TSP在云南元磨高速公路隧道超前地质预报中的应用.ppt

而3飞过海 云南元磨高速公路建设指挥部 云南元磨高速公路建设指挥部 2 TSP原理与方法3 应用事例与效果分析4 结论 谢谢大家！欢迎各位领导、专家批评指正 TSP在云南元磨高速公路隧道超前地质预报中的应用 云南元磨高速公路建设指挥部 云南航天质量无损检测站 TSP隧道超前地质预报 内 容1 前言 1、前言 ●TSP(Tunnel Seismic Prediction)系统是为隧道超前地质预报而专门设计的，是目前隧道超前地质预报中必威体育精装版的地球物理探测方法之一，属地震反射波勘探方法。 ● TSP预报： ■断层及其破碎带 ■节理（裂隙）发育带 ■软弱岩层 ■含水地质体及充水状况 ■围岩的岩石物理力学参数 结合隧道设计资料和掘进地质素描资料，可以对围岩级别进行确定，为隧道施工和支护参数的确定提供依据。 2、TSP原理与方法 ●TSP 原理 系统组成 表面 反射界面 介质1 ρi ，Vi 介质2 ρi+1 ，Vi+1 透射波 反射波 ■反射系数 R= ρi+1Vi+1-ρi Vi ρi+1Vi+1+ρi Vi ■物理基础： R≠0 直达波 滑行波 折射波 ●根据波的传播路径地震波的分级 ■反射振幅 A反= R .A入 转换横波 反射横波 ρ--介质密度 V--速度 ●TSP 工作方法 ■仪 器：TSP 203 ■观测系统：0-15m-49.5m 24个炮点 1个（或2个）检波器接收 ■震 源：炸药 ■炮 点 距：1.5m ■采 样 率：62.5μs 或 125μs ■记录长度：451ms（最大记录长度1.808s，最大探测长度超过1000m） ■数据处理与解释：TSPwin（专用配套软件） 也可以根据不同的预报距离调整上述参数。如增大炮点距，增加激发药量等，就可以预报更大的距离。 采集的三分量地震记录 ●TSP 探测成果 分离的P、SH、SV波时间剖面 深度偏移剖面以及提取的地震反射层位 提取的反射层 深度偏移剖面 2D及3D成果显示 通过TSPwin软件计算的岩石物理及力学参数 ● 关于TSP解释准则 ■正反射振幅表明硬岩层，负反射振幅表明软岩层。 ■若S波反射较P波强，则表明岩层饱含水。 ■Vp/Vs增加或泊松比突然增大，常常由于流体的存在而引起。 ■若Vp下降，则表明裂隙或孔隙度增加。 ●关于软、硬岩层识别的依据 表面 反射界面 介质1 ρi ，Vi 介质2 ρi+1 ，Vi+1 反射波 ■反射波振幅的极性决定岩石的相对软硬 （与公路相关标准中岩石等级划分的 硬质和软质岩石不一致） ■密度ρ和速度V的影响因素： 岩石成分、孔隙度、流体含量、地质年代、埋深、构造运动影响等 正极性-红色 负极性-兰色 TSP成果解释 波的动力学特征 波形 频谱 振幅 围岩地质体性质、空间位置和规模 TSP隧道超前地质预报工作流程 TSP数据采集 TSP数据处理 波的运动学特征 传播路径 速度 时间 安定断裂 阿墨江断裂 把边江断裂 哀牢山 变质岩带 红河断裂 稳定地块 ●云南元(江)磨(黑) 高速公路 ■国道213线云南境内部分 ■全长147.37千米 ■设计隧道23座，从短隧 道到特长隧道均有 ■地质条件复杂 ★哀牢山变质岩带 ★红河断裂 ★安定断裂 ★阿墨江断裂 ★把边江断裂 3、应用事例 与效果分析 ■影响隧道施工的主要地质因素： ★岩性复杂（沉积岩、岩浆岩、变质岩）  ★构造复杂（断层、节理、地质破碎区）  ★地表水系发育，地下水丰富 ★岩溶区 ■不良地质因素导致下述问题:  ★塌方，沉陷 ★涌水 ★人员和设备伤害 ★影响进度和形象 为确保隧道施工质量、安全和进度， 采用TSP方法对隧道进行超前地质预报工作 应用现场 安装接收单元（检波器） 数据采集 ●实例分析之一 —破碎带情况— ■DFYK隧道上行线  K256+281～K256+131段  TSP预报  REF-FACE：60m 在施工过程中， K256+221掌子面发生坍方，围岩为炭质板岩、破碎。 为了治理，采用TSP探测，深度偏移剖面K256+221～216段明显反映出岩层破碎的特征，破碎带在K256+216处结束。治理验证，结果与预报完全吻合。  破碎区 K256+281 K256+131 预报的地质剖面 破碎区 破碎