T/CHES 107-2023 水利水电工程隧洞超前地质预报规程

ICS编号

CCS编号

团体标准

T/CHESXXX—20XX

水利水电工程隧洞超前地质预报规程

Codeforadvancedgeologicalpredictionoftunnelsofwater

andhydropowerprojects

（报批稿）

请将你们发现的有关专利的内容和支持性文件随意见一并返回

20XX-XX-XX发布20XX-XX-XX实施

中国水利学会发布

前言

本标准按照《工程建设标准编写规定》（建标〔2008〕182号）的规定起草。

本标准共分为11章和6个附录，主要技术内容包括总则、术语、基本规定、超前地质预

报设计、地质调查法、地球物理探测法、超前钻探法、超前导洞法、超前地质综合预报法、

超前地质预报实施、成果报告编制等。

请注意本标准的某些内容可能涉及专利。本标准的发布机构不承担识别专利的责任。

本标准由中国水利学会归口。执行过程中如有意见或建议，请寄送中国水利学会（地址：

北京市西城区白广路二条16号，邮编100053），以便今后修订时参考。

本标准主编单位：长江三峡勘测研究院有限公司（武汉）

本标准参编单位：水利部水利水电规划设计总院

新疆水利水电勘测设计研究院有限责任公司

中水北方勘测设计研究有限责任公司

长江地球物理探测（武汉）有限公司

吉林省水利水电勘测设计研究院

云南省水利水电勘测设计研究院

湖南省水利水电勘测设计规划研究总院有限公司

广东省水利电力勘测设计研究院有限公司

本标准主要起草人：李会中、段世委、周云、王吉亮、王兆云、罗飞、高义军、

陈长生、赵永川、卢长伟、张建清、张拥军、王汇明、滕杰、

徐磊、李坤、史存鹏、符锐、马军、田毅、王强翔、

王旺盛、张海平、许琦、周宣兆、李军。

本标准主要审查人：马毓淦、徐士忠、孙庆国、蔡正银、路新景、王星照、李宗龙、

刘云祯。

目次

1总则.............................................................................................................................................1

2术语.............................................................................................................................................2

3基本规定.....................................................................................................................................3

4超前地质预报设计.....................................................................................................................4

4.1一般规定................................................................................................................................4

4.2预报设计................................................................................................................................4

5地质调查法.................................................................................................................................6

6地球物理探测法.........................................................................................................................8

6.1一般规定................................................................................................................................8

6.2弹性波法................................................................................................................................8

6.3探地雷达法............................................................................................................................9

6.4瞬变电磁法..........................................................................................................................10

6.5聚焦电法..............................................................................................................................10

7超前钻探法...............................................................................................................................12

7.1一般规定..............................................................................................................................12

7.2常规钻探法..........................................................................................................................12

7.3水平定向钻探法..................................................................................................................13

7.4钻孔孔内测试......................................................................................................................14

8超前导洞法...............................................................................................................................15

9超前地质综合预报法...............................................................................................................16

10超前地质预报实施.................................................................................................................17

10.1一般规定............................................................................................................................17

10.2实施细则............................................................................................................................17

10.3不良地质体预报................................................................................................................18

11成果报告编制.........................................................................................................................21

附录A隧洞超前地质预报方法及适用条件..............................................................................22

附录B隧洞地质复杂程度分级..................................................................................................23

附录C隧洞地质风险分级..........................................................................................................24

附录D隧洞不良地质体（现象）征兆特征..............................................................................25

附录E隧洞超前地质预报预警分级..........................................................................................26

附录F隧洞超前地质预报实施流程...........................................................................................27

本标准用词说明.............................................................................................................................28

引用标准名录.................................................................................................................................29

条文说明.........................................................................................................................................30

Contents

1Generalprovisions......................................................................................................................1

2Vocabulary..................................................................................................................................2

3Basicrequirements......................................................................................................................3

4Designofadvancedgeologicalprediction..................................................................................4

4.1Generalrequirements..............................................................................................................4

4.2Designofprediction................................................................................................................4

5Geologicalinvestigationmethod.................................................................................................6

