T/GSC 007-2024 长大深埋铁路隧道智能化地质编录技术规程

ICS07.060

P55/59

团体标准

T/GSC007—2024

长大深埋铁路隧道

智能化地质编录技术规程

Technicalspecificationforintelligentgeologicalrecordingof

longanddeeprailwaytunnels

2024-01-02发布2024-01-02实施

中国地质学会发布

T/GSC007—2024

中国地质学会（GSC）是组织开展国内、国际标准化活动的全国性社会团体。制定中国地质学

会团体标准，满足市场需要，增加标准的有效供给，促进科技创新，是中国地质学会的工作内容之

一。中国境内的团体和个人，均可提出制、修订中国地质学会团体标准的建议并参与有关工作。

中国地质学会团体标准按《中国地质学会团体标准管理办法》进行制定和管理。

中国地质学会团体标准草案经向社会公开征求意见，并得到参加审定会议的3/4以上的专家、

成员的投票赞同，方可作为中国地质学会团体标准予以发布。

在本文件实施过程中，如发现需要修改或补充之处，请将意见和有关资料寄给中国地质学会团

体标准秘书处，以便修订时参考。

本文件版权为中国地质学会所有，除了用于国家法律或事先得到中国地质学会的许可外，不得

以任何形式或任何手段复制、再版或使用本文件及其章节，包括电子版、影印件，或发布在互联网

及内部网络等。

中国地质学会地址：北京市西城区百万庄大街26号

邮政编码：100037电话：010-68999018传真：010-68995305

网址：电子信箱：zgdzxh@

I

T/GSC007—2024

目次

目次...........................................................................II

前言............................................................................V

引言...........................................................................VI

1范围..............................................................................1

2规范性引用文件....................................................................1

3术语与定义........................................................................1

4总则..............................................................................3

4.1目的意义....................................................................3

4.2基础资料....................................................................3

4.3质量保证....................................................................3

4.4编录要求....................................................................3

4.5校核要求....................................................................3

4.6工作开展要求................................................................3

4.7总结与创新..................................................................3

4.8其他要求....................................................................4

5智能化地质编录技术要求............................................................4

5.1基本要求....................................................................4

5.2编录内容....................................................................4

5.3编录流程....................................................................4

6工程岩体完整性智能化识别..........................................................5

6.1掌子面三维激光图像扫描......................................................5

6.2洞壁三维激光扫描............................................................6

7工程岩体岩性智能化识别............................................................7

7.1便携式高光谱仪..............................................................7

7.2便携式X射线荧光分析仪......................................................9

8岩石强度智能化识别...............................................................10

8.1回弹仪.....................................................................10

8.2里氏硬度计.................................................................11

II

T/GSC007—2024

9智能化数据处理及图件编制.........................................................12

9.1数据库.....................................................................12

9.2智能化数据处理.............................................................12

9.3智能化围岩分级.............................................................14

9.4图件编制...................................................................15

10人工地质编录校核................................................................15

10.1人工地质编录层段选择原则..................................................15

10.2编录要求..................................................................15

10.3编录流程..................................................................17

10.4成果类型及要求............................................................17

11采样及试验......................................................................18

11.1光谱分析及采样试验........................................................18

11.2岩矿取样及试验............................................................18

11.3地球化学分析样取样及试验..................................................18

11.4便携式强度测试样取样......................................................18

12成果资料编制与提交..............................................................19

12.1报告编制..................................................................19

12.2成果验收与提交............................................................19

13成果三维可视化..................................................................20

13.1平台建设..................................................................20

13.2可视化处理................................................................21

13.3可视化展示................................................................22

附录A（资料性附录）隧道工程基点基线记录表...................................23

A.1隧道编录段编号.............................................................23

A.2基点编号...................................................................23

A.3样品代号...................................................................24

A.4摄像和照相编号.............................................................24

附录B(资料性附录)长大深埋铁路隧道智能化综合地质编录记录表...................25

图1长大深埋铁路隧道断面智能化地质编录流程图................................................................................5

