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文档简介

TSP隧道超前地质预报内容

1

前言

2

TSP原理与方法

3

应用事例与效果分析

4

结论

1、前言●TSP(TunnelSeismicPrediction)系统是为隧道超前地质预报而专门设计的,是目前隧道超前地质预报中最新的地球物理探测方法之一,属地震反射波勘探方法。

TSP预报:■断层及其破碎带

■节理(裂隙)发育带

■软弱岩层■含水地质体及充水状况■围岩的岩石物理力学参数结合隧道设计资料和掘进地质素描资料,可以对围岩级别进行确定,为隧道施工和支护参数的确定提供依据。2、TSP原理与方法

●TSP原理系统组成表面反射界面介质1ρi,Vi介质2ρi+1,Vi+1透射波反射波■反射系数R=ρi+1Vi+1-ρiViρi+1Vi+1+ρiVi■物理基础:R≠0直达波滑行波折射波●根据波的传播路径地震波的分级■反射振幅A反=R.A入转换横波反射横波ρ--介质密度

V--速度●TSP工作方法■仪器:TSP203■观测系统:0-15m-49.5m24个炮点1个(或2个)检波器接收■震源:炸药■炮点距:1.5m■采样率:62.5μs或125μs■记录长度:451ms(最大记录长度1.808s,最大探测长度超过1000m)■数据处理与解释:TSPwin(专用配套软件)也可以根据不同的预报距离调整上述参数。如增大炮点距,增加激发药量等,就可以预报更大的距离。采集的三分量地震记录●TSP探测成果分离离的的P、、SH、、SV波时时间间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层层位位提取取的的反反射射层层深度度偏偏移移剖剖面面2D及3D成果果显显示示通过过TSPwin软件件计计算算的的岩岩石石物物理理及及力力学学参参数数●关于于TSP解释释准准则则■正反反射射振振幅幅表表明明硬硬岩岩层层,,负负反反射射振振幅幅表表明明软软岩岩层层。。■若S波反反射射较较P波强强,,则则表表明明岩岩层层饱饱含含水水。。■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体体的的存存在在而而引引起起。。■若Vp下降降,,则则表表明明裂裂隙隙或或孔孔隙隙度度增增加加。。●关于于软、、硬硬岩岩层层识识别别的的依依据据表面面反射射界界面面介质质1ρi,Vi介质质2ρi+1,,Vi+1反射射波波■反射射波波振振幅幅的的极极性性决决定定岩岩石石的的相相对对软软硬硬(与与公公路路相相关关标标准准中中岩岩石石等等级级划划分分的的硬质质和和软软质质岩岩石石不不一一致致))■密度度ρ和速速度度V的影影响响因因素素:岩石石成成分分、、孔孔隙隙度度、、流流体体含含量量、、地地质质年年代代、、埋埋深深、、构构造造运运动动影影响响等等正极极性性-红色色负极极性性-兰色色TSP成果果解解释释波的的动动力力学学特特征征波形形频谱谱振幅幅围岩岩地地质质体体性性质质、、空空间间位位置置和和规规模模TSP隧道道超超前前地地质质预预报报工工作作流流程程TSP数据据采采集集TSP数据据处处理理波的的运运动动学学特特征征传播播路路径径速度度时间间安定定断断裂裂阿墨墨江江断断裂裂把边边江江断断裂裂哀牢牢山变质质岩岩带带红河断裂稳定地地块●云南元(江江)磨磨(黑黑)高速公公路■国道213线云云南境境内部部分■全长长147.37千千米■设计计隧道道23座,,从短短隧道到特特长隧隧道均均有■地质质条件件复杂杂★哀牢山变质岩岩带★红河河断裂★安定断断裂★阿墨江江断裂裂★把边江江断裂裂3、应应用事事例与效果果分析析■影响隧道施工的的主要要地质质因素素:★岩性性复杂杂(沉沉积岩岩、岩岩浆岩岩、变变质岩岩)★构造造复杂杂(断断层、、节理理、地质破破碎区区)★地表水水系发发育,,地下下水丰丰富★岩溶溶区■不良地质因因素导致下下述问问题:★塌方,,沉陷陷★涌水水★人员和和设备备伤害害★影响进进度和和形象象为确保保隧道道施工工质量量、安安全和和进度度,采采用用TSP方法对对隧道道进行行超前前地质质预报报工作作应用现场场安装接收收单元((检波器器)数据采集集●实例分析析之一—破碎带带情况——■DFYK隧道上行行线K256+281~K256+131段TSP预报REF-FACE:60m在施工过过程中,,K256+221掌子面发发生坍方方,围岩为炭炭质板岩岩、破碎碎。为为了治治理,采采用TSP探测,深深度偏移移剖面K256+221~216段明显反反映出岩岩层破碎碎的特征征,破碎碎带在K256+216处结束。。治理验验证,结结果与预预报完全全吻合。。破碎区K256+281K256+131预报的地地质剖面面破碎区破碎区●实例分析析之二—富水情情况—■DFYK隧道上行行线K256+103~K255+953段TSP预报R-F::55mTSP预报K256+052~K255+999软弱岩层层,富水水段实际施工工情况K256+052~K255+999为炭质板岩岩夹板岩,K256+044~K256+000段涌水量大,施施工中增增加了排排水设施施,增强强支护。。预报富水段预报富水段预报报软弱岩层层●实例分析析之三—软弱岩岩层—■DFYK隧道上行行线K255+839~K255+689段TSP预报K255+756-K255+741软弱岩层层,含水水实际情况况挖遇炭质板岩岩,

