TTS隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)

TSP隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)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(TunnelSeismicPrediction)系統(tǒng)是為隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)而專門設(shè)計(jì)的，是目前隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)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(bào)：■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(jì)資料和掘進(jìn)地質(zhì)素描資料，可以對圍巖級別進(jìn)行確定，為隧道施工和支護(hù)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)1ρi，Vi介質(zhì)2ρi+1，Vi+1透射波反射波■反射系數(shù)R=ρi+1Vi+1-ρiViρi+1Vi+1+ρiVi■物理基礎(chǔ)：R≠0直達(dá)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ρ--介質(zhì)密度

V--速度●TSP工作方法■儀器：TSP203■觀測系統(tǒng)：0-15m-49.5m24個(gè)炮點(diǎn)1個(gè)（或2個(gè)）檢波器接收■震源：炸藥■炮點(diǎn)距：1.5m■采樣率：62.5μs或125μs■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(bào)距離調(diào)整上述參數(shù)。如增大炮點(diǎn)距，增加激發(fā)藥量等，就可以預(yù)報(bào)更大的距離。采集的三分量地震記錄●TSP探測成果分離離的的P、、SH、、SV波時(shí)時(shí)間間剖剖面面深度度偏偏移移剖剖面面以以及及提提取取的的地地震震反反射射層層位位提取取的的反反射射層層深度度偏偏移移剖剖面面2D及3D成果果顯顯示示通過過TSPwin軟件件計(jì)計(jì)算算的的巖巖石石物物理理及及力力學(xué)學(xué)參參數(shù)數(shù)●關(guān)于于TSP解釋釋準(zhǔn)準(zhǔn)則則■正反反射射振振幅幅表表明明硬硬巖巖層層，，負(fù)負(fù)反反射射振振幅幅表表明明軟軟巖巖層層。?！鋈鬝波反反射射較較P波強(qiáng)強(qiáng)，，則則表表明明巖巖層層飽飽含含水水。?！鯲p/Vs增加加或或泊泊松松比比突突然然增增大大，，常常常常由由于于流流體體的的存存在在而而引引起起。?！鋈鬡p下降降，，則則表表明明裂裂隙隙或或孔孔隙隙度度增增加加。。●關(guān)于于軟、、硬硬巖巖層層識(shí)識(shí)別別的的依依據(jù)據(jù)表面面反射射界界面面介質(zhì)質(zhì)1ρi，Vi介質(zhì)質(zhì)2ρi+1，，Vi+1反射射波波■反射射波波振振幅幅的的極極性性決決定定巖巖石石的的相相對對軟軟硬硬（與與公公路路相相關(guān)關(guān)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)中中巖巖石石等等級級劃劃分分的的硬質(zhì)質(zhì)和和軟軟質(zhì)質(zhì)巖巖石石不不一一致致））■密度度ρ和速速度度V的影影響響因因素素：巖石石成成分分、、孔孔隙隙度度、、流流體體含含量量、、地地質(zhì)質(zhì)年年代代、、埋埋深深、、構(gòu)構(gòu)造造運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)影影響響等等