6Geophysicaldetectionmethod....................................................................................................8

6.1Generalrequirements..............................................................................................................8

6.2Elasticwavereflectionmethod...............................................................................................8

6.3Groundpenetratingradarmethod...........................................................................................9

6.4Transientelectromagneticmethod........................................................................................10

6.5Focused-electricalmethod....................................................................................................10

7Advancedgeologicaldrillingmethod.......................................................................................12

7.1Generalrequirements............................................................................................................12

7.2Conventionaldrillingmethod...............................................................................................12

7.3Horizontaldirectionaldrillingmethod..................................................................................13

7.4Testsinborehole...................................................................................................................14

8Advancedpilottunnelmethod..................................................................................................15

9Comprehensiveadvancedgeologicalpredictionmethod..........................................................16

10Implementationofadvancedgeologicalprediction................................................................17

10.1Generalrequirements..........................................................................................................17

10.2Implementationrules...........................................................................................................17

10.3Predictionofunfavorablegeologicalbody.........................................................................18

11Preparationofresultsreport....................................................................................................21

AppendixAMethodsandapplicableconditionsofadvancedgeologicalpredictionoftunnel...22

AppendixBClassificationofgeologicalcomplexityoftunnel...................................................23

AppendixCClassificationofgeologicalriskoftunnel...............................................................24

AppendixDSymptomcharacteristicsofunfavrablegeologicalbodyoftunnel..........................25

AppendixEWarningclassificationofadvancedgeologicalpredictionoftunnel.......................26

AppendixFImplementationprocessofadvancedgeologicalpredictionoftunnel.....................27

Explanationofwordinginthiscode...............................................................................................28

Listofquotedstandards..................................................................................................................29

Explanationofprovisions...............................................................................................................30