裂隙隙渗水,,在K255+758--755段发生坍坍塌,越越过K255+741后围岩为为硬质的的板岩K255+903K255+689预报的地地质剖面面软弱层●实例分析析之四—关于断断层—■DFYK隧道下行行线K256+180~K255+987K256+084~~K255+934TSP预报K256+131K256+237原设计K256+080~K256+000为断层TSP探测图象象没有反映映断层存在的特特征实际施工工情况没有发现现断层设计图中中的断层层■BLQ隧道上行行线K286+674~K286+574TSP预报REF-F:46m原设计K286+630为断层TSP预报K286+642~K286+619为断层及及其影响响带实际地质质情况K286+641~K286+620段为泥岩夹粉砂岩岩透镜体体,见断层层派生节节理,掌子面渗渗水。K286+720断层K286+720K286+574预报的地地质剖面面预报断层层●实例分析析之五—关于煌煌斑岩——■DFYK隧道下行行线K255+047~K255+197TSP预报TSP预报煌斑岩范范围K255+160~K255+228实际施工工情况目前已挖挖至K255+150,仍然没遇遇到煌斑斑岩设计K255+040~K255+270为煌斑岩岩K254+998K255+197预报的地地质剖面面预报位置置2D结果显示示及岩石石物性图图预报煌斑斑岩分布布区区●围岩级别别的确定定围岩级别别《公路工工程地质质勘察规规范》围岩的软软硬构造影响响程度围岩物理理力学参参数TSP探测成果果含水情况况节理发育育情况泊松比密度纵波速度度静态杨氏氏模量■TSP探测成果果确定围围岩级别别DFYK隧道K255+046—157段K255+046—+094、094—+157段分别设设计为Ⅳ、Ⅲ级围岩。。根据TSP探测结果果,参照照有关标标准及计计算的力力学参数数,围岩岩级别应应为Ⅲ级,但结结合该段段岩性为为板岩、、受断层层构造影影响程度度较高、、局部富富水、节节理发育育情况,,将围岩岩级别判判定在Ⅳ级。实际施施工的地地质情况况与预报报相基本本吻合。。施工时时已调整整了支护护参数,,增强了了支护。。4、结论论采用TSP技术能够够对隧道道工作面面前方围围岩地质质情况的的性质、、位置和和规模进进行比较较准确的的探测,,包括:■断层及其其破碎带带■节理(裂裂隙)发发育带■软硬岩层层■含水地质质体及其其充水状状况■岩溶发育育状况■围岩级别别通过TSP预报■了解前方方存在的的地质缺缺陷情况况■隧道施工工和及时时调整支支护参数数提供依依据■有效地控控制了地地质事故故的发生生■保证施工工质量和和安全■将风险减减到最小小■提高隧道道掘进的的速度,,赢得施工工时间TSP隧道地震震预报技技术■预报范围围大,一一般为100m,经验丰丰

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