正極極性性-紅色色負(fù)極極性性-蘭色色TSP成果果解解釋釋波的的動(dòng)動(dòng)力力學(xué)學(xué)特特征征波形形頻譜譜振幅幅圍巖巖地地質(zhì)質(zhì)體體性性質(zhì)質(zhì)、、空空間間位位置置和和規(guī)規(guī)模模TSP隧道道超超前前地地質(zhì)質(zhì)預(yù)預(yù)報(bào)報(bào)工工作作流流程程TSP數(shù)據(jù)據(jù)采采集集TSP數(shù)據(jù)據(jù)處處理理波的的運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)學(xué)學(xué)特特征征傳播播路路徑徑速度度時(shí)間間安定定斷斷裂裂阿墨墨江江斷斷裂裂把邊邊江江斷斷裂裂哀牢牢山變質(zhì)質(zhì)巖巖帶帶紅河斷裂穩(wěn)定地地塊●云南元(江江)磨磨(黑黑)高速公公路■國道213線云云南境境內(nèi)部部分■全長長147.37千千米■設(shè)計(jì)計(jì)隧道道23座，，從短短隧道到特特長隧隧道均均有■地質(zhì)質(zhì)條件件復(fù)雜雜★哀牢山變質(zhì)巖巖帶★紅河河斷裂★安定斷斷裂★阿墨江江斷裂裂★把邊江江斷裂裂3、應(yīng)應(yīng)用事事例與效果果分析析■影響隧道施工的的主要要地質(zhì)質(zhì)因素素：★巖性性復(fù)雜雜（沉沉積巖巖、巖巖漿巖巖、變變質(zhì)巖巖）★構(gòu)造造復(fù)雜雜（斷斷層、、節(jié)理理、地質(zhì)破破碎區(qū)區(qū)）★地表水水系發(fā)發(fā)育，，地下下水豐豐富★巖溶溶區(qū)■不良地質(zhì)因因素導(dǎo)致下下述問問題:★塌方，，沉陷陷★涌水水★人員和和設(shè)備備傷害害★影響進(jìn)進(jìn)度和和形象象為確保保隧道道施工工質(zhì)量量、安安全和和進(jìn)度度，采采用用TSP方法對對隧道道進(jìn)行行超前前地質(zhì)質(zhì)預(yù)報(bào)報(bào)工作作應(yīng)用現(xiàn)場場安裝接收收單元（（檢波器器）數(shù)據(jù)采集集●實(shí)例分析析之一—破碎帶帶情況——■DFYK隧道上行行線K256+281～K256+131段TSP預(yù)報(bào)REF-FACE：60m在施工過過程中，，K256+221掌子面發(fā)發(fā)生坍方方，圍巖為炭炭質(zhì)板巖巖、破碎碎。為為了治治理，采采用TSP探測，深深度偏移移剖面K256+221～216段明顯反反映出巖巖層破碎碎的特征征，破碎碎帶在K256+216處結(jié)束。。治理驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)結(jié)果與預(yù)預(yù)報(bào)完全全吻合。。破碎區(qū)K256+281K256+131預(yù)報(bào)的地地質(zhì)剖面面破碎區(qū)破碎區(qū)●實(shí)例分析析之二—富水情情況—■DFYK隧道上行行線K256+103～K255+953段TSP預(yù)報(bào)R-F：：55mTSP預(yù)報(bào)K256+052～K255+999軟弱巖層層，富水水段實(shí)際施工工情況K256+052～K255+999為炭質(zhì)板巖巖夾板巖，K256+044～K256+000段涌水量大，施施工中增增加了排排水設(shè)施施，增強(qiáng)強(qiáng)支護(hù)。。預(yù)報(bào)富水段預(yù)報(bào)富水段預(yù)報(bào)報(bào)軟弱巖層層●實(shí)例分析析之三—軟弱巖巖層—■DFYK隧道上行行線K255+839～K255+689段TSP預(yù)報(bào)K255+756－K255+741軟弱巖層層，含水水實(shí)際情況況挖遇炭質(zhì)板巖巖，