图2扫描仪架设布置示意............................................................................................................................7

图3地质要素素描投影示意图..................................................................................................................17

图A.1隧道编录基点，基线设置示意图..................................................................................................23

III

T/GSC007—2024

表1掌子面三维激光扫描设备参数值...................................................5

表2洞壁三维激光扫描仪参数值.......................................................6

表3便携式高光谱仪设备参数值.......................................................8

表4便携式X射线荧光分析仪（PXRF）设备参数值.......................................9

表5回弹仪设备参数值..............................................................10

表6里氏硬度计参数值..............................................................11

表7智能化综合地质编录主要成果类型及要求..........................................20

表B.1隧道工程基点基线记录表.......................................................26

表B.2掌子面及洞壁扫描影像记录表...................................................27

表B.3点云模型数据记录表...........................................................28

表B.4便携式岩矿高光谱仪测试记录表.................................................29

表B.5便携式X射线荧光分析现场分析记录表...........................................30

表B.6里氏硬度计现场测试记录表.....................................................31

表B.7采样单.......................................................................32

表B.8人工地质编录原始记录表.......................................................33

表B.9隧道掌子面地质素描记录表.....................................................34

IV

T/GSC007—2024

前言

本文件依据T/CAS1.1-2017《团体标准的结构和编写指南》的有关要求编写。

本文件起草单位：中铁二院工程集团有限责任公司、中国地质调查局成都地质调查中心、中国

地质科学院地质力学研究所、中国国家铁路集团有限公司、中铁第一勘察设计院集团有限公司、西

南交通大学。

本文件起草人：冯涛、任光明、张永双、崔颖辉、宁括步、王栋、杨科、陈龙耀、张广泽、刘

俊飞、徐正宣、李俊、王世明、赵志明、王超、李雪、于振江、庞维华、袁东、张栓宏、王杜江、

宋章、任飞、朱泳标、高永娟、岳志勤、王哲威、林之恒、伊小娟、张营旭、殷家禾、方振华、邹

杨、蔡家鹏、孟少伟、袁东、贺建军、周学军、欧阳吉、贾杰、舒杨、彭文、赵景锋、尹小康、赵

思为、刘康、谢荣强、刘强、郑长东、陈宇。

本文件附录A-B均为资料性附录。

本文件由中国地质学会提出并归口。

考虑到本文件中的某些条款可能涉及专利，中国地质学会不负责对任何该类专利的鉴别。

本文件为首次制定。

V

T/GSC007—2024

引言

铁路隧道尤其是长大深埋隧道的施工地质编录是施工地质的重要内容，也是超前地质预报工作

的重要基础，更是安全施工的第一手实时基础资料。在复杂艰险山区长大深埋隧道施工过程中，适

时开展地质编录，既能及时记录施工揭示的典型地质现象，又能为前方工程地质条件预报提供重要

的地质信息，因此，探索快捷实用的智能化地质编录技术并应用于复杂艰险山区长大深埋铁路隊道

施工过程，是当前施工地质重要工作之一。

铁路隧道施工过程中会揭露一系列在地表难以出露的地质现象，如地质构造、地层岩性、岩体

结构、特殊岩土体、不良地质等，如何快速准确地编录这些有价值的地质现象，又能与长大深埋隧

道建设工序有机衔接，迫切需要编制相关的技术标准指导智能化地质编录工作。

为规范和指导复杂艰险山区快速准确获取长大深埋铁路隧道施工地质信息，实现智能化地质编

录，为铁路隧道工程安全施工和深化认识工程区域基础地质信息编制本文件。

本文件可为长大深埋铁路隊道智能化地质编录工作实施、质量管理和成果验收提供依据。

本文件规定的智能化地质编录技术不替代工程建设各阶段的施工地质编录技术。

VI

T/GSC007—2024

长大深埋铁路隧道智能化地质编录技术规程

1范围

本文件规定了长大深埋铁路隧道智能化地质编录基本要求，工程岩体岩性、强度、岩体结构及

岩体完整程度等地质信息的仪器快速识别与智能分析处理，以及典型区段人工地质编录校核、成果

三维展示、成果编制与提交等方面的技术要求。

本文件适用于钻爆法施工的铁路长大深埋隧道开挖工作面的智能化编录工作，其他隧道、平硐、

竖井、探井地质编录或掌子面素描等可参照使用。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款，文件版本为现行最新

