S隧道超前地质预报三

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探测成果分离的P、SH、、SV波时间剖面面深度偏移剖剖面

以及及

提取的的地震反射射层位提取的反射射层深度偏移剖剖面2D及3D成果显示通过TSPwin软件计算的的岩石物理理及力学参参数●关于TSP解释准则■正反射振幅幅表明硬岩岩层，负反反射振幅表表明软岩层层。■若S波反射较P波强，则表表明岩层饱饱含水。■Vp/Vs增加或泊松松比突然增增大，常常常由于流体体的存在而而引起。■若Vp下降，则表表明裂隙或或孔隙度增增加。●关于软、硬岩层层识别的依依据表面反射界面介质1ρi，Vi介质2ρi+1，，Vi+1反射波■反射波振幅幅的极性决决定岩石的的相对软硬硬（与公路相相关标准中中岩石等级级划分的硬质和软质质岩石不一一致）■密度ρ和速度V的影响因素素：岩石成分、、孔隙度、、流体含量量、地质年年代、埋深深、构造运运动影响等等正极性-红色负极性-兰色TSP成果解释波的动力学学特征波形频谱振幅围岩地质体体性质、空空间位置和和规模TSP隧道超前地地质预报工工作流程TSP数据采集TSP数据处理波的运动学学特征传播路径速度时间安定断裂阿墨江断裂裂把边江断裂裂哀牢山变质岩带红河断裂稳定地块●云南元(江)磨磨(黑)高速公路■国道213线云南境境内部分■全长147.37千米■设计隧道道23座，，从短隧道到特长隧隧道均有■地质条件件复杂★哀牢山变质岩带★红河断裂★安定断裂★阿墨江断裂裂★把边江断裂裂3、应用事事例与效果分析析■影响隧道施工的主要要地质因素素：★岩性复杂杂（沉积岩岩、岩浆岩岩、变质岩岩）★构造复杂杂（断层、、节理、地质破碎区区）★地表水系发发育，地下下水丰富★岩溶区■不良地质因素导致下述问问题:★塌方，沉陷陷★涌水★人员和设备备伤害★影响进度和和形象为确保隧道道施工质量量、安全和和进度，采采用用TSP方法对隧道道进行超前前地质预报报工作应用现场安装接收单单元（检波波器）数据采集●实例分析之之一—破碎带情情况—■DFYK隧道上行线线K256+281～～K256+131段TSP预报REF-FACE：：60m在施工过程程中，K256+221掌子面发生生坍方，围岩为炭质质板岩、破破碎。为为了治理，，采用TSP探测，深度度偏移剖面面K256+221～～216段明显反映映出岩层破破碎的特征征，破碎带带在K256+216处结束。治治理验证，，结果与预预报完全吻吻合。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，经验丰丰富者可可达到