 工作面地质素描记录表 B.0.1 工作面地质素描记录见表 B.0.1。 表 B.0.1 工作面地质素描记录表 地下工程名称： 工作面里程： 表格编号： 编 号 项目 名称 状态描述 1 工作面尺寸 开挖 宽度 （ m） 开挖 高度 （ m） 开挖面 积（ m 2 ） 开挖 方式 其它 2 工作面 状态 稳定 正面掉块 正面挤出 正面不能自稳 其它： 3 毛开挖面 状态 自稳 随时间松弛、 掉块 自稳困难、 要及 时支护 要超前支护