Tunnel seismic tomography method for geological prediction and its application

隧道的典型存在方法地质的预言因为这种技术国内外在开发中，包括否定明显的速度，水平地震侧面，和隧道地震预言(TSP ) 方法。就更简单的观察方法并且数据处理而言，它是难的精确地在隧道脸的前面决定墙岩石的地震速度。因此，使用这些有缺点的方法可以导致不为分类墙岩石特征提供足够的证据的不精密的地质的推论。这篇论文用空间观察安排和移植和处理解决在隧道脸的前面分析墙岩石的速度结构的问题并且认识到隧道墙岩石的地质的框架的精确成像的旅行时间倒置图象建议隧道地震断层摄影术(TST ) 方法。这个方法为在复杂地质的条件下面的地质的预言是很适当的。

TST和CFC技术在管片拼装隧道超前地质预报中的改进和应用

为解决盾构及TBM施工隧道地质构造和围岩含水探测的难题,在TBM引水隧洞中进行试验。改进在管片结构下TST(tunnel seismic tomography)观测系统的布置方式;针对大断层等高危不良地质体开展三维地震波法的超前地质预报研究试验;改进CFC(complex frequency conductivity)的观测方式,结合地震波方法,开展对刀盘前方围岩含水情况综合预报研究试验。以斯里兰卡埃勒黑勒运河、秘鲁圣佳旺Ⅲ水电站和菲律宾卡利瓦大坝引水隧洞等工程为例,介绍盾构及TBM施工隧道超前地质预报技术的工程实践。研究结果表明,针对软硬岩互层、大断层、含水构造不良地质体,该方法在实践中具有较好的应用效果。

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。

TST技术在隧道围岩超前预报中的应用

图云关隧道地质构造复杂,岩体破碎,施工中为减少和避免地质灾害发生,采用了TST超前预报技术。应用结果表明,TST技术采用空间观测系统有效地提高了速度分析精度和构造定位精度,成功地解决了围岩破碎带的超前预报问题。

TSP203超前预报技术的缺陷与TST技术的应用

国内外的隧道地质超前预报技术正在发展之中,目前TSP203技术在中国的用户较多,它采用一维观测系统,获得的地震资料是零偏移距反射道集,不能准确确定掌子面前方围岩的波速分布,也不能准确推定反射地质界面的位置和力学性状,造成很多漏报和误报,亟待改进。作为改进对策,TST隧道超前预报技术采用二维和三维观测系统和偏移成像处理技术,利用不同偏移距的共散射点道集,同时利用走时和振幅等运动学和动力学信息,准确确定掌子面前方围岩速度分布、反射地质构造的准确位置和界面两侧围岩力学性状的差异,具有坚实的物理基础,克服了TSP203技术的缺陷,大大地提高了超前预报的准确性和可靠性,降低了预报的风险。

TST与CFC技术在宝林隧洞TBM掘进超前地质预报中的应用

宝林隧洞采用TBM开挖掘进,穿越断裂破碎带,地质构造极其复杂,围岩含水波动大,施工建设风险大。为了确保施工安全,减少并避免地质灾害的发生,采用综合物探法超前预报,结合TST地震波法和CFC电磁波法进行预报,震源采用TD-IS冲击震源。从而,成功地定位了断层及影响带、破碎带、含水带,为隧道施工提供科学的指导信息。

TST和CFC综合技术在KS隧道超前预报中的应用

KS隧道挖掘过程中遇突水情况,停工一个月进行排水。为了解隧道前方地质及地层含水情况,以便定制施工措施及计划。文章以KS隧道工程为例,阐述了CFC复频电导法及TST地震法的基本原理,以及综合运用TST和CFC方法在工程中的应用实践,并对结果进行对比和分析。研究结果表明:TST和CFC综合技术在隧道工程中针对隧道含水及不良地质体的预报是十分准确的,可为该类隧道施工提供一定的科学指导。

TST技术在某隧道超前地质预报中的应用

TST技术建立在地震逆散射偏移成像理论基础上,采用空间阵列式观测方式、方向滤波、速度扫描和合成孔径偏移成像等专业处理技术,能从隧道内的三维波场中滤除侧向、顶板、底板地震回波,有效提取出前方回波;提供掌子面前方地质精确波速和地质界面位置图像。应用表明,TST技术可有效地用预报掌子面前方软弱岩层的分布范围、规模及节理裂隙发育情况,为隧道安全施工提供保证,对类似工程具有借鉴意义。

