超前地質預報實施計劃方案(編輯修改稿)
2025-05-20 06:26 本頁面
【文章內容簡介】 具有相同特征的反射波組的同相軸。隧道超前預報主要是確定掌子面前方的構造斷裂、軟弱夾層、巖溶洞穴等的分布位置以及掌子面前方地下水狀況，巖溶洞穴填充物及其性質的預報等。構造斷裂帶在雷達剖面圖上的波形反映一般是與斷裂帶走勢相同的一條曲線，軟弱夾層和巖溶洞穴的波形反映一般是由許多細小的拋物線組成的一塊較大區(qū)域，與周圍的波形存在明顯的差異。實踐證明，地質雷達對掌子面前方含水、溶洞、斷裂帶等異常反映較好，但預報范圍將會相對縮短。因為水的介電常數(shù)ε=81，電磁波能量會被水大量吸收，探測距離相對縮短。電磁波在地層中傳播時的能量消耗也很大，也會對探測距離有一定的影響。雷達圖像的判讀除了在雷達剖面圖上發(fā)現(xiàn)明顯的信號異常之外，還要注意觀察掌子面施工現(xiàn)場的地質情況，結合地質方面的知識加以綜合判斷會得到更準確的結果。 結果分析與報送（1）由于高頻雷達信號衰減且容易受到干擾，現(xiàn)場采集的雷達數(shù)據(jù)必須使用專用雷達處理軟件，經(jīng)頻譜分析、濾波、增益恢復等一系列處理，提高雷達信號的信噪比，突出目標地質體信息，形成高質量的雷達圖像。（2）根據(jù)雷達圖像、同相軸及波形、能量、相位等特征，識別目標地質體，并選取合適的巖體介電常數(shù)，計算目標地質體的位置、規(guī)模及大致產(chǎn)狀。（3）結合地質資料、地震波反射探測成果及前期表面雷達追蹤結果，判斷目標地質體的性質及地下水賦存情況。（4）若布置多條測線探測同一目標地質體，則應提取各雷達同相軸計算地質體的真實產(chǎn)狀。（5）根據(jù)隧洞掘進揭露的地質情況，與前期預報成果報告進行對比分析，評價預報質量。（6）每預報一次提交一期預報成果報告，報告內容主要包括：測線布置圖、雷達成果圖、地質推斷解釋、預報結論等。為保證能夠按時提交超前地質預報報告，在確認超前地質預報數(shù)據(jù)正確的前提下，根據(jù)不同的監(jiān)測項目，分別在專業(yè)工程師的主持下，輔以計算機手段對數(shù)據(jù)進行處理，在每次監(jiān)測完成后，24小時內提交2份超前地質預報報告至甲方，最遲不超過36小時。在整個項目監(jiān)測完成后，1個月內完成最終超前地質預報報告，并報甲方一式2份。TSP預報 基本原理TSP（Tunnel Seismic Prediction ahead）法，即隧道前方地震預報或超前地質預報?！SP(tunnelseismicprediction)203系統(tǒng)是瑞士Am berg工程技術公司最新研制并擁有專利的隧道地質超前預報探測系統(tǒng)，該系統(tǒng)在數(shù)據(jù)采集、處理和成果評估高度智能化等方面，相對于其他地質超前預報手段具有適用范圍廣、預報距離長、對施工干擾小、提交資料及時。其基本原理如圖71所示，根據(jù)地震波的回波原理制成，由于地震波以一定的速度傳播，故測點傳感器收到反射信號的到達時間與波源地震波到達不同巖體介質界面的距離成正比，因此能作為簡介度量測定地質變化區(qū)帶距測點的距離，從而確定被探測介質界面的幾何形狀。該設備和技術特別適用于高分辨率的折射微地震波探測，以及對斷裂帶和巖體降低的軟弱破碎帶的探測。對于掌子面前方及其周圍的地質界面情況的位置，均用數(shù)據(jù)處理后的圖像來直接反映，對剪切橫波的數(shù)據(jù)處理能藉以提高含水斷裂帶和地質構造走向的辨識率，并能自動進行數(shù)據(jù)分析，以便遇到不良地址段是調整施工方案。主要過程是在隧道掌子面附近邊墻一定范圍內布置激發(fā)孔，人工制造一系列有規(guī)則排列的輕微地震源，形成一個地震源斷面，地震波以球面波的形式在隧道圍巖中傳播，同時，三維地震波接收器在計算機的監(jiān)控下采集這些震源所發(fā)出地震波沿隧道前方及四周區(qū)域傳播而遇到地震反射截面，如斷層、破碎帶、溶洞、大的節(jié)理面等，當圍巖波阻抗發(fā)生變化時（例如遇巖溶、斷層或巖層的分界面），一部分地震波將會被反射回來，另一部分地震波將會繼續(xù)向前傳播。反射的地震波由高精度的接收器所接收并傳遞到主機形成地震波記錄見圖72。然后經(jīng)過專門的分析軟件進行處理，就得到清晰的反射波圖像。通過對反射波特征的分析，并結合區(qū)域地質資料、跟蹤觀測地質資料就可以確定隧洞前方及周圍區(qū)域地質構造的位置和特性。 圖71 TSP法工作原理示意圖 圖72 TSP法波形記錄 探測方法地震波震源采用小藥量炸藥激發(fā)產(chǎn)生，炸藥激發(fā)在隧道邊墻的風鉆孔中，通常24個炮孔布置成一條直線。地震波的接收器也安置在孔中，一般左右洞壁各布置一個。采用黃油耦合，定向安置孔中三分量檢波器；記錄接收器孔、距離接收器最近的炮孔和隧道掌子面的里程樁號，以及各炮孔間的距離，以上數(shù)據(jù)填寫在《TSP現(xiàn)場數(shù)據(jù)記錄表》中；爆破孔藥量一般控制在50～70克，采用計時線炸斷的觸發(fā)方式，在孔中灌滿水的條件下激發(fā)，按序依次起爆和進行數(shù)據(jù)采集。工作中對測線布置段至隧道掌子面間的隧道圍巖進行地質描述，以利于資料解釋。 測線布置接收孔距掌子面72m，左右兩側洞壁風鉆孔中布置預報接收檢波器，在隧道一側邊墻的同一水平線上從里向外布置24個炮孔作為激發(fā)炮孔，；與接收孔的最近距離為26m。測線布置示意圖如圖774所示。圖73 TSP法測線布置工作示意圖圖74 TSP法測線布置水平示意圖 儀器設備采用TSP（Tunnel Seismic Prediction）技術進行預報中，使用的儀器為TSP 203隧道地質超前預報系統(tǒng)，TSP 203隧道超前地質預報系統(tǒng)包括儀器主機、配件和處理軟件三部分組成。 現(xiàn)場鉆孔注意事項（1）鉆孔前，必須用測量儀器測定檢波器孔和炮孔的位置，檢波器孔和炮孔在同一水平面上，并用紅油漆作標記。炮點要標記序號。（2）嚴格按設計要求（距離、孔深、傾
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