1总则

1.0.1为规范水利水电工程隧洞超前地质预报工作，明确超前地质预报工作目的、内容、程

序、方法与技术要求，提高超前地质预报质量与水平，降低施工安全风险，制定本标准。

1.0.2本标准适用于水利水电工程隧洞和其他地下开挖工程。

1.0.3隧洞超前地质预报的设计、实施应积极采用新技术、新材料、新设备、新工艺。

1.0.4水利水电工程隧洞超前地质预报除应符合本标准外，尚应符合国家现行有关标准的规

定。

1

2术语

2.0.1不良地质体unfavorablegeologicalbody

可能引起隧洞涌水突泥与围岩变形、失稳等问题的地质体，如断层破碎带、裂隙密集带、

储水构造、溶洞、不稳定块体，以及软岩、煤层、石膏、膨胀岩等。

2.0.2地质调查法geologicalsurveymethod

在收集和分析已有地质资料基础上，通过开展地表地质调查和隧洞内地质编录等方式对

地质资料进行复核、分析和判断，推测隧洞掌子面前方一定范围内地质条件的超前地质预报

方法。

2.0.3地球物理探测法geophysicaldetectionmethod

通过仪器观测自然或人工物理场变化，分析地质体地球物理特性差异，探测隧洞掌子面

前方一定范围内地质条件的超前地质预报方法。

2.0.4超前钻探法advancedgeologicaldrillingmethod

采用常规地质钻探设备、水平定向钻探设备在隧洞掌子面或边墙实施超前钻孔或利用加

深炮孔，探查隧洞掌子面前方或周边一定范围内地质条件的超前地质预报方法。

2.0.5超前导洞法advancedpilottunnelmethod

沿隧洞开挖方向或平行隧洞开挖方向开挖超前小断面平洞，探查隧洞掌子面前方一定范

围内地质条件的超前地质预报方法。

2.0.6超前地质综合预报法advancedcomprehensivegeologicalpredictionmethod

根据预报对象的特点，以两种或两种以上的相互验证或互补性预报手段为基础，以地质

综合分析判断为核心，运用地质学理论，对比、论证、推断和预报隧洞施工前方的工程地质

和水文地质条件的超前地质预报方法。

2.0.7超前地质预报advancedgeologicalprediction

在分析已有地质资料的基础上，采用地质调查、地球物理探测、超前钻探、超前导洞等

手段和超前地质综合预报方法，对隧洞（井）开挖面前方的不良地质体的性状、位置、产状、

规模及可能的危害等进行的探测、分析与判断。

2

3基本规定

3.0.1隧洞超前地质预报应根据地质条件、施工工法、现场条件选择合适的预报方法，预报

隧洞围岩条件、灾害类型及危害程度，确定预报预警等级，提出地质建议。

3.0.2隧洞超前地质预报目的应符合下列规定：

1探测隧洞掌子面前方一定范围内的工程地质和水文地质条件，及时发现地质异常情况。

2降低隧洞涌水、突泥、塌方、冒顶、岩爆、有毒有害气体等灾害发生几率和危害程度。

3为优化设计、制定施工方案提供地质依据。

3.0.3隧洞超前地质预报应包括下列内容：

1断层带、裂隙密集带、破碎带等地质构造的位置、范围、产状、性状及富水性。

2岩溶、采空区等不良地质现象的位置、范围、规模、充填情况等。

3地下水的含水层、储水构造、岩溶管道的分布、规模、富水情况及水压等。

4破碎地层、软弱地层、煤层、石膏、膨胀岩等不良地层的分布、厚度、岩性及性状、

结构特征等。

5不利结构面及其组合形成的不稳定块体的位置、规模、稳定性等。

6有毒有害气体、放射性、岩爆、高地温的位置、危害程度等。

3.0.4隧洞超前地质预报应遵循下列程序：

1设计超前地质预报方案。

2制定超前地质预报实施细则。

3实施超前地质预报，优化超前地质预报方案设计和工作布置。

4编制预报成果，提出工作建议。

3.0.5在隧洞超前地质预报工作中，建设、勘察、设计、施工、监理等参建单位应分工明确、

责任清晰、相互配合，确保信息通畅、反馈及时、决策迅速、处理得当。

3.0.6重大风险隧洞应加强超前地质预报，涌水突泥等风险区段应严格落实有疑必探、先探

后挖、不探不挖。

3.0.7预报地质条件与前期勘察成果发生重大变化且可能遇到重大地质问题时，应及时提出

专门性工程地质勘察研究的建议。专门性工程地质勘察应符合现行国家标准《水利水电工程

