TRT隧道超前地质预报报告课案
隧道超前地质预报技术PPT课件
2、加深炮孔探测
2、加深炮孔探测
2、加深炮孔探测
隧道加深炮孔记录表
施工单位:中铁十二局集团有限公司京沈客专辽宁段TJ-2标项目经理部一工区
通过超前地质预报的检测,判定隧道暗洞开挖面前方隐伏断 层及破碎带、岩溶规模准确定位和评价,采取准确而有效的防治 工作,不仅可以减少隧道塌方、突泥等灾害的发生、加快施工进 度,并根据现场预报结果,及时调整或修正围岩级别、设计参数 及施工方法,正确指导现场施工。
二、超前地质预报方法及实例讲解
根据隧道具体工程地质问题和开挖的实际情况,制定超前 地质预报工作的原则,其原则和方法是:
1、地质调查法(隧道地表调查及地质素描)
2)隧道内地质素描 隧道内地质素描是由专业地质人员对隧道及其辅助坑道的
工程地质、水文地质特性进行详细的地质素描,是隧道开挖后
及时记录隧道洞身和掌子面地质情况的一种方法。该方法用于 各种地质条件下的隧道超前地质预报
主要将隧道所揭露的地层岩性、地质构造、结构面产状、 地下水出露位置及出水状态、出水量、溶洞等准确记录下来并 绘制成图表,包括开挖工作面(掌子面)地质素描和洞身地质 素描。主要包括下列内容: ①开挖工作面地质素描,主要描述工作面立面围岩状况。 ②洞身地质素描是对隧道拱顶、左右边墙进行的地质素描,直 观反映隧道周边地层岩性及不良地质体的发育规模、在空间上 对隧道的影响程度等,通过隧道地质展示图形式表示。
隧道超前地质预报技术
课件目录
一、超前地质预报目的 二、超前地质预报方法及实例讲解
隧道超前地质预报技术与应用PPT教案
二、隧道复杂程度的确定
1、地面勘察与隧道超前预报的关系 2、根据勘察资料对隧道的风险程度进行分级 3、确定隧道不同地段需要预报的主要地质问
题
别岩隧道超前预报的重点地段和内容
砂岩
断层
岩溶
岩溶
①探测距离:30~60m为宜
腔探测钻孔布置图
②宜采用不取芯钻探
③钻孔数量应根据探测需要确定
断层和岩性接触带以一孔为宜
不规则地质体应在发现目标后
适当增加钻孔量
④多孔超前探测时,应考虑周
边的稳定岩盘厚度
三、钻探
2、水平钻探应用中应注意的问题:
⑤不能依靠钻探对不规则地质体进行预报
野三关隧道+583溶腔
齐岳山隧道+537大突水溶腔
Байду номын сангаас
左侧6.5m
右侧6.5m
二、物探
4、地质雷达的应用
①可用于对掌子面前方不规则 地质体进行短距离探测
②有效探测距离15~20m ③采用100MHz屏蔽天线 ④有效分辨率5~10cm ⑤占用掌子面时间约30~40分
钟
龙鳞宫隧道DK231+068地质雷达波形图
二、物探
5、物探应用的局限性
只能发现异常,不能判定异常的性质 必须具有能使波(电磁波或地震波)形成反射或散射的 条件,不适用于风化界线、缓倾斜的地层界线的探测 红外探水、瞬变电磁等没有普遍的实用性。
三、水平钻探
1、水平钻探的主要应用:
①验证物探异常
云地 雾面 山物 隧探 道异
常 的 验 证 - -
三、钻探
1、水平钻探的主要应用:
隧道超前地质预报方案
隧道超前地质预报方案1编制依据(1)《公路隧道超前地质预报技术指南》及交通部颁布的其他现行施工规范、安全规程、施工指南等。
(2) 工程地质及水文地质》——中国水利水电出版社。
(3)近年来高速公路类似工程施工经验、施工工法、科技成果;国内外相关高速铁路的施工工艺及科研成果。
