[PPT]TSP隧道超前地質(zhì)預(yù)報

1、 TSP隧道超前地質(zhì)預(yù)報 內(nèi) 容1 前言2 TSP原理與方法3 應(yīng)用事例與效果分析4 結(jié)論1、前言TSP(Tunnel Seismic Prediction)系統(tǒng)是為隧道超前地質(zhì)預(yù)報而專門設(shè)計的，是目前隧道超前地質(zhì)預(yù)報中最新的地球物理探測方法之一，屬地震反射波勘探方法。 TSP預(yù)報： 斷層及其破碎帶 節(jié)理（裂隙）發(fā)育帶 軟弱巖層 含水地質(zhì)體及充水狀況 圍巖的巖石物理力學(xué)參數(shù)結(jié)合隧道設(shè)計資料和掘進地質(zhì)素描資料，可以對圍巖級別進行確定，為隧道施工和支護參數(shù)的確定提供依據(jù)。 2、TSP原理與方法TSP 原理系統(tǒng)組成表面反射界面介質(zhì)1 i ，Vi介質(zhì)2 i+1 ，Vi+1透射波反射波反射系數(shù) R=i+

2、1Vi+1-i Vii+1Vi+1+i Vi物理基礎(chǔ)： R0直達波滑行波折射波根據(jù)波的傳播路徑地震波的分級反射振幅 A反= R .A入轉(zhuǎn)換橫波反射橫波-介質(zhì)密度 V-速度TSP 工作方法儀 器：TSP 203觀測系統(tǒng)：0-15m-49.5m 24個炮點 1個（或2個）檢波器接收震 源：炸藥炮 點 距：1.5m采 樣 率：62.5s 或 125s 記錄長度：451ms（最大記錄長度1.808s，最大探測長度超過1000m）數(shù)據(jù)處理與解釋：TSPwin（專用配套軟件） 也可以根據(jù)不同的預(yù)報距離調(diào)整上述參數(shù)。如增大炮點距，增加激發(fā)藥量等，就可以預(yù)報更大的距離。采集的三分量地震記錄TSP 探測成果分離

3、的P、SH、SV波時間剖面深度偏移剖面以及提取的地震反射層位提取的反射層深度偏移剖面2D及3D成果顯示通過TSPwin軟件計算的巖石物理及力學(xué)參數(shù) 關(guān)于TSP解釋準(zhǔn)則 正反射振幅表明硬巖層，負(fù)反射振幅表明軟巖層。 若S波反射較P波強，則表明巖層飽含水。 Vp/Vs增加或泊松比突然增大，常常由于流體的存在而引起。 若Vp下降，則表明裂隙或孔隙度增加。關(guān)于軟、硬巖層識別的依據(jù)表面反射界面介質(zhì)1 i ，Vi介質(zhì)2 i+1 ，Vi+1反射波反射波振幅的極性決定巖石的相對軟硬 （與公路相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中巖石等級劃分的 硬質(zhì)和軟質(zhì)巖石不一致） 密度和速度V的影響因素：巖石成分、孔隙度、流體含量、地質(zhì)年代、埋深、構(gòu)

4、造運動影響等 正極性-紅色 負(fù)極性-蘭色TSP成果解釋波的動力學(xué)特征 波形 頻譜 振幅圍巖地質(zhì)體性質(zhì)、空間位置和規(guī)模TSP隧道超前地質(zhì)預(yù)報工作流程TSP數(shù)據(jù)采集TSP數(shù)據(jù)處理波的運動學(xué)特征 傳播路徑 速度 時間安定斷裂阿墨江斷裂把邊江斷裂哀牢山變質(zhì)巖帶紅河斷裂穩(wěn)定地塊云南元(江)磨(黑) 高速公路 國道213線云南境內(nèi)部分 全長147.37千米 設(shè)計隧道23座，從短隧 道到特長隧道均有 地質(zhì)條件復(fù)雜 哀牢山變質(zhì)巖帶 紅河斷裂 安定斷裂 阿墨江斷裂 把邊江斷裂3、應(yīng)用事例與效果分析影響隧道施工的主要地質(zhì)因素： 巖性復(fù)雜（沉積巖、巖漿巖、變質(zhì)巖） 構(gòu)造復(fù)雜（斷層、節(jié)理、地質(zhì)破碎區(qū)） 地表水系發(fā)育，