版本。

[1]GB/T50218工程岩体分级标准

[2]GB50026工程测量标准

[3]GB50021岩土工程勘察规范

[4]GB/T17412岩石分类和命名方案

[5]GB/T40112地质灾害危险性评估规范

[6]GB/T50123土工试验方法标准

[7]TB10012铁路工程地质勘察规范

[8]TB10077铁路工程岩土分类标准

[9]TB10003铁路隧道设计规范

[10]TB10049铁路工程水文地质勘察规范

[11]DZ/T0286地质灾害危险性评估规范

[12]DZ/T0097工程地质调查规范（1:50000）

[13]DZ/T0078固体矿产勘查原始地质编录规程

[14]DZ/T0370便携式X射线荧光现场分析技术规程

[15]DD2014-13岩矿波谱测试技术规程

[16]Q/CR9217铁路隧道超前地质预报技术规程

3术语与定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

不良地质作用Aadversegeologicalprocess

由地球内力或外力产生的，对人类生命、财产、工程活动及生态地质环境有不利影响的自然地

1

T/GSC007—2024

质过程。

3.2

工程地质条件Engineeringgeologicalconditions

与人类工程活动有关的地质要素的综合。

3.3

工程岩体Engineeringrockmass

工程影响范围内的岩体。

3.4

地质安全评价Geosafetyassessment

对工程规划建设中可能遇到的地质风险进行识别与评价，并结合防治难易度给出安全性结果和

风险防控建议的过程。

3.5

长大深埋铁路隧道Longanddeeptunnel

单体长度不小于3千米、埋深不小于300米的隧道。

3.6

智能化地质编录Intelligentgeologicallogging

长大深埋铁路隧道工程岩体岩性、强度、结构面特征、岩体结构与岩体完整程度等信息的仪器

快速识别，隧道围岩不同地质体发育特征和延伸变化规律信息智能化分析处理的综合过程。

3.7

人工地质编录Artificialgeologicallogging

通过人工手段对隧道开挖工作面所揭露的各种地质信息，进行观察、描述、量测、记录、分析

及制图的过程。

3.8

三维激光扫描3Dlaserscanner

采用激光扫描仪，获取被测对象表面高分辨率三维坐标点云数据，建立被测物体三维影像模型

的技术手段。

3.9

便携式X射线荧光分析技术PortableX-rayfluorescenceanalytictechnology

基于能量色散X射线荧光分析原理，使用便携式X射线荧光分析仪器，测定工程岩体岩矿成份

元素的定性定量分析技术。

2

T/GSC007—2024

3.10

波谱反射率Spectralreflectivity

被测物体在某波段的反射通量与该波段的入射通量之比。

3.11

岩石反射波谱Reflectancespectrumofrock

岩石的反射率随入射波长而变化的波谱特征。

4总则

4.1目的意义

遵循真实性、准确性、及时性及连续性等原则，采用三维激光扫描、高光谱X射线、回弹仪、

里氏硬度计等技术手段，快速识别与分析复杂地质背景下长大深埋铁路隧道断面工程岩体岩性、强

度、结构面特征、岩体结构、岩体完整程度、地下水等地质信息，预测隧道围岩不同地质体发育特

征和延伸变化规律，完成隧道围岩的远程智能化分级，实现隧道施工地质调查和编录工作的智能化，

为隧道工程安全施工及后期运营与维护提供地质资料支撑。

4.2基础资料

智能化地质编录前应取得下列基础资料：

（1）长大深埋隧道施工图设计文件资料；

（2）隧道工程勘察成果文件资料、设计图、现场施工组织及监测资料；

（3）不同阶段编制的各种精度的隧道区域地质、地球物理、遥感解译和水工环基础地质资料；

（4）智能化地质编录仪器设备架构及信息化平台技术保障。

4.3质量保证

智能化地质编录应建立完善的质量保障体系，制定切实可行的质量管理制度和措施，保证智能

化编录和展示平台的工作质量。

4.4编录要求

智能化地质编录应在铁路隧道开挖后喷混支护前及时进行。地质编录应在同一洞壁上连续进行，

遇到不能连续编录情况（如围岩垮塌、凹陷、溶洞、突水等），应沿地层走向对另一洞壁的对应位

置进行扫描编录，或沿岩层倾向对同一洞壁的不同深度掘进形成的台阶进行。

4.5校核要求

智能化地质编录实施过程中应辅以人工地质编录进行校核，以保证智能化地质编录成果的准确

性。

4.6工作开展要求

智能化地质编录应与工程施工同时进行，并遵循动态调整及信息反馈原则。

4.7总结与创新

3

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智能化地质编录在具体实施过程中应注重应用经验积累和技术方法创新，并不断补充完善。