2隧道工程概况标段内隧道工程地质复杂,主要由残积砂质粘性土及全-强风化花岗岩组成,洞身主要为中~微风化花岗岩。
,隧道围岩以Ⅱ、Ⅲ、级围岩为主,部分为Ⅳ、Ⅴ级围岩。
施工中必须加强超前地质预报,并采取相应的工程措施,保证安全顺利地通过不良地质段。
根据设计提供风险等级和超前地质预报设计要求,我单位采取加深炮孔探测和超前水平地质钻孔俩种方法进行围岩观测,以提供有效的施工措施保证施工安全、顺利的进行,对于出现地质异常区域,我单位另增加TSP或地质物探手段进行详细的地质分析,并报设计单位进行核对、审批,重新进行隧道风险等级划分。
项目部对标段内隧道作业高度重视,在施工组织设计中已经把超前地质预报列入独立的施工工序进行检测,制定“有预报才施工,不预报坚决不允许施工”的要求发放各施工队执行实施。
为有效的执行超前地质预报的实施,项目部特别成立专职超前地质预测预报实施小组,其中组长1人,副组长2人,组员5人,负责现场超前地质预测预报工作的具体实施和资料收集整理,对隧道施工起到实施性的指导作用。
并聘请专职预报队伍负责标段内的隧道地质超前预报施工。
3隧道工程地质条件本标段隧道工程地质复杂,主要由残积砂质粘性土及全-强风化花岗岩组成,洞身主要为中~微风化花岗岩。
,隧道围岩以Ⅱ、Ⅲ、级围岩为主,部分为Ⅳ、Ⅴ级围岩。
4超前地质预测预报目的地下地质条件复杂,潜在、无法预知的地质因素较多:多变的地形条件,地层破碎带、断层,富水岩层等。
进行隧道地质超前预报的目的是:提供隧道掘进前方的地质情况,包括围岩的完整性、断层破碎带和溶洞的规模和位置、不良地层的富水情况,进而做出对围岩类别的划分和隧道开挖时稳定性的分析,以确定合理的工程措施和合理的施工方法,以确保隧道施工安全顺利的进行。
隧道超前地质预报实习报告
实习报告一、实习背景与目的随着我国基础设施建设的快速发展,隧道工程在交通、水利、能源等领域发挥着越来越重要的作用。
然而,隧道工程具有隐蔽性、复杂性和不可预见性,地质条件对隧道施工的质量和安全至关重要。
为了提高隧道施工的安全性、降低地质灾害的发生几率,超前地质预报技术在隧道工程中得到了广泛应用。
本次实习旨在通过参与隧道超前地质预报工作,了解并掌握超前地质预报的基本原理、方法和实际应用。
二、实习内容与过程1. 实习前的准备在实习开始前,我参加了隧道超前地质预报的培训课程,学习了超前地质预报的基本原理、方法及其在隧道工程中的应用。
此外,我还复习了相关地质知识,如地层岩性、地质构造、地下水等,为实习打下了坚实的基础。
2. 实习过程(1)地质调查法在实习过程中,我参与了隧道工程的地质调查工作。
通过调查隧道周边的地表地质情况、洞内开挖工作面的地质素描,以及地层分界线和构造线地下和地表相关性分析,我初步了解了隧道地质情况。
此外,我还学会了如何进行地质作图,将地质信息直观地表现出来。
(2)物探法在物探法方面,我学习了弹性波反射法(地震波反射法、水平声波剖面法、负视速度法和陆地声纳法等)、电磁波反射法(地质雷达探测)、红外探测、高分辨直流电法等。
通过实际操作,我掌握了这些物探方法的原理和应用,并能够根据实际情况选择合适的物探方法进行地质预测。
(3)超前钻探法在超前钻探法方面,我了解了地质超前钻探、加深炮孔探测及孔内摄影等方法。
通过参与实际钻探工作,我掌握了钻探设备的使用、钻孔布置、钻进工艺等操作技能,并学会了如何根据钻探数据预测地质情况。
(4)超前导坑预报法在超前导坑预报法方面,我学习了平行超前导坑法、正洞超前导坑法等。