裂隙隙滲水，，在K255+758－－755段發(fā)生坍坍塌,越越過K255+741后圍巖為為硬質(zhì)的的板巖K255+903K255+689預(yù)報(bào)的地地質(zhì)剖面面軟弱層●實(shí)例分析析之四—關(guān)于斷斷層—■DFYK隧道下行行線K256+180～K255+987K256+084～～K255+934TSP預(yù)報(bào)K256+131K256+237原設(shè)計(jì)K256+080～K256+000為斷層TSP探測圖象象沒有反映映斷層存在的特特征實(shí)際施工工情況沒有發(fā)現(xiàn)現(xiàn)斷層設(shè)計(jì)圖中中的斷層層■BLQ隧道上行行線K286+674～K286+574TSP預(yù)報(bào)REF-F：46m原設(shè)計(jì)K286+630為斷層TSP預(yù)報(bào)K286+642～K286+619為斷層及及其影響響帶實(shí)際地質(zhì)質(zhì)情況K286+641～K286+620段為泥巖夾粉砂巖巖透鏡體體，見斷層層派生節(jié)節(jié)理，掌子面滲滲水。K286+720斷層K286+720K286+574預(yù)報(bào)的地地質(zhì)剖面面預(yù)報(bào)斷層層●實(shí)例分析析之五—關(guān)于煌煌斑巖——■DFYK隧道下行行線K255+047～K255+197TSP預(yù)報(bào)TSP預(yù)報(bào)煌斑巖范范圍K255+160～K255+228實(shí)際施工工情況目前已挖挖至K255+150，仍然沒遇遇到煌斑斑巖設(shè)計(jì)K255+040～K255+270為煌斑巖巖K254+998K255+197預(yù)報(bào)的地地質(zhì)剖面面預(yù)報(bào)位置置2D結(jié)果顯示示及巖石石物性圖圖預(yù)報(bào)煌斑斑巖分布布區(qū)區(qū)●圍巖級別別的確定定圍巖級別別《公路工工程地質(zhì)質(zhì)勘察規(guī)規(guī)范》圍巖的軟軟硬構(gòu)造影響響程度圍巖物理理力學(xué)參參數(shù)TSP探測成果果含水情況況節(jié)理發(fā)育育情況泊松比密度縱波速度度靜態(tài)楊氏氏模量■TSP探測成果果確定圍圍巖級別別DFYK隧道K255+046—157段K255+046—+094、094—+157段分別設(shè)設(shè)計(jì)為Ⅳ、Ⅲ級圍巖。。根據(jù)TSP探測結(jié)果果，參照照有關(guān)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)及計(jì)計(jì)算的力力學(xué)參數(shù)數(shù)，圍巖巖級別應(yīng)應(yīng)為Ⅲ級，但結(jié)結(jié)合該段段巖性為為板巖、、受斷層層構(gòu)造影影響程度度較高、、局部富富水、節(jié)節(jié)理發(fā)育育情況，，將圍巖巖級別判判定在Ⅳ級。實(shí)際施施工的地地質(zhì)情況況與預(yù)報(bào)報(bào)相基本本吻合。。施工時(shí)時(shí)已調(diào)整整了支護(hù)護(hù)參數(shù)，，增強(qiáng)了了支護(hù)。。4、結(jié)論論采用TSP技術(shù)能夠夠?qū)λ淼赖拦ぷ髅婷媲胺絿鷩鷰r地質(zhì)質(zhì)情況的的性質(zhì)、、位置和和規(guī)模進(jìn)進(jìn)行比較較準(zhǔn)確的的探測，，包括：■斷層及其其破碎帶帶■節(jié)理（裂裂隙）發(fā)發(fā)育帶■軟硬巖層層■含水地質(zhì)質(zhì)體及其其充水狀狀況■巖溶發(fā)育育狀況■圍巖級別別通過TSP預(yù)報(bào)■了解前方方存在的的地質(zhì)缺缺陷情況況■隧道施工工和及時(shí)時(shí)調(diào)整支支護(hù)參數(shù)數(shù)提供依依據(jù)■有效地控控制了地地質(zhì)事故故的發(fā)生生■保證施工工質(zhì)量和和安全■將風(fēng)險(xiǎn)減減到最小小■提高隧道道掘進(jìn)的的速度，，贏得施工工時(shí)間TSP隧道地震震預(yù)報(bào)技技術(shù)■預(yù)報(bào)范圍圍大，一一般為100m，經(jīng)驗(yàn)豐豐