4.8其他要求

智能化地质编录除应符合本文件规定外，尚应符合国家和行业有关规范和标准的规定。

5智能化地质编录技术要求

5.1基本要求

智能化地质编录应遵循以下要求：

（1）数字化程度及扩展性

编录所用设备应具全数字性，易于处理、分析、输入出、显示，且后处理软件用户界面友好，

能够与其它常用软件进行数据交换及共享；可外接数码设备，可与GPS、北斗等GNSS配合使用；

具有较好的扩展性。

（2）分辨率

可进行快捷、高质量、高密度的数据采集，能够获取高密度点云及单点的高精准度数据，实现

高分辨率的目的。

（3）应用广泛性、适应性

应选择使用条件简易，外业环境适应性强，适合野外测量，各工程建设领域广泛应用的仪器作

为编录数据采集设备。

5.2编录内容

编录内容及对应的技术方法如下：

（1）工程岩体结构及岩体完整性

采用掌子面三维激光扫描、洞壁三维激光扫描，快速准确地获取隧道内岩体结构面和其他地质

体的矢量化点云数据，获取工程岩体的结构面几何参数、划分岩体结构类型，评判岩体完整性。

（2）工程岩体岩性

利用便携式高光谱仪、X射线荧光分析仪，借助岩石介质波谱特征、荧光强度特征测试数据图

谱智能分析手段，获取工程岩体的矿物成份信息，实现长大深埋隧道工程岩体岩性智能化识别。

（3）岩石强度

利用回弹仪、里氏硬度计测取岩石的回弹值和里氏硬度值，借助回弹值、里氏硬度值与岩石单

轴抗压强度之间的关联关系，智能分析现场岩石强度特征，实现隧道围岩岩石强度现场快速简易测

取，为隧道围岩分级提供实时岩石强度指标值。

（4）人工校核

智能化地质编录技术尚属起步阶段，应选择地质复杂区段和代表性工程区段，实施人工综合地

质编录校核，完善智能化地质编录结果的可靠性。

5.3编录流程

收集研究长大深埋铁路隧道工程区域基础地质、地球物理勘察、遥感解译、工程勘察及科研资

料的基础上，采用现代信息采集技术，测取工程岩体结构、岩石强度、岩性等信息参数，智能化识

别岩性、计算岩石强度、划分岩体结构、评判岩体完整性，选择性进行人工综合地质编录校核。智

能化编录流程分为以下几个阶段（图1）：

（1）系统收集整理分析隧道工程穿越区段的区域基础地质文件资料；

4

T/GSC007—2024

（2）搭建各信息采集技术平台；

（3）开展现场数据采集；

（4）智能化数据图件处理分析，形成成果资料；

（5）比较分析智能化综合地质编录与人工地质编录的异常结果；

（6）分析智能化编录资料误差原因，修正误差数据资料。

图1长大深埋铁路隧道断面智能化地质编录流程图

6工程岩体完整性智能化识别

6.1掌子面三维激光图像扫描

