TSP隧道超前地質預報內容

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前言

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TSP原理與方法

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應用事例與效果分析

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結論

1、前言●TSP(TunnelSeismicPrediction)系統是為隧道超前地質預報而專門設計的，是目前隧道超前地質預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預報：■斷層及其破碎帶

■節理（裂隙）發育帶

■軟弱巖層■含水地質體及充水狀況■圍巖的巖石物理力學參數結合隧道設計資料和掘進地質素描資料，可以對圍巖級別進行確定，為隧道施工和支護參數的確定提供依據。2、TSP原理與方法

●TSP原理系統組成表面反射界面介質1ρi，Vi介質2ρi+1，Vi+1透射波反射波■反射系數R=ρi+1Vi+1-ρiViρi+1Vi+1+ρiVi■物理基礎：R≠0直達波滑行波折射波●根據波的傳播路徑地震波的分級■反射振幅A反=R.A入轉換橫波反射橫波ρ--介質密度

V--速度●TSP工作方法■儀器：TSP203■觀測系統：0-15m-49.5m24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：62.5μs或125μs■記錄長度：451ms（最大記錄長度1.808s，最大探測長度超過1000m）■數據處理與解釋：TSPwin（專用配套軟件）也可以根據不同的預報距離調整上述參數。如增大炮點距，增加激發藥量等，就可以預報更大的距離。采集的三分量地震記錄●TSP探測成果分離離的的P、、SH、、SV波時時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軟件件計計算算的的巖巖石石物物理理及及力力學學參參數數●關于于TSP解釋釋準準則則■正反反射射振振幅幅表表明明硬硬巖巖層層，，負負反反射射振振幅幅表表明明軟軟巖巖層層。。■若S波反反射射較較P波強強，，則則表表明明巖巖層層飽飽含含水水。。■Vp/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。。■若Vp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。。●關于于軟、、硬硬巖巖層層識識別別的的依依據據表面面反射射界界面面介質質1ρi，Vi介質質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關標標準準中中巖巖石石等等級級劃劃分分的的硬質質和和軟軟質質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、、地地質質年年代代、、埋埋深深、、構構造造運運動動影影響響等等正極極性性-紅色色負極極性性-蘭色色TSP成果果解解釋釋波的的動動力力學學特特征征波形形頻譜譜振幅幅圍巖巖地地質質體體性性質質、、空空間間位位置置和和規規模模TSP隧道道超超前前地地質質預預報報工工作作流流程程TSP數據據采采集集TSP數據據處處理理波的的運運動動學學特特征征傳播播路路徑徑速度度時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質巖巖帶帶紅河斷裂穩定地地塊●云南元(江江)磨磨(黑黑)高速公公路■國道213線云云南境境內部部分■全長長147.37千千米■設計計隧道道23座，，從短短隧道到特特長隧隧道均均有■地質質條件件復雜雜★哀牢山變質巖巖帶★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、應應用事事例與效果果分析析■影響隧道施工的的主要要地質質因素素：★巖性性復雜雜（沉沉積巖巖、巖巖漿巖巖、變變質巖巖）★構造造復雜雜（斷斷層、、節理理、地質破破碎區區）★地表水水系發發育，，地下下水豐豐富★巖溶溶區■不良地質因因素導致下下述問問題:★塌方，，沉陷陷★涌水水★人員和和設備備傷害害★影響進進度和和形象象為確保保隧道道施工工質量量、安安全和和進度度，采采用用TSP方法對對隧道道進行行超前前地質質預報報工作作應用現場場安裝接收收單元（（檢波器器）數據采集集●實例分析析之一—破碎帶帶情況——■DFYK隧道上行行線K256+281～K256+131段TSP預報REF-FACE：60m在施工過過程中，，K256+221掌子面發發生坍方方，圍巖為炭炭質板巖巖、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處結束。。治理驗驗證，結結果與預預報完全全吻合。。破碎區K256+281K256+131預報的地地質剖面面破碎區破碎區●實例分析析之二—富水情情況—■DFYK隧道上行行線K256+103～K255+953段TSP預報R-F：：55mTSP預報K256+052～K255+999軟弱巖層層，富水水段實際施工工情況K256+052～K255+999為炭質板巖巖夾板巖，K256+044～K256+000段涌水量大，施施工中增增加了排排水設施施，增強強支護。。預報富水段預報富水段預報報軟弱巖層層●實例分析析之三—軟弱巖巖層—■DFYK隧道上行行線K255+839～K255+689段TSP預報K255+756－K255+741軟弱巖層層，含水水實際情況況挖遇炭質板巖巖，

裂隙隙滲水，，在K255+758－－755段發生坍坍塌,越越過K255+741后圍巖為為硬質的的板巖K255+903K255+689預報的地地質剖面面軟弱層●實例分析析之四—關于斷斷層—■DFYK隧道下行行線K256+180～K255+987K256+084～～K255+934TSP預報K256+131K256+237原設計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際施工工情況沒有發現現斷層設計圖中中的斷層層■BLQ隧道上行行線K286+674～K286+574TSP預報REF-F：46m原設計K286+630為斷層TSP預報K286+642～K286+619為斷層及及其影響響帶實際地質質情況K286+641～K286+620段為泥巖夾粉砂巖巖透鏡體體，見斷層層派生節節理，掌子面滲滲水。K286+720斷層K286+720K286+574預報的地地質剖面面預報斷層層●實例分析析之五—關于煌煌斑巖——■DFYK隧道下行行線K255+047～K255+197TSP預報TSP預報煌斑巖范范圍K255+160～K255+228實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計K255+040～K255+270為煌斑巖巖K254+998K255+197預報的地地質剖面面預報位置置2D結果顯示示及巖石石物性圖圖預報煌斑斑巖分布布區區●圍巖級別別的確定定圍巖級別別《公路工工程地質質勘察規規范》圍巖的軟軟硬構造影響響程度圍巖物理理力學參參數TSP探測成果果含水情況況節理發育育情況泊松比密度縱波速度度靜態楊氏氏模量■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段分別設設計為Ⅳ、Ⅲ級圍巖。。根據TSP探測結果果，參照照有關標標準及計計算的力力學參數數，圍巖巖級別應應為Ⅲ級，但結結合該段段巖性為為板巖、、受斷層層構造影影響程度度較高、、局部富富水、節節理發育育情況，，將圍巖巖級別判判定在Ⅳ級。實際施施工的地地質情況況與預報報相基本本吻合。。施工時時已調整整了支護護參數，，增強了了支護。。4、結論論采用TSP技術能夠夠對隧道道工作面面前方圍圍巖地質質情況的的性質、、位置和和規模進進行比較較準確的的探測，，包括：■斷層及其其破碎帶帶■節理（裂裂隙）發發育帶■軟硬巖層層■含水地質質體及其其充水狀狀況■巖溶發育育狀況■圍巖級別別通過TSP預報■了解前方方存在的的地質缺缺陷情況況■隧道施工工和及時時調整支支護參數數提供依依據■有效地控控制了地地質事故故的發生生■保證施工工質量和和安全■將風險減減到最小小■提高隧道道掘進的的速度，，贏得施工工時間TSP隧道地震震預報技技術■預報范圍圍大，一一般為100m，經驗豐豐