通过实际操作,我了解了导坑预报的基本原理和步骤,并能够根据导坑揭示的地质情况预测隧道掌子面前方的地质条件。
三、实习收获与体会通过本次实习,我全面了解了隧道超前地质预报的基本原理、方法及其在实际工程中的应用。
隧道地质超前预报技术方案
高速公路/高速铁路隧道地质超前预报技术建议书目录1 适用条件及目的 (1)2 超前地质预报的内容 (1)3 地质预测预报工作的原则和要求 (2)4 地质预报工作流程 (4)5 地质预报的方法和手段 (4)6预报工作技术要求 (16)7 预报资料编制 (17)1 适用条件及目的超前地质预测、预报是隧道信息化施工的重要组成部分,也是隧道施工中一道重要的施工工序。
超前地质预测、预报的目的是采用各种地质分析、物探、超前钻探等手段在隧道施工当中探明前方围岩地质情况,并根据前方地质、水文条件的变化及时调整施工方法和采取相应的技术措施,降低地质灾害发生的机率,从而指导工程施工的顺利进行,同时也为设计变更提拱地质依据,为编制竣工文件提供地质资料。
2 超前地质预报的内容针对本段隧道工程的特点和施工技术要求,隧道施工期地质预测、预报应包括以下内容:2.1断层及断层影响带的位置、规模及其性质。
2.2软弱夹层的位置、规模及其性质。
2.3岩溶的位置、规模及其性质。
2.4不同岩性、围岩级别变化界面的位置。
2.5工程地质灾害可能发生的位置和规模。
2.6含水构造的位置、规模及其性质。
2.7隧道底部溶洞、暗河等对地基稳定性有影响的不良地质体探测。
2.8煤系地层采空区与隧道的位置关系。
重点是隧道突水涌泥可能性的探测和分析判释,隧底基础溶洞的探测等。
3 地质预测预报工作的原则和要求3.1超前地质预测、预报是隧道信息化施工的重要组成部分,施工阶段应将超前地质预测、预报纳入施工工序进行组织管理。
3.2质预测预报坚持隧道洞内探测与洞外地质勘探相结合、地质方法与物探方法相结合、多种物探方法相结合、(辅助导坑与主洞探测相结合),开展多层次、多手段的综合超前地质预报,并贯穿于施工全过程。
3.3超前地质预报的结果应体现出及时性,有异常情况时应及时通知决策部门和施工单位,及时采取措施,使不良地质体始终处于可控状态;在预报前方地质情况正常的情况下,亦应将预报结果及时通知决策部门和施工单位,使其安排正常施工工序,组织正常施工生产。
隧道超前地质预报方案
隧道超前地质预报方案本标段隧道施工涉及多个单洞单线隧道,总长达.81m。
工程地质复杂,主要特点是存在顺层、断层破碎带、顺层偏压等不良地质,同时围岩软弱,埋深浅,围岩变化多样,存在坍塌冒顶岩爆等风险。
地表水发育,主要以季节性水流为主,雨季时沟内水量增加明显,局部具有承压性。
地下水类型主要松散土层孔隙水、基岩裂隙水。
为确保施工和结构安全可靠,本标段制定了隧道超前地质预测预报方案。
隧道超前地质预测预报主要内容包括地层岩性、地质构造、不良地质和地下水等方面的预测预报。
其中,对软弱夹层、破碎地层、煤层及特殊岩土等地层进行预测预报;对断层、节理密集带、褶皱轴等影响岩体完整性的构造发育情况进行预测预报;对岩溶、瓦斯等发育情况进行不良地质预测预报;对岩溶管道水及富水断层、富水褶皱轴、富水地层中的裂隙水等地下水发育情况进行预测预报。
为了统一和规范本标段隧道超前预测预报工作,及时掌握、反馈隧道地质条件信息,调整隧道设计参数、防护措施,制定施工安全应急预案,控制工程变更设计,本标段制定了本实施细则。
