【正文】 在時間剖面中應(yīng)標(biāo)出探測對象的反射波組，確定反射體的形。 資料整理和處理要求： 新建成都至蘭州鐵路成都至川主寺段 站前工程 施工 CLZQ9標(biāo) 超前地質(zhì)預(yù)報專項(xiàng)施工方案 34 雷達(dá)記錄應(yīng)清晰，反射波形、同 相軸明顯，不合格的記錄應(yīng)重測。掌子面前方探測，數(shù)據(jù)采集前要求 工區(qū) 配合對掌子面進(jìn)行平整處理，使雷達(dá)天線與掌子面能有較好的耦合，移走掌子面附近其他的金屬物體。 探測范圍 地質(zhì)雷達(dá)探測主要用于巖溶探測，亦可用于斷層破碎帶、軟弱夾層等不均勻體的探測，每 25m 一次，一次范圍為 30m，兩次重疊長度應(yīng)在 5m 以上。因?yàn)?隧道掌子面凹凸不平，所以一般不能保證測量輪的正常工作，因此不采用這種觸發(fā)方式；時間觸發(fā)方式是地質(zhì)雷達(dá)系統(tǒng)按照一定的時間間隔自動采集數(shù)據(jù)，要求天線按照合適的速度勻速前進(jìn)，天線底部和測量表面允許一定的間隙，一般 ≯20cm ，無論天線是否移動，系統(tǒng)都會按照設(shè)定好的速度自動采集數(shù)據(jù)，因此雷達(dá)數(shù)據(jù)長度會與實(shí)際測線長度不符，所以最好不要采用這種觸發(fā)方式；鍵盤觸發(fā)方式是通過電腦鍵盤發(fā)送指令給雷達(dá)控制系統(tǒng)，按一下鍵盤采集一道數(shù)據(jù)。 圖 4414 輔助坑道 掌子面地質(zhì)雷達(dá) 測線布置示意圖 新建成都至蘭州鐵路成都至川主寺段 站前工程 施工 CLZQ9標(biāo) 超前地質(zhì)預(yù)報專項(xiàng)施工方案 33 圖 4415 正洞掌子面地質(zhì)雷達(dá)測線布置示意圖 地質(zhì)雷達(dá)數(shù)據(jù)采集時的信號觸發(fā)方式一般有三種，即測量輪觸發(fā)、時間觸發(fā)和鍵盤觸發(fā)。 預(yù)報方法 ① 測線布置和信號觸發(fā)方式選則 探測的具體布置根據(jù) TSP203A 的預(yù)報結(jié)果和現(xiàn)場掌子面的具體情況，測線主要布置在掌子面上，正洞每個掌子面布置四條測線， 輔助坑道 每個掌子面布置三條測線。 （ 5）高分辨電法的探測范圍 測試距離不超過 80m，連續(xù)預(yù)報時， 前后兩次搭接長度不小于 10m。 ⑧ 成果圖件繪制 新建成都至蘭州鐵路成都至川主寺段 站前工程 施工 CLZQ9標(biāo) 超前地質(zhì)預(yù)報專項(xiàng)施工方案 32 將解釋推斷的地質(zhì)成果 以直觀形象的圖予以展示。 ⑥ 異常圈定和確認(rèn) 對經(jīng)過以上校正的數(shù)據(jù)進(jìn)行異常圈定、分級以及可靠性評價，保留前方目標(biāo)異常并確定其位置、范圍、強(qiáng)弱等特性。另外其他條件 的影響如對因積水影響而減少的 s? 值采用對比法修正，即在同一巖層中，有水與無水同時測量，經(jīng)過多組數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)后計(jì)算出修正系數(shù)，再將有水時的 s? 值乘相應(yīng)的修正系數(shù)后得到真實(shí)的 s? 值。 ④ 全空間和隧道影響的校正 全空間的影響可以根據(jù)一定的經(jīng)驗(yàn)公式來進(jìn)行校正。 ② 數(shù)字濾波，壓制干擾 一般來說，兩種不同介質(zhì)的物理性質(zhì)變化在其接觸面可能是明顯和突變的，但由于電法勘探體積效應(yīng)的存在，用儀器觀測到的變化特征一般是新建成都至蘭州鐵路成都至川主寺段 站前工程 施工 CLZQ9標(biāo) 超前地質(zhì)預(yù)報專項(xiàng)施工方案 31 連續(xù)和漸變的，突變信號往往是各種干擾噪聲引起的，一些對觀測的 電壓按照規(guī)律做初步的圓滑處理，或者設(shè)計(jì)專門的濾波因子對觀測數(shù)據(jù)做相應(yīng)的濾波處理，可以有效的壓制或消除干擾信號而突出需要的地質(zhì)異常信號。 