論文TRT6000在黃土隧道中的應用

1、PAGE 第 PAGE 6 頁 共 NUMPAGES 6 頁伴淺談TRT6骯000在黃土頒隧道中應用技拜術柏摘 要：拔本文結合新建昂大西鐵路喬家伴山隧道黃土圍斑巖超前預報案拜例，詳細闡述八TRT600班0超前地質(zhì)預俺報系統(tǒng)適用性敖、原理及操作辦要點扮。根據(jù)現(xiàn)場檢巴測實例，驗證骯其在黃土隧道拔中的實用性。俺關鍵詞：半TRT600白0；超前地質(zhì)啊預報；三維地癌質(zhì)成像，黃土絆隧道應用；板Abstra敖ct：伴In thi挨s pape胺r, com挨bined 白with t礙he new把 笆Daxi柏 Railw辦ay mou稗ntain 唉tunnel挨 surro襖unding笆 rock

2、鞍geolog把ical a傲dvance安 forec頒ast Qi啊ao笆jiasha俺n白 loess熬 case,礙 elabo拜rated 俺TRT600白0 adva芭nce ge翱ologic柏al pre隘dictio氨n syst頒em sui案tabili辦ty, pr拌incipl背e and 般operat吧ion po芭ints. 啊Accord耙ing to疤 field頒 test 敗exampl翱es, to啊 verif耙y the 把practi辦cabili敗ty of 埃the Lo疤ess tu稗nne凹l.耙Key wo霸rds：澳TRT600扒0；

3、 襖Advanc頒e geol叭ogical跋 forec耙ast斑；瓣Loess 艾tunnel拔 appli挨cation1.前言敖 敗針對長大復雜疤隧道，地質(zhì)條叭件勘察難度大哀，其塌方、涌柏水突泥等突發(fā)挨性地質(zhì)災害將俺嚴重危及施工芭安全，開展好矮隧道工程超前拌地質(zhì)預測預報伴，做到超前預拔判，及時決策襖處理突發(fā)性地挨質(zhì)災害是工程罷建設成敗的關皚鍵。疤超前地質(zhì)預報板做為隧道施工啊工序之一，越八來越被列入業(yè)柏主及施工單位白的主要控制項挨目。針對黃土吧隧道中，TS搬P203超前稗地質(zhì)預報系統(tǒng)芭的局限性，引爸進TRT60斑00做為隧道版的超前地質(zhì)預安報的物探檢測澳儀器。隘TRT600癌0超前地質(zhì)預

4、阿報系統(tǒng)，鞍采用高精度的拜加速計作為傳襖感器，矮比藹其他儀器拜普遍氨使用的捌速度胺傳感器吧靈敏度提高一敗倍哀。傳感器布點疤采用立體布點辦方式，在隧道唉兩邊分別布置安4 巴個傳感器，然伴后在隧道頂上跋布置兩個傳感芭器，從而獲得稗真實的三維立擺體圖，直觀的暗再現(xiàn)了異常體捌的位置、形態(tài)扳、大小。礙可以從多角度邦觀察缺陷，圖罷像清晰，易于靶理解，從而更隘加輕松地進行奧缺陷診斷。該昂儀器扒使用錘擊作為靶震源，可在同把一點作多次錘隘擊，通過信號拜疊加，使異常懊體反射信號更瓣加明顯?？朔┝吮óa(chǎn)生的礙高能量對周圍芭巖體產(chǎn)生擠壓稗、破壞現(xiàn)象，拜從而保證能接案收到真實的地靶震波信號。2.工程概況靶新建鐵路大同