复杂地质富水条件下TBM施工隧洞综合超前预报体系实践

【目的】为了准确地对钻爆与TBM联合施工的隧洞进行综合超前预报,【方法】以秘鲁圣加旺Ⅲ水电站引水隧洞工程为依托,基于探构造与探水结合、物探与地质手段结合、预报结果与地质分析结合的超前预报思路,对现有常用超前预报技术进行研究。改进TST与CFC技术在TBM隧道中的观测系统布置方式,使之适应TBM隧道工况,并在实际开挖掘进中检验该综合超前预报体系的准确性。【结果】结果显示,建立的以地质资料为基础、以三维地震波法与CFC超前探水方法为核心、以超前钻探和超前注浆为保障的综合超前预报体系,准确性良好,预报的定性准确率为90.5%,定位准确率为82%。【结论】结果表明,在该体系的指导下,实现了对不良地质体的超前治理,进而有效避免了富水断层破碎带对TBM施工的干扰,保障了TBM高效安全掘进。该综合超前预报体系兼容钻爆法与TBM法施工隧洞,对同时开展两种施工方法的引水隧洞具有借鉴意义。

综合地球物理方法在隧道勘察中的应用

为解决隧道工程中断层破碎带探测、岩土工程质量评价难题,以贵池区公共矿产品运输廊道建设项目C1-01号隧道为研究对象,综合应用高密度电法、地震折射层析成像、声波沉井等方法,对隧道纵断面、出洞口、入洞口和洞身段进行数据观测,研究断层破碎带的分布和岩体工程质量。结果表明,隧洞洞身段共圈定4处断裂构造异常,编号依次为F1、F2、F3及F4;在隧洞洞身段里程K1+000~K1+090的上部区域,圈定一条低电阻率-低速度值综合异常反映的不规则条带状异常,解译为浅部采空区或基岩破碎的反映;隧洞入口处和出口处浅部围岩的纵波速度在200~1 000 m/s;洞身纵波速度值在2.16~3.93 km/s之间变化,Vp速度值整体变化平稳。

我国隧道地质超前预报技术述评

隧道地质超前预报在隧道施工开挖中起着关键性作用,同时也是工程地球物理界所面临的一大技术难题.本文回顾了我国主要隧道地质超前预报技术(隧道地震预报系统、水平声波剖面法、陆地声纳法、地质雷达法、红外探水法、超前钻探法和超前平导法)的历史,介绍了它们近年来的研究进展;分析了其现状及在几何结构成像、物性结构反演成像和复杂地质体结构探测中存在的不足;指出了当前亟待解决的基础理论研究、正反演研究、多参数综合利用、建立三维可视化的预测预警系统等问题并提出了解决这些问题的基本设想.

CT成像技术在芹菜垭隧道超前地质预报中的应用

芹菜垭隧道是"柏火线"的关键工程,围岩节理发育,地质构造复杂,岩体破碎。施工中为减少和避免地质灾害发生,采用CT成像技术对隧道工程地质进行了超前预报。CT成像技术利用地震波走时资料反演地质体内部结构和吸收系数分布。探测结果表明:CT成像技术采用空间观测系统有效提高了速度分析精度和构造定位精度,成功地解决了芹菜垭隧道地质超前预报问题。

我国隧道工程超前预报技术现状分析

隧道施工期的地质超前预报要解决的问题是:能够准确无误地查明其工程岩体的状态、特征以及可能发生地质灾害的不良地质体的位置、规模和性质,特别是在复杂的岩溶地区该工作尤为重要。超前预报的方法目前分为两大类,即直接预报方法和间接预报方法两类。直接预报方法主要有掌子面的超前钻探、超前平导法等;间接预报方法主要是多种类型的地球物理探测手段。回顾了我国隧道工程超前预报技术的历史,介绍了近年来的研究进展,分析了其现状,指出了当前亟待解决的一些问题并提出了解决这些问题的基本设想。对目前国内正在进行研制的相控阵探地雷达的进展情况进行了介绍。

地震折射层析法在隧洞围岩松动圈测试中的应用

隧道围岩松动圈的测试对某些变形严重的围岩段的施工设计有着重要的意义。它的形成是由施工方法和围岩的地质特性所决定的。它由松动圈、过渡带和原岩三层组成。它的层状特性是开展地震折射层析方法的地球物理基础。与其它折射解释方法相比,层析法可以更精细地描绘松动圈起伏变化的地质情况,特别是透射严重和过渡带速度渐变的情况。在某些情况下,测试结果还可反映出隧道中构造应力的方向。文章介绍了SeisImager软件中折射层析算法的基本原理和最小走时树方法。通过该方法在某隧道围岩松动圈测试中的应用效果,说明了层析法有无可比拟的优点。