地质勘察规范》GB50487和现行行业标准《引调水线路工程地质勘察规范》SL629的规定。

3

4超前地质预报设计

4.1一般规定

4.1.1隧洞超前地质预报设计应遵循下列原则：

1以地质条件、施工工法、现场条件、预报内容为依据，确定合理可行的技术方案。

2以地质分析为核心，多种预报方法相结合，地表和地下相结合，长、中、短距离预报

相结合，做到相互补充和验证。

3将动态设计理念贯穿全过程，不断总结经验，及时调整隧洞超前地质预报设计。

4.1.2隧洞超前地质预报应以有效探查隧洞掌子面前方地质条件为前提，可采用地质调查法、

地球物理探测法、超前钻探法、超前导洞法和超前地质综合预报法，其应用范围和适用条件

宜符合附录A的规定。

4.1.3隧洞超前地质预报宜分为短距离、中距离和长距离预报，并符合下列规定：

1短距离预报长度不宜大于30m。

2中距离预报长度宜控制在30m～150m。

3长距离预报长度宜大于150m。

4.2预报设计

4.2.1勘察设计单位应在可行性研究阶段提出超前地质预报的初步方案并估算工作量及费用，

在初步设计阶段进行超前地质预报专项设计并确定工作量及费用，在招标设计阶段编制超前

地质预报专项设计文件。

4.2.2隧洞超前地质预报设计应对隧洞分段进行地质复杂程度分级和地质风险等级划分，确

定重点预报洞段。隧洞地质复杂程度分级、隧洞地质风险分级应符合附录B和附录C的规定。

4.2.3隧洞超前地质预报设计应根据地质风险等级，选择与预报对象相适应的方法或组合，

并应符合下列规定：

1地质风险Ⅰ级洞段应采用地质调查法、地球物理探测法、超前钻探法或超前导洞法、

超前地质综合预报法。

2地质风险Ⅱ级洞段应采用地质调查法、地球物理探测法、超前地质综合预报法，并宜

采用超前钻探法或超前导洞法进行验证。

3地质风险Ⅲ级洞段宜以地质调查法和地球物理探测法为主，并采用加深炮孔或超前钻

探进行验证。

4.2.4含有害气体、放射性物质等特殊地层和存在高地温、高地应力洞段宜采用超前钻探法

进行取样试验和孔内测试工作，并提出专项监测工作建议。

4.2.5超前地质预报设计应根据隧洞地质条件、施工工法和预报方法确定单次预报距离、重

4

叠长度、循环次数，并计算工作量和占用工作面时间。

4.2.6隧洞超前地质预报设计应编制设计文件，设计文件宜包括下列内容：

1工程概况、前期勘察设计情况、编制依据等。

2工程地质及水文地质条件，存在的主要工程地质问题。

3隧洞地质复杂程度分级、隧洞地质风险分级、分段预报规划。

4预报目的、预报内容。

5设计原则、预报方法、技术要求。

6预报技术方案与实施。

7工作管理、安全措施。

8工作量、占用工作面时间、费用。

9其他需要说明的问题。

5

5地质调查法

5.0.1地质调查法应包括地表地质调查和洞内地质调查，可适用于各种地质条件下的隧洞超

前地质预报。

5.0.2地质调查应在收集和分析已有地质及相关资料的基础上进行，主要资料宜包括下列内

容：

1区域地质图和区域水文地质图。

2前期勘察成果。

3工程设计文件。

4地质灾害发育概况及地质灾害分布图。

5施工地质编录资料。

6监测与测试资料。

5.0.3地质调查应包括下列内容：

1地形地貌、地层岩性及其出露位置、接触关系等。

2软弱夹层、破碎带、煤层、石膏、膨胀岩等不良地层的出露位置、宽度及产状变化。

3褶皱、断层、裂隙的出露位置、规模、性质、产状及其发育规律。

4岩溶洞穴位置、规模、形态、连通性、充填及地下水活动情况。

5人工坑洞位置、高程、走向、赋水情况、坍塌情况及其空间上与隧洞的关系。

6地表水系分布位置、流（体）量、水质等，地下水出露位置、发育条件及其水质、流

量等。

7不良地质体位置、性质、规模等。

8地表、洞内各种监测资料的收集和分析等。

9掘进机施工洞段岩碴特征、掘进参数等。

5.0.4地表调查工作方法、技术要求应符合《水利水电工程地质测绘规程》SL/T299的规定。

5.0.5洞内地质调查应结合施工地质工作开展，其工作内容、方法、技术要求应符合《水利

水电工程施工地质规程》SL/T313的规定。

5.0.6地质调查过程中对隧洞安全有潜在影响的现象应进行地质观测，地质观测工作应符合

下列规定：

1隧洞沿线及附近的泉、井、湖泊、河流等水体的流量、水位应进行地质观测，观测频

