TGP系统-花石山隧道-超前预报报告N

天宝高速公路花石山隧道TGP地震波超前预报报告(预报里程：右线SK54+574～K54+724)建设单位：甘肃省高等级公路建设开发有限公司设计单位：甘肃省交通规划设计院施工单位：甘肃天水宝天高速公路12标段隧道队监理单位：中国公路工程咨询监理总公司勘察单位：福建省建筑设计研究院2006一、隧道地震波超前预报原理及现场工作1．探测原理隧道地震波超前预报原理是利用地震反射波和绕射波原理，对隧道掌子面前方的地质条件进行探测。由震源产生的地震波向隧道前方传播的过程中，遇到岩体中相对大的声阻抗界面会产生反射波，遇到相对小的声阻抗界面会产生绕射波，统称为地震回波。利用设备采集隧道围岩中界面的地震回波，通过专业处理系统提取回波的界面位置、空间分布、回波极性和回波能量等信息，并结合隧道地质勘察资料综合分析，实现隧道地质超前预报目的。现场需要采用三分量检波器实现空间地震回波的矢量检测和纵横波采集，保证处理系统利用多波多分量进行全波震相分析和极化波计算，获得2维和3维空间的偏移归位图、断面扫描图，获得界面回波位置和界面空间分布，以及界面间岩体性质等预报资料。2．预报设备系统本次隧道地质预报工作，采用TGP12隧道地质超前预报系统(TGP即TunnelGeologyPrediction的英文缩写，以下简称TGP系统)。TGP系统由北京市水电物探研究所开发研制，经过国内著名隧道专家组织的评审,鉴定为具有国际先进技术水平，是隧道和地下工程广泛应用的地质超前预报系统。3．预报数据采集工作数据采集工作包括：激发孔和接收孔的布置、药卷同步信号制作、接收探头安装、仪器采集参数设置、和隧道施工地质调查5个内容。①激发孔应选择在构造界面与隧道夹角小的一侧洞壁，离掌子面3-5米开始，高度1.2米左右，以2米间距连续布置20至24个。之后退20米至30米在隧道左右洞壁的相同里程各布置一个接收孔。接收孔与激发孔深度为2米，接收孔为水平孔，激发孔略向下倾以方便注水。②炸药激震的同步信号采取开路触发方式，即爆炸的同时触发仪器采集，保证地震波信号的时间精度。药量控制在75克至100克，各孔药量一致，如果采用高爆速炸药有利于产生高频地震波信号。③接收探头采用定向工具安装和采用黄油直接耦合钻孔壁，有利于提高接收信号的信噪比。④仪器采集参数设置的原则：软岩采样率选择0.1ms档,硬岩采样率选择0.05ms档，通过选择采样点数保证地震记录长度不小于200ms。⑤施工地质调查针对炮孔段和掌子面岩体进行，详细记录岩体的工程地质和水文地质特征，认真填写《TGP现场数据记录表》。TGP超前预报现场示意图TGP超前预报现场示意图

4．TGP现场数据记录表隧道名称：天宝高速花石山隧道预报段里程：SK54+574至SK54+724掌子面里程：SK54+574接收孔里程：SK54+483炮孔段里程：SK54+526至SK54+572逐点炮孔间距（米）1-227-8213-14219-2022-328-9214-15220-2123-429-10215-16221-2224-5210-11216-17222-2325-6211-12217-18223-2426-7212-132218-192二、TGP地震波超前预报成果图⒈地震波三分量原始记录图⒉水平剖面与铅垂剖面地震波偏移归位成果图⒊TGP综合地质预报成果图成果图显示：①有：4个纵波反射界面；7个横波反射界面；②反射界面与隧道线夹角约60度，倾角50-75度；③估算岩体速度曲线：纵波在SK54+612至674段明显降低；横波在SK54+592至614段明显降低。⒋三维空间地质界面分布图和岩体比速度参数成果图

⒌三维空间横断面扫描成果图三、超前预报资料分析⒈现场原始记录评估由地震波三分量原始记录可见：地震纵波同相轴初至明确，横波同相轴的幅度和频率明显区别于纵波，纵横波同相轴的速度具有明显差别而分离清晰。认为现场采集的地震波三分量记录属于优良记录，符合数据处理的质量要求。⒉测量段岩体参数测量段即炮孔布置段，其岩体参数利用地震波三分量原始记录计算获得。本次测量段岩体的弹性参数如下：纵波速度Vp=4290米/秒；横波速度Vsh=2140米/秒；泊松比为34；动弹性模量Ed=30663Mpa；动剪切模量Gd=11490Mpa；岩体密度为2.51吨/立方米。地质勘察报告中该段岩性为三叠系下统砂岩夹泥岩，岩体的围岩级别为Ⅲ级，以上参数代表测量段岩体的弹性性质。TGP系统利用开挖暴露出的岩体条件作为预报分析的基础。四、预报结论与建议通过对TGP隧道地质超前预报成果的分析，划分掌子面前方150米范围的隧道围岩为3个地质单元：⒈SK54+574至SK54+612段，长度38米；⒉SK54+612至SK54+674段，长度62米；⒊SK54+674至SK54+724段，长度50米；各地质单元的分析推断与施工建议如下：⒈SK54+574至SK54+612段，长度38米围岩为砂岩和砂页岩，估算岩体速度与测量段（炮孔实测段）岩体速度基本一致，隧道围岩基本完整，岩体呈微风化，在SK54+592至SK54+612段岩体裂隙较发育，岩体呈弱风化，整体稳定。可以仍按照Ⅲ级围岩施工，但在SK54+592至SK54+612段，存在两组横波反射界面切割岩体，横波速度降低，纵波速度未见变化，分析岩体裂隙发育，和沿裂隙带风化加重和泥岩软化的现象，施工中注意拱顶塌落。⒉SK54+612至DK54+674段，长度62米围岩为砂岩和砂页岩，速度曲线明显降低三分之一以上，估算岩体速度在2000米/秒至3000米/秒 ,推断为断层构造带。断层带岩体受两组交叉的构造面切割，带内岩体破碎，风化严重,页岩段泥化现象严重。建议按Ⅳ级围岩施工，在SK54+649至SK54+674约25米长度岩体更为破碎，施工中尤其注意拱顶塌落和滑塌，及时做好支护。⒊