數(shù) 據(jù) 整 理 ， 預(yù) 處 理數(shù) 字 濾 波 ， 壓 制 干 擾數(shù) 據(jù) 轉(zhuǎn) 換 與 計(jì) 算全 空 間 校 正假 異 常 提 出綜 合 分 析 前 方 異 常 確 認(rèn)異 常 地 質(zhì) 判 斷繪 制 成 果 圖依 地 質(zhì) 資 料 解 釋隧 道 影 響 校 正 圖 4412 數(shù)據(jù)處理與解釋流程圖 ① 數(shù)據(jù)整理，預(yù)處理 首先從儀器將數(shù)據(jù)導(dǎo)入計(jì)算機(jī)，對那些明顯不符合規(guī)律和實(shí)際情況的錯誤數(shù)據(jù)，以及重復(fù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行刪減和改正。 圖 4411 超前探測布置示意圖 （ 3）現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集 新建成都至蘭州鐵路成都至川主寺段 站前工程 施工 CLZQ9標(biāo) 超前地質(zhì)預(yù)報專項(xiàng)施工方案 30 嚴(yán)格按照測試要求進(jìn)行，保證數(shù)據(jù)采集的質(zhì)量，并符合下列要求： ①開機(jī)檢查儀器是否正常； ②發(fā)射、接收電極間距測量準(zhǔn)確，誤差小于 5cm； ③無窮遠(yuǎn)電極大于 4~5 倍的探測距離； ④發(fā)射接收電極接地良好； ⑤電池電量充足； ⑥數(shù)據(jù)重復(fù)測量誤差小于 5%，否則檢查電極和儀器電源是否正常、工頻干擾是否過大。以各條曲線上距 A1 供電點(diǎn)等距低阻點(diǎn)為依據(jù)，分別以 A A A3 點(diǎn)為圓心繪圓，三圓相交點(diǎn)即為隧道掘進(jìn)工作面前方相應(yīng)地點(diǎn)的視電阻率，根據(jù)視電阻率的高低可判斷前方是 否存在低阻異常區(qū)。 新建成都至蘭州鐵路成都至川主寺段 站前工程 施工 CLZQ9標(biāo) 超前地質(zhì)預(yù)報專項(xiàng)施工方案 29 PrA1A2A31 1 圖 4410 幾何交匯原理 （ 2）測點(diǎn)的布置 采用點(diǎn)源三極裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，供電極 A A A3，間距 4m，接收極 M、 N，極間距 4m，距供電極 A14 米開始自動跑極，觀測記錄各點(diǎn)視電阻率 254。為了達(dá)到超前探測的目的，采用三個供電電極交替供電分別測量的方式，利用幾何交匯的原理（如圖 4410 所示），只反映出迎頭前 方的異常情況。比如，圖 449 是隧道迎頭前方存在高阻異常體 時，因其排斥電流而引起整個電流場的畸變，使測量電極附近的電流密度增大，故視電阻率增大。 圖 448 超前勘探原理示意圖 新建成都至蘭州鐵路成都至川主寺段 站前工程 施工 CLZQ9標(biāo) 超前地質(zhì)預(yù)報專項(xiàng)施工方案 28 若電流分布范圍內(nèi)存在電性異常（如含水地質(zhì)異常體），不論異常體在隧道迎頭前方還是其它方位，都會引起等位面的變化，視電阻率也會發(fā)生變化。 YZXN MA ( + I )巷道 圖 447 點(diǎn)電源電流場的球形分布 根 據(jù)電場球殼原理， 任意等半徑球面上的電位是相等的，兩個等位面上的點(diǎn) M、 N 之間形成電位差 ?UMN，利用發(fā)射電流可計(jì)算出 MN 球環(huán)上的視電阻率。由于供電電極位于隧道中，其電場呈全空間分布，可利用全空間電場理論對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析解釋。超前探測是研究掘進(jìn)前方地層電性變化規(guī)律，預(yù)測掘進(jìn)前方含、導(dǎo)水構(gòu)造的分布和發(fā)育情況的一種電法探測新技術(shù)。 三極超前探測 方法 ： 將三極測深進(jìn)一步演變，可以進(jìn)行三極超前探測。這時地下電場可認(rèn)為是由一個點(diǎn)電源 A 產(chǎn)生的，而無窮遠(yuǎn)電極 B 的影響可以忽略不計(jì)。 1） 對稱四極方法 為了在地下建立人工直流電場，一般采用對稱四極裝置，其中 A、 B 為 供電電極， M 、 N 為測量電極，由于電極尺寸大小相對于 AB、 MN距離來說很小，因此可以認(rèn)為 AB 供電點(diǎn)為點(diǎn)電源。 