隧道超前地质预测预报是隧道施工作业中关键的重要作业环节,是确保施工安全和结构安全可靠的重要手段,是施工中不可缺少的关键工序。
预测预报方法主要包括传统的地质分析法、物探法、超前探孔探测法、超前坑道法等。
为了提高预测准确性,各分部隧道根据地质特征和国内其他同类型隧道的经验,制定了实施计划,以洞内地质编录为主,采用正洞导坑观测预报,并结合物探超前地质预报(TSP203)和超前水平钻探相结合的综合地质超前预报的方法。
为了应对隧道地质的复杂性和多变性,采用长短结合、上下对照、定量和定性相结合的方法,提高预测前方围岩的准确性。
根据探测方法的特点,将预测分为长距离控制预测、中距离预测、短距离验证预测。
超前地质预测预报工作程序如下图所示。
设计单位编制超前地质预报设计方案,公司A、B类施工地质和指挥部C类施工地质分别编制专项方案。
施工单位根据设计要求和批准实施细则进行超前探测,监理单位进行审查和签认。
最新第八章超前地质预报讲课教案
隧道超前地质预报应达到以下目的:〈1〉进一步查清隧道开挖工作面前方的丁^程地质与水文地质条件,指导丨:程施丁^的顺利进行。
(2)降低地质灾害发生的几率和危害程度。
〈3〉为优化工程设计提供地质资料。
(4)为编制竣工文件提供地质资料。
二、超前地质预报的原则〈1〉隧道超前地质预报是保证隧道施工安全的重要环节和重要技术手段,应将其列为隧道施工的必要工序。
143〈2〉隧道超前地质预报应进行地质复杂程度分级,确定重点预报地段,并遵循动态设计原则,根据预报实施工作中掌握的地质情况,及时调整隧道区段的地质复杂程度分级、预报方法和技术要求等。
(3)隧道超前地质预报可采用地质调查与勘探相结合、物探与钻探相结合、长距离与短距离相结合、地面与地下相结合、超前导坑与主洞探测相结合的方法,并对各种方法预报结果综合分析’相互验证,提高预报准确性。
(4)隧道设有平行导坑、正洞超前导坑或为线间距较小的两座隧道时,应充分利用平行超前导坑、正洞超前导坑、先行施工的隧道开展隧道超前地质预报工作。
三、超前地质预报的内容超前地质预报应包括以下主要内容:〈1〉地层岩性预测预报,特别是对软弱夹层、破碎地层、煤层及特殊岩土的预测预报。
〈2〕地质构造预测预报,特别是对断层、节理密集带、褶皱轴等影响岩体完整性的构造发育情况的预测预报。
〈3〉不良地质预测预报,特别是对岩溶、人为坑洞、瓦斯等发育情况进行预测预报。
145〈4〉地下水预测预报,特别是对岩溶管道水及富水断层、富水褶皱轴、富水地层中的裂隙水等发育情况进行预测预报。
147五、超前地质预报的方法地质预报吋采用地质调查法、超前钻探法、物探法和超前导坑预报法地质调查法:包括隧道地表补充地质调查、洞内开挖工作面地质素描和洞身地质索描、地层分界线及构造线地下和地表相关性分析、地质作图等。
超前钻探法:包括超前地质钻探、加深炮孔探测及孔内摄影。
物探法:包括弹性波反射法、地震波反射法、水平声波剖面法、负视速度法和陆地声呐法等)、电磁波反射法(地质雷达探测〉、红外探测、高分辨率直流电法等。
隧道施工地质超前预报课件
地质超前预报技术的研发和应用需要投入大量的人力、物力和财力, 如何在保证预报效果的同时降低成本是实际应用中需要解决的问题。
未来发展方向
技术创新与突破
未来研究应致力于突破现有技术的局限性, 提高预报精度和范围,满足更复杂的地质条 件预报需求。
智能化与自动化
