综合超前地质预报技术在隧道施工中的应用微探

韩金永

【摘要】文章结合具体的工程案例，以TSP以及地质雷达理论作为研究对象，探究以上技术在隧道工程中的具体运用。文章首先，概述了相关工程内容。其次，阐述了TSP系统以及地质雷达理论。最后，提出了TSP系统和地质雷达在隧道施工中的具体应用。

【关键词】综合超前地质预报技术;隧道施工;应用微探

1、工程简述

以靖那二标段隧道出口为例，隧道出口右洞施工掌子面里程为K56+991，隧道穿越山体垭口，地表有落水洞分部，拱顶距地表埋深约40m。隧道内与落水洞对应的部位极可能发育岩溶，为此采用超前地质预报。近年来，在我国某些区域隧道施工过程中存在一系列的安全隐患，诱发人员伤亡，主要是由于作业人员对隧道围岩特征的认识不够全面导致的，在进行隧道开挖过程中，必须要做好各类灾害类型的分析和预报，使用超前地质预报技术，才能保证施工顺利进行。目前，随着我国科学信息技术不断发展，多种超前地质预报技术在国内隧道时光中被广泛使用，常见的地质预报技术主要有隧道地震预报、也就是TSP法、超前地质预报系统、地质雷达等。在实际施工勘探过程中，以上地质预报技术能满足勘探准确性、高效。即使是在复杂的地质环境中也能广泛使用，不会影响勘探结果 [1]。

2、TSP系统及地质雷达的理论概述

2.1 TSP系统的基本原理

2.1.1  TSP系统

TSP是多分量，高分辨率地震反射法对反射的地震信号进行接收，然后通过数字记录仪放大做好记录输出工作，通过TSP win软件系统进行处理。在进行地震波传输过程中，和正常岩体介质相比，它受到密度和传播弹性波的影响。也就是说，岩体中两侧介质波阻抗差异越大，反射地震波的能力也就越强。

优点：探测预报的距离较远，一般为100米至200米之间，它的分辨率较高。除此之外，具有较高的抗干扰性，在进行隧道施工过程中影响小。

缺点：在该技术使用过程中需要进行配合，钻孔使用工序较为复杂，一般是用放炮方式对信号进行激进。然而，在进行溶洞大小、填充类型、断层位置等各方面探究过程中，它的反应效果不高，精确度较低。

2.1.2 波的类型及传播

一般情况下，地震波主要有两种形式，一是体波，二是面波。体波主要是在整个介质体积内进行有效传播，而面波能顺着介质的表面或者是自由面进行传播。除此之外，体波分为纵波和横波。纵波主要是弹性介质在发生形变过程中形成的波动，主要处于压缩状态。一般情况下，介点处于膨胀的位置，如果发生相互排斥，就会形成稀疏带，或者是膨胀带。对于横波来说，它主要是在切应变状态下弹性介质而形成的波动，最为显著的特点是波传播的方向和质点振动，两者的方向是互相垂直的。

2.2 地质雷达的基本理论

地质雷达技术也是GPR技术，它主要是使用连续扫描电磁波叠加反射曲线。使用阴道掌子面前方的岩体，电磁波反射和传播原理进行工作的，与此同时，还需要对反射脉冲双城进行传播，计算准确距离。一般情况下，它主要是在地质雷达15到30米内进行探测。对于地质雷达技术来说，它属于超前预质地质是一种短距离的预报。然而它的分辨率很高，具有较高的准确性，有利于进行精度较高的预报。值得注意的是，在进行隧道超前预报地质工作中使用地质雷达要做好相应的参数试验，一般情况下，不同岩体电磁波的速度和介电系数如下，表1。

优点：在施工过程中干扰小，进行现场检测过程中使用的时间短，一般为10分钟到30分钟，尤其是在掌子面发生炎性变化过程中，具有较高的识别能力，预报精准度较高。

缺点：该技术使用过程中，它的预报探测距离短，在20米到30米左右，需要对长隧道进行分段预报，容易受到信号干扰。

3、TSP系统与地质雷达在隧道施工中的应用

3.1 TSP系统的数据采集

在使用TSP数据方法过程中，需要按照以下的步骤进行操作，1.需要进行钻孔。通常情况下，需要在隧道内壁设置24个激发孔。如果再进行设置过程中，需要对结构面或者是异常体进行探测，需要在长子面左方位置进行出露。2.需要进行安装检波器。检波器主要由两条数据干探头和钢制套管组成，它能有效地对接收孔进行清理。3.需要进行炸药埋设工作，在进行埋设过程中，需要对个孔洞内的炸药量进行准确计算和记录。做好固定处理，将炸药和雷管所用的炮管放在炮孔到底部，然后进行锚固剂固定。4.做好数据采集工作。在进行系统数据采集过程中，激发炸药到接收地震波信号之间的时间间隔较短，为了降低数据质量对周围环境造成的误差，在炸药埋设完成以后，需要对隧道内的一切工作进行停止，降低环境产生的干扰，完成记录以后，需要一次引爆23个炸药，直到所有的炸药都被引爆。

3.2 地质雷达的数据采集

一般情况下，在进行地质雷达数据采集过程中，需要对主机、天线、传输光线、操控装置四个部分进行全面控制，做好实地勘察工作，需要借助电缆进行发电天线的输送，形成高频的电磁波。然后将短脉冲在介质内进行投射，可能在传递过程中一些电磁波会被折射。这时，可以使用整形放大等技术检测需要的反射信号。

结语：

在进行地质隧道工程建设过程中，由于当地施工环境、地质条件等各个因素的影响，会在施工建设过程中存在一定的偏差。进而，诱发渗水、渗泥等现象，给整个工程埋下安全隐患。因此，在进行工程施工作业过程中，必须要对综合超前地质预报技术进行全面分析，才能在最大范围内保证施工安全、顺利進行。

参考文献：

[1]王立军.综合超前地质预报技术在隧道施工中的应用研究[J].宁夏工程技术，2018，17（4）：355-360.

[2]许亚军.综合超前地质预报技术在林家屋基隧道施工中的应用[J].西部探矿工程，2016，28（6）：191-193.