高分辨直流電法 （ 1）基本原理 由于巖石電阻率大小主要取決于空隙內(nèi)的富水性和孔隙空間特性，利用這種電性的差異，結(jié)合全空間電場理論以及相應(yīng)的資料解釋處理系統(tǒng)，就可以使用直流電法進(jìn)行探測。 TSP 報告中應(yīng)附的成果圖表： ① 現(xiàn)場數(shù)據(jù)記錄表 ； ② TSP 地震波超前預(yù)報成果圖標(biāo) ，主要包括：地震波三分量原始記錄圖、水平剖面與鉛垂剖面地震波偏移歸位成果圖、 TSP 綜合地質(zhì)預(yù)報成果圖、三維空間地質(zhì)界面分布圖和巖體比速度參數(shù)成果圖、三維空間橫斷面掃描成果圖 。 提交資料 室內(nèi)分析處理一般在 24 小時內(nèi)完成并可提交正式成果 報告，報告一般包括如下內(nèi)容： ①工作概況；②探測的方法、設(shè)備及原理；③測線布置；④對測試結(jié)果的初步分析 。“ TSPwin 處理系統(tǒng)”的預(yù)報數(shù)據(jù)處理流程 見圖 445。 D、裝藥：每爆破孔裝藥量大約 75g（巖石 2乳 化炸藥），根據(jù)圍巖軟硬完整破碎程度與距接收器位置的遠(yuǎn)近而不同； E、 聯(lián)線：將設(shè)備各組件及爆破導(dǎo)火線聯(lián)接好； 新建成都至蘭州鐵路成都至川主寺段 站前工程 施工 CLZQ9標(biāo) 超前地質(zhì)預(yù)報專項(xiàng)施工方案 24 F、 放炮、接收信號 ； G、 拆線、清理設(shè)備。 c、 接收孔口的降噪封堵器安裝 在隧道地震波預(yù)報的采集工程中，隧道內(nèi)的噪音、以及震源激發(fā)產(chǎn)生的隧道管波等噪音，均影響有效波采集記錄的質(zhì)量，所以安裝好孔口的降噪封堵器是一個重要步驟。 b、 接收探頭的安裝 接收探頭屬于精密設(shè)備，要輕拿輕放。注入耦合劑有兩種辦法：第一，有廠家供應(yīng)的耦合劑卷?xiàng)l件下，用專用推桿（或鋼筋棍）把耦合劑卷推至孔底，或用鋼筋棍扎破耦合劑卷；第二，在現(xiàn)場臨時不具有耦合劑條件下，可以采用黃油作為耦合劑，操作的步驟是用工具把黃油注入接收孔的孔底，保證孔底充滿黃油的長度為 20cm 左右，可以滿足探頭的耦合條件。 A、 鉆接收器孔 2 個，見 圖 443； B、 鉆爆破孔 24 個，見 圖 443； C、 接收 探頭的安裝 。 新建成都至蘭州鐵路成都至川主寺段 站前工程 施工 CLZQ9標(biāo) 超前地質(zhì)預(yù)報專項(xiàng)施工方案 23 ⑴ 洞內(nèi)數(shù)據(jù)采集 洞內(nèi)數(shù)據(jù)采集主要由接收器、數(shù)據(jù)記錄設(shè)備以及起爆設(shè)備三大部分組成 ， 見圖 443。（激發(fā)時水封填炮孔）； 高度：離地面約 1m。 測線布置 ①接收器孔 位置：在隧道邊墻（面對掌子面），距離掌子面大約 70m； 數(shù)量： 2 個，隧道左、右邊墻各一個； 直徑：φ 50mm/孔深 2m； 布置： 垂直于隧道軸向 ，用環(huán)氧樹脂固結(jié)， 水平布置 ； 高度：離地面 1m。185% ，頻率范圍為 10～ 5000Hz，共振頻率 9000Hz，橫向 靈敏度＞ 1%，操作溫度 0℃ ～ 65℃ 。 ① 記錄單元： 12 道， 24 位 A/D 轉(zhuǎn)換， 采樣率： 、 、 、 、 、 1ms， 記錄長度： ~8192ms，動態(tài)范圍 120dB 。地震反射波信號的旅行時間與距離成正比，與傳播速度成反比，通過分析各種波型的傳播時 間、波形特征和強(qiáng)度變化，實(shí)現(xiàn)預(yù)報隧道掌子面前方地質(zhì)條件的目的。地震波接收器安置在孔中，采取左右洞壁各布置一個接收器的原則。 新建成都至蘭州鐵路成都至川主寺段 站前工程 施工 CLZQ9標(biāo) 超前地質(zhì)預(yù)報專項(xiàng)施工方案 21 TSP的基本原理 隧道地震波超前預(yù)報方法是利用地震波在不均勻、不連續(xù)地質(zhì)界面產(chǎn)生反射，實(shí)現(xiàn)隧道地質(zhì)超前預(yù)報的目的。 