5、地下水豐富 巖溶區(qū) 不良地質(zhì)因素導(dǎo)致下述問題: 塌方，沉陷 涌水 人員和設(shè)備傷害 影響進度和形象 為確保隧道施工質(zhì)量、安全和進度， 采用TSP方法對隧道進行超前地質(zhì)預(yù)報工作應(yīng)用現(xiàn)場安裝接收單元（檢波器）數(shù)據(jù)采集實例分析之一 破碎帶情況 DFYK隧道上行線 K256+281K256+131段 TSP預(yù)報 REF-FACE：60m 在施工過程中， K256+221掌子面發(fā)生坍方，圍巖為炭質(zhì)板巖、破碎。 為了治理，采用TSP探測，深度偏移剖面K256+221216段明顯反映出巖層破碎的特征，破碎帶在K256+216處結(jié)束。治理驗證，結(jié)果與預(yù)報完全吻合。 破碎區(qū)K256+281K256+131預(yù)報的地

6、質(zhì)剖面破碎區(qū)破碎區(qū)實例分析之二 富水情況 DFYK隧道上行線K256+103K255+953段 TSP預(yù)報 R-F：55m TSP預(yù)報K256+052K255+999軟弱巖層，富水段 實際施工情況 K256+052K255+999為炭質(zhì)板巖夾板巖， K256+044K256+000段涌水量大，施工中增加了排水設(shè)施，增強支護。 預(yù)報富水段 預(yù)報富水段預(yù) 報軟弱巖層實例分析之三 軟弱巖層 DFYK隧道上行線K255+839K255+689段 TSP預(yù)報K255+756K255+741 軟弱巖層，含水 實際情況 挖遇炭質(zhì)板巖，裂隙滲水，在K255+758755段發(fā)生坍塌, 越過K255+741后圍巖

7、為硬質(zhì)的板巖K255+903K255+689預(yù)報的地質(zhì)剖面軟弱層實例分析之四關(guān)于斷層 DFYK隧道下行線 K256+180K255+987 K256+084K255+934 TSP預(yù)報K256+131K256+237原設(shè)計 K256+080 K256+000 為斷層TSP探測圖象 沒有反映斷層 存在的特征 實際施工情況 沒有發(fā)現(xiàn)斷層設(shè)計圖中的斷層 BLQ隧道上行線 K286+674K286+574 TSP預(yù)報 REF-F：46m 原設(shè)計 K286+630為斷層TSP預(yù)報 K286+642K286+619 為斷層及其影響帶實際地質(zhì)情況 K286+641K286+620段為泥巖夾粉砂巖透鏡體，見斷

8、層派生節(jié)理，掌子面滲水。 K286+720斷層K286+720K286+574預(yù)報的地質(zhì)剖面預(yù)報斷層實例分析之五關(guān)于煌斑巖 DFYK隧道下行線 K255+047K255+197 TSP預(yù)報TSP預(yù)報煌斑巖范圍K255+160K255+228實際施工情況目前已挖至K255+150，仍然沒遇到煌斑巖設(shè)計K255+040K255+270為煌斑巖K254+998K255+197預(yù)報的地質(zhì)剖面預(yù)報位置 2D結(jié)果顯示及巖石物性圖 預(yù)報煌斑巖分 布 區(qū) 圍巖級別的確定圍巖級別公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范圍巖的軟硬構(gòu)造影響程度圍巖物理力學(xué)參數(shù)TSP探測成果含水情況節(jié)理發(fā)育情況泊松比密度縱波速度靜態(tài)楊氏模量 TSP探測

9、成果確定圍巖級別DFYK隧道K255+046157段K255+046+094、094+157段分別設(shè)計為、級圍巖。 根據(jù)TSP探測結(jié)果，參照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及計算的力學(xué)參數(shù)，圍巖級別應(yīng)為級，但結(jié)合該段巖性為板巖、受斷層構(gòu)造影響程度較高、局部富水、節(jié)理發(fā)育情況，將圍巖級別判定在級。實際施工的地質(zhì)情況與預(yù)報相基本吻合。施工時已調(diào)整了支護參數(shù)，增強了支護。4、結(jié)論 采用TSP技術(shù)能夠?qū)λ淼拦ぷ髅媲胺絿鷰r地質(zhì)情況的性質(zhì)、位置和規(guī)模進行比較準(zhǔn)確的探測，包括： 斷層及其破碎帶 節(jié)理（裂隙）發(fā)育帶 軟硬巖層 含水地質(zhì)體及其充水狀況 巖溶發(fā)育狀況 圍巖級別通過TSP預(yù)報 了解前方存在的地質(zhì)缺陷情況 隧道施工和及時調(diào)整支護參數(shù)提供依據(jù) 有效地控制了地質(zhì)事故的發(fā)生 保證施工質(zhì)量和安全 將風(fēng)險減到最小 提高隧道掘進的速度，贏得施工時間 TSP隧道地震預(yù)報技術(shù) 預(yù)報范圍大，一般為100m，經(jīng)