公路隧道综合超前地质预报技术及应用

针对公路隧道超前地质预报中单一超前预报方法精度不足的问题,对比当前主要超前地质预报方法的特点与局限性,提出地质分析技术与物探技术相结合、洞内外相结合、长短距离预报相结合,以及多种物性参数互补的综合超前地质预报实施方案;以某高速公路隧道超前地质预报工程为例,阐述基于地质调查法、掌子面地质素描法、地震波反射法、地质雷达法的综合超前地质预报技术体系,预报掌子面前方节理裂隙水发育区域,及时、有效避免隧道岩溶突水、突泥等地质灾害的发生。结果表明,该综合超前地质预报技术能充分发挥各种预报方法的优势并相互验证,极大地提高公路隧道施工不良地质超前预报精度。

TST技术在岩溶地区隧道超前预报中的应用

顶效隧道位于岩溶发育地区,地质构造复杂,岩体破碎,对超前预报技术的要求高,风险较大。目前国内外应用的隧道超前预报技术多数都存在着技术缺陷,不能区分不同方向的地震回波,不能准确地确定掌子面前方围岩的波速,不能正确地进行纵横波分离等问题,影响到预报的可靠性和准确性。为了确保施工安全,减少和避免地质灾害发生,顶效隧道超前预报中采用了TST技术。应用结果表明,TST技术采用空间阵列系统和速度扫描技术有效地解决了掌子面前方围岩速度分布问题,提高了构造定位精度;应用二维方向滤波技术有效地消除了上下、左右的侧向回波和面波干扰,成功提取了前方回波用于超前预报,避免了虚报误报,解决了复杂地质条件下的超前预报问题。

TSP超前地质预报异常地震波信号

隧道地震波预报(tunnel seismic prediction,TSP)超前地质预报系统已在国内外多条隧道中成功应用,做为一种应用最为广泛的长距离预报手段,在隧道施工地质预报中发挥了巨大的作用.在TSP数据采集过程中,会遇到复杂多变的围岩和现场条件,采集到的地震波波形也会千差万别.研究了几种常见的异常原始地震波波形特性和成因,并提出采取相应的措施,避免产生和接收异常信号,提高TSP地震波信号质量,为增加TSP数据解译的准确性和可靠性打下坚实的基础.

突涌地质隧道TSP法弹性参数判识研究

结合云南4座在建高风险隧道典型突涌实例,对不同不良地质发生突涌的地质情况及突涌段落地震波反射法(TSP)的预报成果进行总结,分析各类突涌发生的工程地质条件和地震波反射法物理参数,归纳隧道突涌地质特征,得出大规模突涌时地震波反射法物理参数中纵波速度V_p、横波波速V_s、纵横波速比V_p/V_s和泊松比σ四项参数的判断标准:(1)富水时,V_p/V_s与σ都呈增长趋势,V_p/V_s变化率增长约5%以上,σ变化率增长约10%以上;(2)富水时,V_p/V_s由1.7→2.0变化,σ由0.25→0.3变化;(3)层状裂隙或构造破碎时,V_p均呈下降趋势;(4)存在裂隙及富水通道时,V_s均呈下降趋势;(5)V_p和V_s同时下降时,围岩破碎及地下水发育程度同步上升;(6)V_p上升、V_s下降时,围岩完整程度变化不大,地下水或裂隙发育程度上升。

TSP在隧洞含水破碎带超前短预报中的应用

隧道地震波预报(TSP)抗干扰能力强,能提供多种物理力学参数评估岩体质量。在分析影响TSP探测精度因素,以及总结提高TSP探测效率的基础上,将TSP用于千岛湖配水工程贝山寺隧洞掌子面大方量涌水时的含水破碎带探测。结果表明,TSP物理力学参数及纵波偏移剖面异常区域精确预报了含水破碎带的分布,掌子面前方25m探测成果与隧洞实际干挖尤为吻合,为隧洞安全施工提供参考。

综合物探技术在方解石隧洞段涌水预报中的应用

掌子面前方富水构造是隧洞安全施工的重大隐患,盲目掘进易造成岩体大面积涌渗水,威胁生命财产安全,影响施工进度.将地质雷达与TSP303用于千岛湖配水工程隧洞含水构造超前探测,简述了隧洞地震反射波法探测原理及隧道地震波预报(TSP)观测系统布设方式,模拟了电磁波在含水构造中的传播特性,分析了影响TSP数据采集及处理质量的关键因素,统计了千岛湖引水线路不同质量级别下常见岩性的TSP物理力学指标分布区间,综合物探成果准确反映了掌子面前方不良地质的性质及规模,为后续隧洞施工提供了重要指导.结论如下:炮孔角度向下倾斜以改善炸药的水封效果是提高TSP数据信噪比的关键,反射波拾取过程中最大增益与Q值对TSP预报结果影响大,建议两者在15～25区间取值;相同质量级别下安山岩对应TSP物理力学指标最高,灰岩次之,但较凝灰岩、熔结凝灰岩略高,砂泥质岩最差;含水破碎带与充水方解石结晶洞均对应强振幅、低主频(多大于50 MHz)的电磁异常特性,但前者同相轴错断,后者呈双曲线状,含水构造在TSP成果中表现为视波速、密度及各力学模量值偏低,泊松比偏高.