利用人工智能、机器学习等技术实现地质超前预报 的智能化和自动化,提高预报效率和准确性。
03
强化现场勘察
通过改进数据处理算法,减少干 扰因素,提高地质数据的识别精 度。
在施工前进行详细的地质勘察, 收集丰富的地质资料,为超前预 报提供更准确的基础数据。
加强技术培训与交流
定期组织技术培训
01
针对隧道施工地质超前预报的相关技术进行培训,提高技术人
员的技术水平。
开展技术交流活动
02
组织技术交流会议或论坛,促进技术人员之间的经验分享和技
术创新。
建立技术资料库
03
整理和归纳相关技术资料,方便技术人员查阅和学习。
完善相关法规与标准
制定严格的行业标准
制定隧道施工地质超前预报的行业标准,规范 技术应用和操作流程。
完善相关法规
制定和完善相关法规,明确各方责任和义务, 保障隧道施工安全和质量。
建立质量监管机制
建立有效的质量监管机制,对隧道施工地质超前预报的质量进行监督和评估。
隧道施工地质超前 预报课件
contents
目录
• 隧道施工地质超前预报概述 • 隧道施工地质超前预报技术 • 隧道施工地质超前预报应用案例 • 隧道施工地质超前预报的挑战与展望 • 隧道施工地质超前预报的实践建议
01
CATALOGUE
隧道施工地质超前预报概述
浅谈隧道超前地质预报的TRT技术
浅谈隧道超前地质预报的TRT技术1、引言超前地质预报就是利用钻探和现代物探等手段,探测隧道、隧洞、地下厂房等地下工程的岩土体开挖面前方的地质情况,力图在施工前掌握前方的岩土体结构、性质、状态,以及地下水、瓦斯等的赋存情况、地应力情况等地质信息,为进一步的施工提供指导,以避免施工及运营过程中发生涌水、瓦斯突出、岩爆、大变形等等地质灾害,保证施工的安全和顺利进行。
[1]现今国内常用的方法有地质法,电磁波法,地震波法等,其中TRT技术就是地震波法中的一种,按距掌子面的距离划分可将TRT技术分为长距离预报,同时TRT技术类似于CT扫描,可探测隧道工作面前方的不同地质状況,如异常出现的岩体和空洞等,并能形成三维的视图,对于斜交隧道(尤其是大角度斜交隧道)裂隙也能很好地反映。
2、TRT超前地质预报的原理TRT技术作为地震波超前预报法的一种,地震波反射探测的方法很早就在土木工程和采矿作业等许多方面得到利用。
这种技术的原理在于当地震波遇到声学阻抗差异(密度和波速的乘积)界面时,一部分信号被反射回来,一部分信号透射进入前方介质。
声学阻抗的变化通常发生在地质岩层界面和岩体内不连续界面。
反射地震信号被高敏度地震信号传感器接收,通过信号处理和分析,用来了解隧道掌子面前方地质的性质(软弱带、破碎带、断层、含水带等),位置及规模。
[2]声学阻抗的变化通常发生在地质岩层界面和岩体内不连续界面之间,入射到边界的反射系数计算公式如下[3]:式中:R为反射系数;、分别为前后两种岩层的密度;、分别为前后两种岩层中地震波传递的速度。
地震波从一种低阻抗物质时,反射系数是正的;反之,反射系数是负的。
例如,当地震从软粗岩传播到硬的白云时,回波的偏转极性和波源是一致的。
当岩体内部有破裂带时,回波的极性回反射。
反射体的尺寸越大,声学阻抗差别越大,回波就越明显,越容易探测到。
同时TRT采用层析扫描成像技术,形成立体、直观的三维立体图,立体图的反射边界每一点离散图像是由空间叠加所有的地震波形计算得来。
隧道施工超前地质预报
隧道施工超前地质预报
1、预报原则