次可根据距隧洞掌子面的远近确定。

2隧洞内地下水集中出露点的流量或压力宜进行地质观测。

3隧洞进出口及浅埋段的地表裂缝、沉降变形应进行地质观测。

4隧洞内的围岩变形、开裂、岩爆宜进行地质观测。

5.0.7地质调查和观测资料整理可采用地层对比、地质类比、放线距原理及趋势分析等方法，

6

并应重点分析下列内容：

1地形地貌成因及其与地层岩性、地质构造的关系。

2植被情况、地表水及其与地下水补给、径流和排泄关系，出水点与地层岩性、断层、

岩溶、地下暗河等的关系，地表水、大气降水对隧洞的影响。

3地表和隧洞内地层分界线相关性，影响隧洞安全特殊岩层的标志层。

4褶皱轴的延伸情况、倾伏方向及两翼产状、节理发育特征及其富水段位置。

5断层、裂隙等构造要素与隧洞几何参数相关性，确定构造类型、破碎带宽度及透水性

和富水性。

6岩溶所属地层、构造部位及其发育规律，岩溶展布空间与隧洞的关系。

7不良地质体临近前兆特征。

8围岩变形、失稳的原因及其对继续掘进施工的影响。

5.0.8地质调查时应根据不良地质体的分布情况、发育规律、征兆特征，预测掌子面前方可

能出现的不良地质体或不良地质现象，不良地质体（现象）征兆特征宜符合附录D的规定。

5.0.9地质调查后应根据实际地质情况绘制地质平面图、剖面图和隧洞展示图，及时复核和

修正超前地质预报区段划分情况，调整地质预报设计方案。

7

6地球物理探测法

6.1一般规定

6.1.1地球物理探测法宜分为弹性波法、探地雷达法、瞬变电磁法、聚焦电法等。

6.1.2地球物理探测仪器及其附属设备应根据探测要求、工作环境、地形地质条件等选配。

6.1.3地球物理探测法应用条件应符合下列规定：

1探测目标体与周围介质应存在一定的物性差异。

2应具备观测系统布置所需要的场地空间。

3应满足探测激发与接收信号的背景要求。

6.1.4复杂地质条件宜采用多种不同类型的地球物理探测方法进行超前地质预报。

6.1.5地球物理探测记录应包括仪器检定或校准记录、仪器检查记录、数据原始记录、数据

检查和评价记录、成果校审记录等。

6.1.6地球物理探测资料解译应结合地质、设计和施工资料综合分析，并提出预报结论。

6.2弹性波法

6.2.1弹性波法可用于断层、破碎带、岩溶、软弱夹层、蚀变岩等不良地质体探测，定性半

定量评价岩体完整程度。

6.2.2弹性波法应用条件应符合下列规定：

1不良地质体与围岩应存在明显的波阻抗差异。

2应保证现场测试时检波器附近不少于100m范围内无明显大型机械等产生的振动干扰。

6.2.3弹性波法探测距离不宜大于150m，在岩溶、破碎带等复杂地质条件地段预报距离不宜

大于100m。

6.2.4弹性波法进行连续预报时，前后两次探测的重叠长度不宜小于10m。

6.2.5弹性波法激发与接收应符合下列规定：

1接收传感器与围岩之间应牢固耦合。

2激发与接收信号应同步。

3直达波初至应起跳明显，反射波波组应清晰。

4检查记录与观测记录波形应一致或相似。

6.2.6数据处理和解译应符合下列规定：

1数据处理前应根据现场测量数据建立二维或三维几何模型。

2所有检波点数据应根据现场观测系统转换到建立的坐标系中。

3采集到的合格数据应利用配套处理软件进行反演处理，获取预报成果图。

4应根据各反射层视波速和波速的相对变化初步确定不良地质体的位置和规模。

5应结合隧洞勘察、掌子面附近的地质资料进行解译和推断。

8

6.2.7成果图宜包括纵波视速度、横波视速度、动泊松比、密度、杨氏模量等岩体物理力学

参数，以及偏移成像、反射界面等二维和三维图，并应标注隧洞桩号或深度信息。

6.3探地雷达法

6.3.1探地雷达法可用于岩溶、断层、破碎带、软弱夹层以及地下水富集区等不良地质体探

测。

6.3.2探地雷达法应用条件应符合下列规定：

1不良地质体与围岩存在明显介电特性差异，电磁波反射信号特征明显。

2测试面相对平缓、无障碍。

3现场测试区内保证无强电磁干扰。

6.3.3探地雷达法探测距离不宜大于30m，岩溶、破碎带及地下水富集区等复杂地质条件地

段探测距离不宜大于20m。

6.3.4探地雷达法进行连续预报时，前后两次探测的重叠长度不宜小于5m。

6.3.5探地雷达法数据采集应遵循下列原则：

1数据采集宜选用点测剖面法。