6.1.1基本要求

（1）工作环境条件：洞内空气质量良好（粉尘浓度低于2mg/m3；一氧化碳容许浓度低于30mg/m3，

氮氧化物浓度低于5mg/m3），且扫描仪镜面无水雾

（2）全站仪精度：测距精度≤1mm，测角精度≤2″；

（3）设备工作参数如表1：

表1掌子面三维激光扫描设备参数值

测距误差1σ(@20m)≤2cm

激光参数扫描速度≥8万点/秒

测量视场角≥50°

像素≥1亿

图像参数

CMOS（图像传感器）尺寸≥1英寸

稳定器参数各轴绝对角精度≤0.05±0.02°

工作温度0℃~40℃

一般参数

防尘/防水等级≥IP65

采集设备标定特征点提取变换矩阵求解

标定

云台标定俯仰轴1.15；横滚轴2.65；航向轴2.7

5

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6.1.2操作流程

(1)前期准备

a)人员：1~2人；

b)设备：三维激光扫描主机、全站仪、采集控制端各1台，补光灯2个；

c)基础资料：扫描隧道曲线要素表、平面图、纵横断面图。

(2)外业数据采集

a)设备摆至掌子面扫描区域内，正对掌子面法向方向，调平标定，数据采集过程中避免遮挡干

扰；

b)调整两个补光灯照射角度至掌子面无阴影，亮度不小于4100LM；

c)开启云台稳定器，待设备项目信息、掌子面信息等初始化完成后开始扫描。扫描时将数据远

程同步至采集控制端。

(3)内业数据处理

a)单站采集需8张以上照片，每张照片移动角度宜在20~30°之间；

b)分析处理采集控制端接收的点云及图像数据，生成三维地质模型；

c)在APP分析界面上勾勒掌子面轮廓，识别结构面几何特征。

d)数据应上传至云平台。

(4)成果类型及要求

a)成果类型：掌子面三维地质模型、掌子面正射投影图、开挖轮廓二维展开图；

b)质量要求：单站激光点云不少于170万点；图像分辨率5mm。

6.2洞壁三维激光扫描

6.2.1基本要求

（1）工作环境条件：洞内空气质量良好（粉尘浓度低于2mg/m3；一氧化碳容许浓度低于30mg/m3，

氮氧化物浓度低于5mg/m3），且扫描仪镜面无水雾。

（2）全站仪精度：测距精度≤1mm，测角精度≤2″；

（3）棱镜球常数：-34.4mm；

（4）原始点云数据应满足：①点云密度：10m处≤6mm；②单站点数量不小于3000万

点/站；

（5）选择三维激光扫描仪，具体参数应不低于表2所列技术指标：

表2洞壁三维激光扫描仪参数值

扫描范围≥70m

测距误差≤±1mm@25m

三维点位置精度≤2mm（10m处）≤3.5mm(25m处)

