浅析超前地质预报应用与研究

邢 野

(贵阳交通工程监理站)

浅析超前地质预报应用与研究

邢 野

(贵阳交通工程监理站)

根据乌鞘岭隧道8#斜井地质超前预报的应用情况，介绍隧道在复杂地质条件下TSB203的应用技术。

超前地质预报;隧道施工;应用

在隧道施工中，某些隧道埋深较大地质钻孔勘察费工费时而时间紧迫因而在施工前没有详细的地质勘察资料，在施工中由于地质条件复杂极可能出现断层、破碎带、软弱地层等不良地质段或突然的涌水涌泥、围岩失稳等地质灾害，使得施工难度大大加大甚至造成重大的人员伤亡和经济损失。怎样预防和避免掘进过程中这一系列事件的发生了。我们通过地质超前预报，就能了解前方围岩变化情况，并根据围岩变化情况及时调整一些支护参数，做到超前思考，提前安排，为施工组织管理、地质灾害防治提供依据，准确地指导施工队伍安全高效施工，从而达到保证工期和质量，提高经济效益的目的。以下以乌鞘岭隧道8#斜井为例简述超前地质预报的应用技术。

1 8#斜井工程概述

乌鞘岭隧道位于甘肃省天祝县和古浪县境内，是兰新线兰州至武威段增建第二线打柴沟车站至龙沟车站之间的一座特长隧道，全长20 050 m，是目前国内最长的铁路隧道。8#斜井全长2 773.76 m，正洞设计为两座单线隧道我部承担左线正洞施工1 235 m、右线1 510 m施工任务。两座隧道线路纵坡相同，主要为11‰的下坡。乌鞘岭为高山区，地形起伏，志留系下统板岩夹千枚岩，三叠系砂岩、志留系变质砂岩等岩性错综复杂，受构造影响严重，岩体产状多变，节理、裂隙发育。有“地质博物馆”之称，而由于埋深较大(达1 100 m)工期又紧，施工前对于斜井无详尽的地质资料。

2 TSP203系统应用原理

TSP203地质超前预报系统是由瑞士安伯格测量技术公司研发的新一代超前地质预报系统，同由接收单元、记录单元及附件和引爆设备三大部分组成，利用波的反射原理进行地质预报。预报时，通过爆破产生地震波，地震波在隧洞中的岩体内传播，当遇到一地震界面时，如断层、破碎带、溶洞，大的节理面等，一部分地震波就被反射间回来，反射波经过一段时间后到达传感器被记录仪接收，然后经专门的分析软件进行处理，就得到清晰的反射波图像。通过对反射波特征的分析，如发射与反射之间的时间差、相位差、反射信号强弱、纵波与横波的比率等，并结合区域地质资料、跟踪观测地质资料就可以确定隧洞前方及周围区域地质构造的位置和特性。

3 应用实例

下面以8#斜井工区斜1+780～+580段为例，预报长度200 m。测试前先提前在距地面约1.0～1.5 m高的单侧边墙上，按水平线位置、间距1.5 m、孔深1.50 m、孔径35～38 mm、下倾15°～20°的标准钻24个炮孔，最后一个炮孔距掌子面1 m左右。两只高精度传感器对称布置于距掌子面约58 m处的两侧边墙上，其孔深2.0 m、孔径42～45 mm、上倾5°～10°。将已钻好的炮孔的孔深、倾角、间距测量出来，并作好记录，以备数据处理时用。

爆破采集数据使用硝胺炸药，零延时电雷管，各炮孔装药后，按顺序逐个引爆，并由仪器记录下各道信号。在数据采集过程中，根据反射波信号能量的强弱，随时对药量进行调整。数据采集时，为减少噪声对采集数据的影响，工区内应停止其它施工作业，尤其是针对岩体的作业。

预报成果通过分析处理软件对原始数据处理后，由软件直接提供的一些有关地质情况发生变化的位置、该位置的岩性参数等信息。通过对原始数据的分析处理，在掌子面前方200 m内探测出六个较为明显的反射界面，它们可能是岩性发生变化的分界面。

反射面岩性参数见表1;波速、泊松比、密度曲线和反射面二维图见图1。

表1 反射面岩性参数表

图1 波速、泊松比、密度曲线和反射面二维图

4 预报结论与实际情况对比

通过对掌子面前方200 m范围内围岩的岩性参数，如波速、泊松比、密度等进行分析，结合数据处理后的二维、三维图和掌子面地质观测的信息得出结论与实际情况对比如下:

表2 超前预报与实际情况对比表

续表2

5 结论与体会

(1)于地质复杂，岩性交错地段，岩性的级别判断不够准确。

(2)于裂隙发育，裂隙水丰富地段分辩不准，不能准确定位水量大小及位置。

(3)采集数据的过程中，药量多少、灌水程度及炮孔施钻角度、位置等对数据采集的精度均有不同程度的影响。

(4)于最后的预报分析只有同当地区域地质资料及物探等一些取得的资料对比分析，才能取得更为准确的地质资料。

U445.7

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1008－3383(2014)04－0069－01

2014－01－25