TSP24隧道超前地质预报系统及其应用.pdfVIP

第31卷第4期 华北地震科学 V01-31，No．4 2013年12月 SCIENCES Dec．，2013 NORTHCHINAEARTHQUAKE TS P24隧道超前地质预报系统及其应用 雷亚妮1，杜立志孙，张晓培2，冯国磊3，史彦照3 (1．青岛骄鹏工程技术研究所有限公司，山东青岛266023；2．吉林大学建设工程学院长春130026； 3．河北道桥工程检测有限公司，石家庄050021) 摘要：介绍TSP24超前探测系统及应用该系统进行超前地质预报的原理，在山西某隧道实地布设该系统，取得探测 资料，通过波场分离来自掌子面前方地质界面的反射波，有效提取后，利用射线追踪、速度扫描以及Kichihoff偏移 成像方法对界面在三维空间成像，结果显示：(1)岩体弹性波速度明显降低，深度偏移图像中反射波的能量较强，且 围岩的速度变化较剧烈；(2)剪切波偏移图像中反射能量强，且反射界面较多，纵横波速度比增加，据此推断该里程 段内岩体较破碎，裂隙发育，围岩整体稳定性较差，易发生塌落；同时岩体内含水量较大，发生涌突水可能性较大。 开挖过程中采取了处理措施，有效地避免了突水事故的发生。 关键词：TSP24；隧道；超前预报 中图分类号：P628．5 文献标志码：A 文章编号：1003—1375(2013)04一0041一06 O 引言 1 TSP超前探测系统 隧道施工地质超前预报，就是利用一定的技术 1．1 TSP24系统组成及特点 手段，收集隧道所在岩土体的有关资料，并运用相应 的理论和规律进行分析、研究，从而对施工掌子面前 主机、TSP24HUB集线器、启爆器、加速度型传感 方岩体情况、不良地质体的空间位置及成灾可能性 器、速度型传感器等主要部件组成。主机采用高精 dB，最高 做出预报和解释[1_2]。地球物理方法因施工快，探度真24位模数转换器，其动态范围为132 M，具有速 测距离远而备受青睐。其中基于地震波原理的预报 采样率为25“m，采样点数最大可达32 系统最具有代表性，该技术预测距离比较远，预报隧 度信号和加速度信号双模式可选，内置24个记录通 道掘进方向上的地质构造、结构面准确。20世纪90道，可同时接收8个三分量传感器的数据。 Tech— 年代初，瑞士AMT(AmebergMeasuring nique)公司开发了基于反射地震波原理的TSP (TunnelSeismic Prediction)技术，该技术利用不同 震源在同一地震道上的反射波走时预测不连续介质 的存在[3]。由于采用加速度传感器，其安装条件和 耦合要求较高，因此其施工成本很高，本文采用的 TSP24系统(GeoPen公司生产)，具有速度型传感 器和加速度型传感器2类信号接收通道，选择性更 强。并且可同时布置8个三分量速度型传感器，接 (①TSP24接收主机；②TSP24HUB集线器；③爆炸机； 收信号丰富，数据处理时利用有限孔径Kirchoff深 ④加速度型传感器；⑤速度型传感器) 度偏移技术进行空间反射界面的提取[4]，该系统已 图1 TSP24超前预报系统组成 在安徽高速公路隧道以及宜万线铁路隧道等多个工 程得到了广泛的应用，取得了较好的预