根据本隧道的地质情况,本着“以工程地质综合分析为核心,坚持粗查与精查相结合、物探与钻探相结合”的原则,做到有疑必探、先探后掘,充分发挥多种手段综合预报的优势,解决本管段隧道的超前地质预报和整治问题。
为了对掌子面前方地质情况进行超前预报并对初期支护和围岩变形状况进行有效监测,我项目部成立专门的施工监测及地质预报小组,由项目经理部的一工区负责组织实施。
2、超前地质预报纵断面示意图
3、预报方法
⑴综合物探超前探测
远距离超前探测:全隧正洞采用TSP203,对掌子面前方约100m范围内的地质构造的位置、规模、性质作较为详细的预报,预测岩体的完整性及岩溶和地下水的发育情况,每100m施作一次,当有异常情况时适当加密。
中近距离超前探测:全隧正洞采用地质雷达探测法(探测前方距离20~30m),验
证TSP超前探测的异常地段。
⑵超前钻孔探测
在综合物探远距离及中距离预报的基础上,采用超前钻孔验证物探异常段,一般正洞采用超前水平钻孔(φ100,每孔长30m,每循环25m)对物探超前探测的异常地段进行验证。
超前钻孔一般每个断面设3个孔并至少保证1孔可以取芯。
隧道施工超前地质预报方案
隧道施工超前地质预报方案一、超前地质预报系统超前地质预报流程图掌子面超前探测地质观测、编录、分析信号处理目标识别与地质解释提交报告有无不良地质有 无根据需要布设探孔按原设计文件施工必要时采取工程技术措施或调整支护参数二、地质分析方法地质调查:对地貌、地质进行调查与地质推理相结合的方法有针对性的补充地质资料。
补充地质资料的主要内容包括:不同岩性、地层在隧道地表的出露及接触关系,岩层产状及变化情况;构造在隧道地表的出露、分布、性质、变化规律及产状变化;地表岩溶发育情况和分布规律。
地质调查方法:地质预报组人员根据建立的标准地层剖面,结合沉积规律,确定各岩层层序、厚度、位置。
对地质构造进行跟踪调查后,展开有针对性的地质调会,详尽地核对细化勘察设计资料,为地质预报做好基础工作。
隧道开挖面地质素描:地质预报人员对隧道开挖面的地质状况作如实的调查和编录,采集必要的数据,具体包括:开挖面地层、岩性、节理发育程度、受构造影响程度、围岩稳定状态等进行编录。
地质素描方法和预报成果见表。
地质素描方法和预报成果表1、TSP203超前地质预报TSP203超前地质预报系统,采用TSP203隧道地质超前预报系统,预测掌子面前方100m至200m范围不良地质,包括断层、特殊软岩、煤系地层中的煤层、富水砂岩层和煤系地层与其它地层的界线,TSP203系统工作示意如下图:TSP探测布置与原理平面示意图掌子面不良地质体爆炸点接收仪测量操作方法和要求:在隧道边墙上布置爆破孔和接收器孔:在内轨顶面上1m高的一侧边墙同一水平线上,按间距1.5m、孔深1.5~2.0m、孔径35~38mm,下倾15~20°的参数钻24个炮孔,最后一个炮孔距掌子面0.5 m左右。
在距第一个炮孔15~20m 处,按孔深2.0m、孔径42~45mm,上倾5~10°的标准在边墙两侧对称钻两个接收孔。
将传感器套管借助风钻安置在接收孔中。
每开挖100m预报一次,预报作业安排在交接班期间完成,每次预报时间不超过2小时。
隧道超前地质预报(课件)
地 勘 预 测 地 质 剖 面
实 测 地 质 剖 面
地勘预测地质剖面
地勘预测地质剖面
实测地质剖面
缺点: 费用高、占用隧道施工时间长,且只是一孔之见,遇软弱岩层取芯 困难,对岩溶隧道布孔位置带有偶然性。
3.2 隧道超前地质预报主要方法