角分辨率优于0.036°

扫描速度≥90万点/秒

视野范围(垂直/水平)300°/360°

工作温度-20℃~55℃

防尘/防水等级≥IP54

标定三维位置精度及测距噪音范围校验

6

T/GSC007—2024

6.2.2操作流程

(1)前期准备

a)人员：1~2人；

b)设备：三维激光扫描主机、全站仪各1台，棱镜球2枚；

c)基础资料：扫描隧道曲线要素表、平面图、纵横断面图。

(2)外业数据采集

a)安置扫描仪于扫描区域中心，固定扫描仪至三脚架上，调平三脚架，锁定仪器；

b)在扫描仪前方约5米处各放置一个棱镜球，两棱镜球之间的距离不应小于5米。棱镜球背面

朝向扫描仪，棱镜正面朝向全站仪，操作全站仪记录两个棱镜的坐标，保持扫描仪、全站仪、棱镜

球三者位置稳定；

c)保证扫描区域内无异物遮挡后，开始扫描。完成扫描后将数据传入后处理软件。

图2扫描仪架设布置示意

(3)内业点云处理

a)新建项目文件，将点云所属隧道曲线要素、设计断面录入软件；

b)选中点云数据，截取处理里程；

c)选定降噪模式，开始点云处理；

d)成果展示与操作。

(4)成果类型及要求

a)成果类型：隧道开挖轮廓灰度及色谱图、三维点云模型；

b)质量标准：开挖轮廓灰度及色谱图分辨率不大于1cm，三维点云模型分辨率不大于2cm。

7工程岩体岩性智能化识别

7.1便携式高光谱仪

7.1.1基本要求

（1）探头选择：测量所获的光谱曲线为岩石的综合光谱，探头视域范围内的矿物分布及组合要

有足够的代表性。当目标地物的范围较大，观测距离较近时，应选取较大视场角的探头；

（2）测量要求：探头与被测物体水平面的法线夹角±10°之内；反射参考板校正时，探头视域应

充满整个参考板，保持这一高度进行测量获取平均光谱。仪器无法进行原位测量的，可对采集的岩

石样品进行测量，测量时应保持探头视域充满整个岩石样品；

（3）测量频度：每个测量点风化面、新鲜面应各重复测量3条数据，求取平均值，降低噪声和

7

T/GSC007—2024

随机性；

（4）设备参数如表3：

表3便携式高光谱仪设备参数值

光谱范围350-2500nm

光谱通道数2151通道

光谱仪参数最大扫描速度7.5-1000毫秒

波长重复性/准确度0.1nm/0.5nm

测距范围及精度0.3-3米/0.1米

光源系统参数光源系统宜采用功率大于50W的卤钨灯或白炽灯作为光源

反射参考板应朗伯特性好，性能稳定，光谱选择性

反射板参数反射板

小，各向同性，表面均匀、清洁

7.1.2操作流程

(1)前期准备

a)人员：1~2人；

b)设备：便携式高光谱仪1台；光纤1.5米；反射板1片；

c)位置：掌子面测点布设不少于3个。

(2)外业数据采集

a)仪器连接：使用手机或平板作为移动端，无线连接控制仪器；

b)仪器设置：在移动端界面进行软件设置，选择光学器件标定文件，设置测量平均次数，积分

时间，参考板标定文件等；

c)数据采集与存储：测量时，应光线充足，岩石表面无凝结水或附着水影响。每种地物光谱测

量前，均需进行参考板定标校准，得到接近100%的基线后，方可进行目标地物测量，在移动端界面

上，点击“Ref”进行参考板校准，点击“Tgt”进行目标物测量。测量仪器探头应垂直于目标地物，

围绕每个测点处应测试多条波谱，一般不少于3条。数据采集完成后，波谱数据以ASCII码文本文

件形式存储。记录样品号、测试时间、波长、反射率等信息。

(3)注意事项

a)测量人员应适时调整光源方向及站位，以避免自身阴影落在目标物上；

b)不得过度弯曲光纤，弯曲直径不得＜15cm；不得摔打、敲击、挤压光纤；

c)隧道内测试时应采用连续光谱人工光源，可选择功率大于50W的卤钨灯或白炽灯作为光源，

后期光谱处理时应采用滤波等方式消除隧道内其它光源的影响。

(4)内业数据处理

a)光谱采样间隔为1nm，不同的高光谱仪测得的波谱数据应以