物探法 TSP超前地質(zhì)預(yù)報 （地震波反射法） TSP 超前地質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)是專門為隧道和地下工程超前地質(zhì)預(yù)報研制開發(fā)的在這個領(lǐng)域最先進(jìn)的設(shè)備，它能方便快捷地預(yù)報掌子面前方較長范圍內(nèi)的地質(zhì)情況，它彌補(bǔ)傳統(tǒng)地質(zhì)預(yù)報方法只能定性預(yù)報無法定量預(yù)報的缺陷，為更準(zhǔn)確的地質(zhì)預(yù)報提供了一種強(qiáng)有力的科學(xué)方法和工具，它不僅可以及時地為隧道施工變 更施工工藝提供依據(jù)，而且可以減少隧道施工中突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害的危險性，為隧道施工提供施工更安全保障，減少人員和設(shè)備的損傷，同時也就帶來很大的經(jīng)濟(jì)效益。編錄的原始記錄、圖、表當(dāng)天整理（繪制）。 圍巖穩(wěn)定性評價和預(yù)報 根據(jù)地質(zhì)素描得到地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、不良地質(zhì)、水文地質(zhì)特征等，判定圍巖完整性和圍巖分級，結(jié)合勘察和地質(zhì)調(diào)查取得的地質(zhì)資料預(yù)測隧道前方地質(zhì)情況。 ⑦其他 在對巖體受構(gòu)造影響程度、節(jié)理發(fā)育程度、巖體完整程度、 富水程度及圍巖穩(wěn)定狀態(tài)等進(jìn)行詳細(xì)編錄的基礎(chǔ)上，對圍巖級別及其他地質(zhì)參數(shù)進(jìn)行修正，并提出有針對性的支護(hù)、襯砌或超前加固措施意見。 ⑤ 塌方 應(yīng)記錄塌方部位、方式與規(guī)模及其隨時間的變化特征，并分析產(chǎn)生塌方的地質(zhì)原因及其對繼續(xù)掘進(jìn)的影響。 ④ 特殊地層 膨脹巖層等應(yīng)單 獨(dú)進(jìn)行描述。 對洞內(nèi)巖體節(jié)理、裂隙進(jìn)行定性及定量統(tǒng)計(jì)量測，查明其性質(zhì)、組數(shù)、產(chǎn)狀、間距、延伸長度、張開寬度、粗糙程度、蝕變情況、密度、地下水及充填情況，以及節(jié)理裂隙的組合狀況等，并分析優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面對圍巖穩(wěn)定性的影響。核對地層界線在隧道洞身的實(shí)際位置。 新建成都至蘭州鐵路成都至川主寺段 站前工程 施工 CLZQ9標(biāo) 超前地質(zhì)預(yù)報專項(xiàng)施工方案 19 地質(zhì)素描 地質(zhì)素描是隧道開挖后及時記錄隧道洞身和掌子面地質(zhì)情況的一種方法， 它是地質(zhì)調(diào)查的細(xì)化和補(bǔ)充，結(jié)合勘察和地質(zhì)調(diào)查取得的地質(zhì)資料，可以對隧道掌子面前方地質(zhì)情況進(jìn)行預(yù)測，并提出工程措施意見，同時為隧道運(yùn)營維護(hù)提供全面準(zhǔn)確的地質(zhì)資料。 ③ 不良地質(zhì) 主要調(diào)查巖溶的發(fā)育程度及發(fā)育規(guī)模；隧址內(nèi)滑坡的性質(zhì)、規(guī)模、以及對隧 道的影響； 斷層破碎帶、巖性接觸帶、 膨脹 頁巖 的分布范圍及 規(guī)模 。 ② 地質(zhì)構(gòu)造 主要調(diào)查破碎帶及節(jié)理裂隙特征。 ⑵ 調(diào)查范圍 根據(jù)勘察單位提供的隧道工程地質(zhì)圖，調(diào)查范圍主要為隧道進(jìn)出口及隧道中線兩側(cè)各 1～ 的范圍。 斷 層 預(yù) 報熟 悉 隧 道 勘 察 設(shè) 計(jì) 文 件 資 料補(bǔ) 充 隧 道 地 表 地 質(zhì) 調(diào) 查隧 道 地 表 斷 層 出 露 位 置 、 產(chǎn) 狀 、 寬 度斷 層 在 隧 道 中 可 能 出 露 的 位 置斷 層 出 露 預(yù) 兆紅 外 探 測電 磁 波 反 射 法 探 測地 震 波 、 聲 波 反 射 法 探 測超 前 鉆 孔斷 層 出 露 位 置 、 寬 度 預(yù) 報地 表 地 下 構(gòu) 造 相 關(guān) 分 析洞 內(nèi) 地 質(zhì) 調(diào) 查 圖 352 斷層預(yù)報