3.2.5 地震波反射法(TSP)-原理
TSP超前地质预报系统是利用地震波在不均匀地质体中产生的反射波 特性来预报隧道掘进面前方及周围临近区域地质状况的。
在掌子面后方边墙上布置一排爆破点,依次进行微弱爆破,产生的 地震波信号在隧道周围岩体内传播,当岩石强度发生变化时,比如有断 层或岩层变化,信号的一部分被返回。界面两侧岩石的强度差别越大, 反射回来的信号也就越强。返回的信号被经过特殊设计的接收器接收转 化成电信号并进行放大。
V
C-
V
C-
V
V V
V V
V
安山岩 V
碳质泥岩
CC-
V VV
VV V
C-
图例:
V V
V
V V
安山岩
C -C C-
碳质泥岩
3.2S3隧6°E 道超前地隧质道比地预例质报展1:示主200图要方法
隧道方位
→ 开挖日期
作图日期
左边墙3.2.1 地质素描法
展
示
拱 部
C 3m
图
右 边 墙
N11°E/44°SE
水文 地质特征
该段地下水较发育,处于岩溶水季节循环带与水平循环带,受地表水影响,拱顶滴水, 边墙渗水,本段岩溶发育,表现为沿节理裂隙溶隙、溶孔发育。 XK3+246沿层面岩溶发育且有渗水、滴水现象。
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新建哈尔滨至牡丹江客运专线工程
新立隧道出口
TRT 超前地质预报
检测报告
(DK109+653-DK109+305)
报告编号:HM-2015-XLCK-001
编写:
复核:
批准:
山东广信工程试验检测集团有限公司
二○一五年十月三十一日
一、 概况
根据铁道部《关于进一步明确软弱围岩及不良地质铁路隧道设计施工有关技术规定的通知》(铁建设〔2010〕120号)的规定,由我单位承担哈牡线新立隧道出口超前地质预报工作。
新立隧道位于黑龙江尚志市境内,隧道所在区域主要分布粉质粘土、花岗岩等,起讫里程DK106+405~DK109+750,全长3345m 。
本次工作依据的规范:
《铁路工程物理勘探规范》 TB10013—2010 《铁路工程地质勘察规范》TB10012—2007
《铁路隧道超前地质预报技术指南》(铁建设[2008]105号)
《铁道部建设管理司关于进一步加强铁路隧道设计施工安全管理工作的通知》建 技[2010]352号文
二、预报原理
本次测试采用TRT6000隧道地质超前预报系统,TRT 是隧道地震波反射层析成像技术的简称,该技术的基本原理在于当地震波遇到声学阻抗差异(密度和波速的乘积)界面时,一部分信号被反射回来,一部分信号透射进入前方介质。
声学阻抗的变化通常发生在地质岩层界面或岩体内不连续界面。
反射的地震信号被高灵敏地震信号传感器接收,通过分析,被用来了解隧道工作面前方地质体的性质(软弱带、破碎带、断层、含水等),位置及规模。
正常入射到边界的反射系数计算公式如下:
假设R 为反射系数,ρ1、ρ2为岩层的密度,V 等于地震波在岩层中的传播速度。
地震波从一种低阻抗物质传播到一个高阻抗物质时,反射系数是正的;反之,反射系数是负的。
因此,当地震波从软岩传播到硬的围岩时,回波的偏转极性和波源是一致的。
当岩体内部有破裂带时,回波的极性会反转。
反射体的尺寸越大,声学阻抗差别
1
1221
122ρρρ-ρV V V V R +=
越大,回波就越明显,越容易探测到。
通过分析,被用来了解隧道工作面前方地质体的性质(软弱带、破碎带、断层、含水等),位置、形状、大小。