5、埃到西安客運專辦線站前6標喬班家山隧道為單壩洞雙線隧道,稗全長6510阿m。全隧按新搬奧法設計及施按工，地形地貌懊具體表現(xiàn)為低半中山丘陵，地邦勢起伏很大，絆沖溝發(fā)育，有熬水。隧道表覆爸第四系上更新伴統(tǒng)洪積層新黃壩土：淺黃色，哀堅硬硬塑，絆局部汗沙礫石熬層，呈透鏡狀班；第三系保德安組礫巖、粉質(zhì)笆黏土和卵石土八互層、粉質(zhì)黏藹土夾細砂薄層敖，局部礫巖層半較厚，呈松散叭結構；下伏馬阿家溝組泥灰?guī)r佰。依據(jù)物探資哀料判釋，隧址傲發(fā)現(xiàn)有斷裂構芭造。隧道中部盎洞身附近有第敗三系新統(tǒng)粉質(zhì)昂黏土，具有弱笆膨脹性，遇水把崩解；隧道出百口附近有第四邦系新黃土，具八有濕陷性，遇爸水崩解。地下般水類型主要為岸第四系、第三

6、癌系空襲潛水。按主要賦存于溝叭谷或山坡、山稗梁上松散堆積按物中。全隧道背均有分布，對瓣隧道施工影響昂較大。第四系哀孔隙潛水量受案季節(jié)性影響較案大，雨季水量凹較大，干旱季凹水量較少。本扒隧道均為級傲圍巖。般3.TRT6絆000原理按3.1 設計爸原理懊地震波反射探頒測的方法很早骯就已經(jīng)在土木八工程和采礦作般業(yè)等許多方面耙得到利用。這叭種技術的原理拔在于當?shù)卣鸩ò河龅铰晫W阻抗百差異（密度和礙波速的乘積）扒界面時，一部安分信號被反射吧回來，一部分霸信號透射進入捌前方介質(zhì)聲捌學阻抗的變化敖通常發(fā)生在地翱質(zhì)巖層界面或霸巖體內(nèi)不連續(xù)靶界面。反射的邦地震信號被高壩靈敏地震信號啊傳感器接收，礙通過分析，被板用

7、來了解隧道壩工作面前方地敗質(zhì)體的性質(zhì)（拔軟弱帶、破碎藹帶、斷層、含艾水等），位置般及規(guī)模。正常佰入射到邊界的絆反射系數(shù)計算氨公式如下：熬板搬笆 瓣 辦 百假設R為反射霸系數(shù)，疤為巖層的密度稗，百V耙等于地震波在埃巖層中的傳播阿速度。地震波暗從一種低阻抗啊物質(zhì)傳播到一班個高阻抗物質(zhì)懊時，反射系數(shù)爸是正的；反之岸，反射系數(shù)是拜負的。因此，白當?shù)卣鸩◤能洶洗謳r傳播到硬安的白云石時，熬回波的偏轉(zhuǎn)極把性和波源是一安致的。當巖體襖內(nèi)部有破裂帶敖時，回波的極扳性會反轉(zhuǎn)。反啊射體的尺寸越稗大，聲學阻抗板差別越大，回半波就越明顯，靶越容易探測到白。靶3.2 接收疤原理（見圖1板）拌圖1 絆TRT600皚0接收原

8、理把4.TRT6岸000優(yōu)越性頒爸TRT 60氨00勘測成本敗低，操作簡單岸，結果準確、皚全面、直觀，礙代表隧道超前俺預報領域最新傲領先的技術，皚是隧道超前預俺報系統(tǒng)發(fā)展的扒方向,表現(xiàn)在柏如下幾個方面襖:瓣4.敗1般 艾TRT 60唉00超前預報扳使用錘擊作為胺震源，可重復氨利用，不需要昂耗材，而使用暗炸藥爆炸作為阿震源，每次需瓣要相當費用。奧 4.扳2邦 阿使用錘擊作為奧震源，可在同叭一點作多次錘哎擊，通過信號百疊加，使異常扮體反射信號更癌加明顯。斑 4.俺3 捌用錘擊作為震澳源克服了爆炸扮產(chǎn)生的高能量壩對周圍巖體產(chǎn)吧生擠壓、破壞爸現(xiàn)象，從而保板證能接收到真搬實的地震波信擺號。澳 4.奧4笆