2天线主频率范围宜选择50MHz～100MHz。

3测线布置宜采用水平布置模式，数量应不少于2条，可根据掌子面尺寸和地质条件增

加测线数量，必要时宜在洞壁、底板、拱顶等位置布置测线。

4采集模式宜采用点测模式，点距不宜大于0.2m，当掌子面作业风险较大时，可采用时

间连续采集模式。

5采样时窗应根据围岩电磁波波速与探测距离确定，不宜小于500ns，采样点数应大于

512个。

6天线支撑器材应选用绝缘材料。

7测试过程中，应保持天线与掌子面紧贴，移动时应沿测线方向保持水平。

8重点异常区应重复探测。

9检查记录与原始记录波形应基本一致，异常位置无明显变化。

6.3.6探地雷达数据处理方法应符合下列规定：

1应采用滤波去除干扰波。

2应选取合适的增益参数，突显异常区域。

3当多次反射波影响较严重时应采用反褶积压制多次反射波。

4探测地下倾斜层位置时应采用偏移归位倾斜层反射波界面。

6.3.7探地雷达资料解译应包括以下内容：

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、频率等特征。

9

3确定异常特征，结合地质分析，给出解译结果。

6.3.8成果图宜包括每条测线的雷达波形图或伪色彩图，并应标注隧洞桩号或深度信息。

6.4瞬变电磁法

6.4.1瞬变电磁法可用于探测地下水富集区等低阻不良地质体。

6.4.2瞬变电磁法应用条件应符合下列规定：

1不良地质体与围岩应存在明显的电阻率差异。

2围岩电性特征稳定，异常范围和幅值等特征可被探测和追踪。

3接收线圈附近不应存在大型金属构件、磁性物体，采集时宜切断掌子面附近20m范围

内的施工用电。

6.4.3瞬变电磁法现场工作装置可采用中心回线、重叠回线、偶极等装置。

6.4.4瞬变电磁法探测距离不宜大于80m。

6.4.5瞬变电磁法连续预报时，前后两次探测的重叠长度不宜小于10m。

6.4.6瞬变电磁法数据采集应符合下列规定：

1测线布置宜采用扇形扫描方式，扇形扫描角度间隔不宜大于15°，特殊情况时，可采

用矩形扫描方式，掌子面测点点距宜为0.5m~1m。

2测线布置宜根据掌子面尺寸和现场实际情况，分别沿斜上、水平、斜下方向，布置不

少于3条测线。

3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%。

4测试前应将施工台架等大型金属构件，挖掘机、装载机等大型机械退离掌子面不少于

20m。

5可疑点、突变点、异常点应重复观测。

6.4.7瞬变电磁法数据处理与解译应符合下列规定：

1资料处理前应检查原始数据记录、测点编录、仪器工作记录。

2应校正发送电流切断时间的影响。

3数据应进行归一化、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。

6.4.8成果图宜包括每条测线的多测道图和对应的视电阻率分布图，并应标注隧洞桩号或深

度信息。

6.5聚焦电法

6.5.1聚焦电法可用于探测地下水富集区等低阻不良地质体。

6.5.2聚焦电法探测距离不宜大于30m。

6.5.3聚焦电法连续探测时，前后两次探测的重叠长度不宜小于5m。

10

6.5.4聚焦电法观测系统布置应符合下列规定：

1在距掌子面后方80m范围内应分多圈均匀布置多个供电A极。

2测量M极宜在掌子面呈网状布置。

3测量N极与掌子面的距离不应小于10倍的供电A极与测量M极之间的距离。

4供电B极距掌子面的距离应远大于N极，且与电极N的间距不应小于10倍的供电A极与

测量M极之间的距离。

5岩石掘进机施工时，应将多个同性源供电电极A均匀搭载在掘进机的护盾或边墙上，

各电极间应进行电流屏蔽，测量电极宜采用伸缩方式布置在刀盘上。

6测量各测线极点的位置坐标。

6.5.5聚焦电法数据采集时应符合下列规定：

1探测前应开展现场试验，查明现场干扰信号和干扰源分布情况及强度，并根据现场情

况和预报需要，选择合适的仪器测量参数。

2检查电极与围岩的接触是否良好，对于不极化电极应检查电极极差，其绝对值不应超

过2mV。

3采集区内应清除或避开附近的电磁干扰源，当不能清除或避开时，应在记录中注明并

标出位置。

4坏点数据的数量不应超过全部数据的1%，且坏点不应连续出现