三、仪器设备及外业工作
本次测试于2015年10月30日完成,掌子面位置:里程为DK109+653(图中的位置为28米)
观测系统布置如下:
传感器:8个,隧道左右边墙各布置4个
锤击震源点:12个,隧道左右边墙各6个
勘测范围
高程:280-320米
横向:中心线左右各20米
纵向:(沿隧道中线方向,含观测系统)150米
1.设备主要部件
①检波器10个,灵敏度:1V/g;接收范围:10-10000Hz
②检波器固定块10个
③无线模块11个
④无线通讯基站1个
⑤触发器1个
⑥主机1台,包括Sawtooth地震波采集软件和RV3D分析软件
2.震源和检波器的布置方法
TRT的震源和检波器采用分布式的立体布置方式,具体方法见下图。
图1.震源和检波器的布置方法
3.测试原理
仪器的工作过程为:在震源点上锤击,在锤击岩体产生地震波的同时,触发器产生一个触发信号给基站,然后基站给无线远程模块下达采集地震波指令,并把远程模块传回的地震波数据传输到笔记本电脑,完成地震波数据采集。
仪器连接详见下图:
图2.TRT6000地震波采集系统模型
1.坐标
2.原始波形图
四、资料处理及成果分析
采用O-RV3D软件进行分析处理,对地震波进行叠加,就得到清晰的异常体的层析扫描三维图象。
再通过对异常体的里程、形状、大小、走向,并结合区域地质资料、跟踪观测地质资料就可以确定隧道前方及周围区域地质构造的位置和特性。
(1)数据处理流程:
1.下载地震波数据和震源、传感器位置的坐标
2.设定地层成像区域和最佳精度(节点数目)的大小
3.设定滤波器,选取每个记录的直达波,并计算地震波的平均波速
4.为所选区块构建地震波波速模型
5.为数据设定滤波参数
6.重复步骤3.4.5处理数据,直到处理结果达到平衡,噪音干扰衰减到足够小
7.设定背景(比例、颜色代码)来显示结果
TRT成像图采用的是相对解释原理,即确定一个背景场,所有解释相对背景值进行,异常区域会偏离背景区域值,根据偏离与分布多少解释隧道前方的地质情况。
●判断围岩地质情况原则:
1)一般来说,软件设定围岩相对背景值破碎、含水区域呈蓝色显示,相对
背景值硬质岩石呈黄色显示;
2)从整体上对成像图进行解释,不能单独参照一个断面的图像;
●判断围岩类别原则:
根据异常区域图像相对于围岩背景,从背景波速分析异常的波速差异,进而判断围岩类别;对围岩类别的判断必须与地质情况相结合,综合分析。
(2)纵波波速曲线图
(3)三维成像图-俯视图
(4)三维成像图-侧视图
(5)三维成像图-立体图
五、分析与结论
掌子面围岩呈角砾状松散结构,节理很发育,岩体很破碎。
通过对掌子面前方124m地震波反射扫描成像三维图分析,掌子面地质观测的信息及地质资料可以得出如下结论:
1、里程DK109+653-DK109+604段:围岩纵波波速为2600-2387m/s,纵波波速震荡下降,推测围岩风化情况严重,节理裂隙发育,岩体极其破碎。
由TRT6000层析扫描图-俯视图、侧视图可见,该段落反射图像离散,推断该段围岩节理发育,岩体破碎严重,局部有软弱结构体。
开挖过程中易出现岩体失稳发生塌陷、脱落等现象。
建议围岩等级:Ⅴ级
2、里程DK109+604-DK109+528段:围岩纵波波速在2350 m/s左右震荡,推断该段围岩与掌子面情况相似,节理很发育,岩体很破碎。
开挖过程应密切关注围岩变化情况,防止出现岩体失稳塌陷、脱落等现象。
建议围岩等级:Ⅴ级。