9、 骯由人控制錘擊壩產(chǎn)生地震波、奧可簡單重復，耙操作簡單，而佰爆炸產(chǎn)生地震巴波時高頻信號吧迅速衰減，對靶操作人員的要把求比較高。矮 4.按5擺 拜TRT 60暗00采用高精柏度的傳感器，拜靈敏度高，最扮大程度地保留拔了高頻信號，暗提高了精度及敖探測距離（硬胺質(zhì)巖中為30艾0米，軟質(zhì)巖稗中為150米扒）。澳 4.啊6敗 扳傳感器和地震頒波采集、處理壩器之間采用無唉線連接，大大罷簡化了裝備（巴只有兩個箱子敗，尺寸見設備胺配置），兩個藹箱子的重量僅暗為29Kg，辦攜帶方便。案 4.艾7芭 哎TRT 60翱00的傳感器暗布點（如圖）伴采用立體布點凹方式，在隧道霸兩邊分別布置岸個傳感器，叭然后在隧道頂百上

10、布置兩個傳澳感器，從而獲斑得真實的三維皚立體圖，直觀絆的再現(xiàn)了異常胺體的位置、形跋態(tài)、大小。而敗其他儀器一般罷在左右邊墻各拔布置一個地震阿波信息接收器柏接收地震波，絆這樣的布置方罷式只能獲得異邦常體的位置信襖息，而不能獲礙得形狀、大小哎等信息，同時奧對于大角度斜吧交隧道的裂隙氨可能沒有反映扒。盎 4.熬8敖 盎TRT 60疤00還采用了佰層析掃描的圖八像處理方式，艾繪制三維視圖阿，并可以從多埃個角度觀察缺芭陷，使得圖像斑更加清晰，易吧于理解，從而耙更加輕松地進芭行缺陷診斷。搬 4.把9礙 斑TRT 60昂00能描繪到擺隧道水平和垂胺直方向的所有霸異物。而其他叭儀器用于描繪稗幾乎垂直于隧把道的充

11、滿空氣癌或水的裂隙，稗而且只能描繪唉靠近的垂直裂敖隙，不能描繪白稍遠距離的第百二或第三裂隙案（尤其是充氣俺裂隙）。對于哎斜交隧道（由暗其是大角度斜拌交隧道）的裂跋隙可能沒有反懊映。對于所描熬繪的傾斜裂隙唉，會低估它們襖的距離。5.施工要點般5.1 操作搬要點敗5.1.1 埃錘擊點和傳感扮器模塊點的確唉定阿5.1.1.靶1 錘擊點（疤如圖7），距案離掌子面1-安2米，選擇初伴支強度符合要巴求位置，必須阿避開拱架，縱爸向三個點布置傲，相隔0.5搬米，掌子面方襖向退后2米第爸二排布置與第班一排要求相同般，左右邊墻布藹置相同。凹5.1.1.安2 第二排錘巴擊點退后10半-20米為傳礙感器安裝點（胺如圖

12、2、圖3暗）。傳感器安笆裝點第一排為拌A2、A3，澳距離隧道地面壩1.5米-2岸米，左右邊墻耙對稱；第二排背A4、A6距板離隧道地面0胺.5米-1米襖，保證與A2把、A3不在同背一橫向直線上版，A5安裝在唉隧道拱頂，與隘A4、A6在?？v向同一平面翱；第三排A7盎、A8 與第熬一排A2、A哎3布置相同，熬第四排A9、昂A10 、A熬11與第二排把A4 、A5斑、A6布置相班同。按5.1.1.稗3 傳感器模啊塊安裝點必須凹避開拱架安裝懊在初支表面，稗且在安裝點確敗定后，需將安懊裝點用錘子砸罷平，保證模塊胺粘貼后與初支案完全貼近，才埃能準確接收信斑號。傲5.1.1.靶4 傳感器模爸塊點粘貼需將啊接線

13、方向與掌扳子面前進方向昂相反，且要求巴待速凝劑完全艾凝固后方可錘靶擊。隘5.1.2 艾錘擊指定位置疤采集信號伴5.1.2.鞍1 打開電腦安，連通儀器，癌調(diào)試接收軟件般，保證接收軟擺件中A1-A盎11全部為綠百燈（A1為接般收基站模塊）案，錘擊墻壁進扳行測試，保證扳錘頭上的觸發(fā)搬器和所有模塊襖均正常工作，安按要求每個錘稗擊點錘擊3次藹，接收信號，斑并記錄信號編芭號。佰5.1.2.疤2 保證錘擊疤所用大錘在8癌kg左右，大般錘太大工人錘擺不動，觸發(fā)器皚不能觸發(fā)；大瓣錘太小所發(fā)出爸的地震波太弱爸，影響檢測距壩離。TBM 型隧道馬蹄型隧道圖3 TRT傳感器布設橫截面圖圖2 TRT傳感器布設俯瞰圖啊5.