在建铁路隧道和路基基底岩溶物探技术探讨

研究目的:2013年11月17日中国铁路总公司工管中心下发《关于开展在建铁路隧道、路基基底岩溶探测工作的通知》,要求对在建铁路的隧道和路基基底岩溶开展物探。近3年来在贵广等线的在建铁路上通过开展大量的物探工作,在取得一些效果的同时也发现诸多问题,如物探成果资料难以满足岩溶病害整治设计的需要等,因此本文研究探讨所存在的问题,从而为物探工作正确定位和改进今后隧道和路基的岩溶探测方案提供依据。研究结论:(1)对于在建铁路隧道和路基基底岩溶物探,由于现场难以具备地球物理勘探前提条件、所选物探方法的局限性以及采用物探不能直接探测地下裂隙水等原因,只能部分解决隧底和路基基底的岩溶探测问题;(2)物探属于间接性勘探手段,并且为排除物探结果的多解性,应采用综合岩溶勘探手段,即选择30%的物探异常进行开挖揭示或验证性钻探;(3)当验证钻探资料表明岩溶特别发育时,应选择跨孔电磁波(地震波)层析成像法对岩溶进行比较精细的探测,为后续隧道和路基岩溶整治设计提供可靠的基础资料;(4)本研究成果可用于铁路隧道和路基的岩溶探测领域。

TRT技术在某地下矿山空区探测中的应用研究

在矿山开采过程中,破碎带、软弱夹层等地质构造以及隐患空区的存在严重影响矿山的生产安全。开采前对工作面前方的地质条件进行超前预报,并及时采取有效的应对措施,对于矿山安全、经济且高效开采具有重要意义。为了探明某金铜矿深部矿房塌陷后涉及多中段的复杂空区位置和形状,在现场勘查的基础上,采用TRT6000系统分多中段多测点对需探测区域进行了不同方位的探测,结合钻探结果对预报结果进行详细分析与验证,并建立了反映空区形态的三维模型。结果显示TRT6000系统预报结果与钻探结果基本吻合,表明应用TRT在矿山井下开展超前预报具有可行性。建立的三维模型更加直观地揭示了空区及破碎带等问题区域可能出露的位置,为TRT结果解译的可视化提供了参考。

综合探测技术在隧道超前地质预报中的应用

针对单一超前地质预报方法的局限性,目前常采用TST地震波法、探地雷达法和红外探测法相结合的综合探测技术进行隧道超前地质预报。文章阐述了三种探测方法的基本原理、实施过程和结果评价方法,结合片岩地区某隧道的工程实际,在地质调查和分析的基础上,首先采用TST地震波法对隧道掌子面前方120 m范围内的地质情况进行初步判断,再利用探地雷达法和红外探测法对掌子面前方30 m范围内的细部构造和含水情况作出进一步刻画。采用综合预报法可发挥各探测方法的优势,不同探测方法的结果可相互验证和相互补充,增强超前地质预报的准确性。

三维地震波层析成像技术在隧道超前地质预报中的应用

超前地质预报是隧道施工中不可或缺的必要步骤,是降低施工过程地质灾害发生、减少灾害损失的重要手段.三维地震波层析成像技术是利用地震波反射原理,采用地震层析成像及全息岩土成像技术的新型超前地质预报技术,在国内应用较少.文中介绍了三维地震波层析成像技术的工作原理及方法,并结合工程地质类比法,对新建大瑞铁路尖山岭隧道进行了超前地质预报.研究结果表明,三维地震波层析成像技术对隧道超前地质预报效果良好,准确率达到90%.

引调水工程隐伏残丘的地球物理勘探

以某大型穿河输水隧洞为例,讨论隐伏凸起地貌的物性分布和地球物理响应特征及其影响因素。通过对工程区域地层电性、弹性参数的分析,探讨水流侵蚀作用、覆盖层厚度变化与隐伏残丘区岩土体物性分布的关系。河水和覆盖层压覆前期,古地层物性也受边坡卸荷、岩体不均匀风化、构造及岩溶发育等因素影响。水流冲刷改造了地表地形,沉积作用加大了异常埋深,蚀变与充填作用使地层物性结构更加复杂,增加了地球物理勘探难度,同时隐伏凸起地貌的存在对一些基于近水平层状地层模型的反演计算存在一定影响。

Monitoring Instrumentation in Underground Structures

Nowadays underground structures are very important. Based on observations of engineering;properties during geotechnical construction are an integral part of the design of underground structures. This research presents instrumentation as a tool to assist with these measurement observations, determine the need for modifications to loading or support arrangement. Also apart from above construction control, instrumentation is also indispensable for site investigation, design verification and safety of the structure. Instrumentation used in the construction of tunnels and subways can be implemented in three stagesbefore, during operation and during operation are examined. Metro Railway Tunnels are constructed in populated area and have a more comprehensive instrumentation and monitoring program that additionally includes monitoring of ground conditions, underground water levels, tilt and settlement of nearby buildings or other structures of interest in the vicinity of the tunnel alignment. Instrumentation monitoring for metro railway tunnels includes monitoring of the structures under construction together with the ground, buildings and other facilities within the predicted zone of influence. Furthermore, instrumentation and subway tunnels in and around them increase accuracy of the different layers of the earth and excavation of the surrounding structures and make safety and accuracy. This paper presents the features of sophisticated instrumentation available today for geotechnical monitoring. A wide range of sophistic have been described with their applications ted electronic and mechanical instrumentation with different instrumentation schemes used to meet the requirements of different types of structures.