14、1.2.壩3 盡量控制壩大型機具設備氨的工作，使現(xiàn)癌場保持安靜，矮避免產(chǎn)生地震叭波雜波，影響襖檢測結果。鞍5.1.3 辦 確定隧道形俺狀及開挖尺寸凹確定隧道形狀拌及開挖尺寸，皚輸入數(shù)據(jù)預處案理軟件，再將岸錘擊點和傳感胺器模塊安裝點熬坐標輸入，在哎電腦中模擬出阿隧道三維立體板圖形，為后續(xù)斑軟件分析做準叭備。注意測量笆出錘擊點和傳壩感器模塊安裝安點坐標后，需翱計算出掌子面巴中心點坐標和礙傳感器最后一皚排所在斷面中邦心點坐標，用頒這兩點確定出昂隧道中心線，骯才能正確顯示傲隧道三維立體半圖形。氨5.1.4 笆 后處理軟件安數(shù)據(jù)分析 拔 辦5.1.4.絆1 數(shù)據(jù)處理安流程圖（見圖扒4）下載地震波數(shù)據(jù)和震

15、源、傳感器位置的坐標設定地層成像區(qū)域和最佳精度的大小設定慮波器，提取直達波，計算平均波速構建地震波速度模型為數(shù)據(jù)處理設定過濾參數(shù)分析在巖層中探測到的異常立體圖立體圖形成設定背景（比例、顏色代碼）來顯示結果形成報告擺圖4 數(shù)據(jù)處澳理流程圖白5.1.4.頒2將預處理軟半件中整理好的把地震波數(shù)據(jù)、稗震源和傳感器奧位置的坐標下把載到后處理軟耙件中，預處理頒軟件的作用在隘于數(shù)據(jù)的整合敖與簡單處理，邦并將預判出各襖數(shù)據(jù)之間的對阿應吻合情況，頒防止在后處理板軟件中將數(shù)據(jù)稗處理的最后出耙現(xiàn)錯誤，耽誤岸時間。骯5.1.4.版3 數(shù)據(jù)下載暗完成后，設定笆地層成像區(qū)域鞍和最佳精度的暗大小。一般情按況下，設定地八層成

16、像區(qū)域的拜大小為隧道中唉心線為中心半白徑20米范圍按內(nèi)的地層情況隘，也可以根據(jù)唉不同現(xiàn)場情況辦設定更大，以拔方便分析。精稗度的大小根據(jù)胺圍巖的情況不絆同而設置，一傲般選取經(jīng)驗值昂，也可根據(jù)不罷同地質(zhì)情況而伴改變。瓣5.1.4.鞍4 設定濾波拌器，提取直達懊波，計算平均澳波速。這是真哀個后處理軟件跋的核心處理工班作，一般采用俺手動，根據(jù)平辦時的經(jīng)驗設定唉濾波器，依據(jù)笆現(xiàn)場的情況和岸數(shù)據(jù)接收情況癌提取直達波，岸直達波提取的版好壞，直接影懊響結果的分析癌，需要經(jīng)驗的靶積累，細心的辦分析。波速的叭計算為軟件的擺三維成像提供佰前提。跋5.1.4.敖5 構建地震挨波波速模型。懊根據(jù)平均波速凹和直達波提取拜

17、后顯示的反射熬點位置，計算疤出波速的上限版和下限，構建頒地震波波速模疤型，為三維成隘像劃定區(qū)域。傲5.1.4.芭6 為數(shù)據(jù)處搬理設定過濾參懊數(shù)。以上步驟把完成后，我們澳可以預覽檢測啊結果的三維成拔像，這是在計柏算機默認的過疤濾參數(shù)的基礎奧上，未必會顯藹示出應有的反伴射結果，需要氨經(jīng)過不斷的調(diào)八整，根據(jù)現(xiàn)場捌經(jīng)驗和地質(zhì)資隘料選擇出最佳盎的過濾參數(shù)，扒顯示三維結果爸圖。版5.1.4.俺7 設定背景敗主要是根據(jù)習奧慣，設定明顯盎的對比顏色、斑最佳的視覺比疤例。敗5.1.4.班8分析在巖層胺中探測到的異百常立體圖，這扮是結果分析重邦要步驟，需要伴分析者有足夠岸的現(xiàn)場經(jīng)驗和盎專業(yè)地質(zhì)知識疤，最好分析者翱

18、親自參與現(xiàn)場百檢測，研究掌扒子面圍巖情況扳，并根據(jù)地質(zhì)稗資料和經(jīng)驗進吧行分析。最后笆形成報告。艾5.2 施工背注意事項辦5.2.1 跋注意施工現(xiàn)場耙環(huán)境，盡量在拌信號接收時停艾止現(xiàn)場大型機伴具設備的運行八，減少震動干骯擾。敖5.2.2 傲注意錘擊點和白傳感器模塊安罷裝點布置，一按定要避開鋼拱奧架，布置在與伴隧道圍巖接觸礙的初支面上，版減少信號接收埃的干擾。敖5.2.2 癌錘擊點的初支捌強度需要得到氨保證，不能布背置在新噴射的哎初支表面，影跋響震源。胺5.2.3注白意調(diào)試儀器，巴保證儀器一切扳正常的情況下笆進行檢測。瓣5.3 TR把T6000超奧前地質(zhì)預報系拔統(tǒng)技術指標（背見表1）。吧 敖 隘

19、罷 敖表1 TR敗T6000超扮前地質(zhì)預報系安統(tǒng)技術指標 版 敖 靶 凹 阿項 次襖項 目拜內(nèi) 容版1岸接收器端口隘9個版2邦記錄通道耙24個伴3案采樣間隔骯31，64，唉125，25扒0，500，白1000，或背2000s拔4扳記錄帶寬敖40150岸00Hg跋5斑模數(shù)轉(zhuǎn)換襖32位哀6唉記錄長度斑16000采壩樣數(shù)每通道邦7疤頻率范圍拔10Hg7扮5000 H耙g吧8挨測量精度岸最好扮10cm疤9癌低頻過濾把25，35，耙50，70，啊100，14案0，200，案280，40疤0 Hg熬10哎高頻過濾懊250，50扳0，1000板 Hg（降低熬風噪）俺11阿延百 遲按09999盎ms，每毫秒捌

20、每毫秒調(diào)節(jié)背12爸工作電壓耙直流班12伏翱13拌溫度范圍阿存放環(huán)境溫度啊-100澳600擺14扒相對濕度霸30-90%靶15敗電搬 源唉外接電源絆90-240胺伏交流，50芭/60Hg拔16礙探測距離艾軟巖一般15瓣0胺米 阿硬巖一般30擺0稗米6.應用實例稗新建鐵路大同邦到西安客運專搬線站前6標喬半家山隧道2號瓣斜井，應用T澳RT6000柏超前地質(zhì)預報頒系統(tǒng)進行信號靶采集和結果分稗析。分析結果靶的地質(zhì)三維圖扒中的顏色代表板了不同巖體間奧的波阻抗的差扒別，當?shù)卣鸩ò虖能洿謳r傳播斑到硬巖時，回胺波的偏轉(zhuǎn)極性扳和波源是一致芭的。當巖體內(nèi)叭部有破裂帶時奧，回波的極性八會反轉(zhuǎn)。反射奧體的尺寸越大罷，聲學阻抗差昂別越大。成果哀解譯就是把波阿阻抗的分布、背形態(tài)等特征和半代表的可能的班地質(zhì)異常情況頒對應起來。經(jīng)按分析