关于地质雷达和TSP法在隧道超前地质预报中的应用

摘 要：关于地质雷达和TSP法在隧道超前地质预报中的应用分析，首先需要对地质雷达技术、TSP法应用进行分析。超前地质预报是地质工程学中重要的内容，我国对此内容研究有了很长时间，并且得到一定的成果，可以有效应用到各种地质工程建设中。随着铁路和公路的持续完善，隧道的长度也会随着增加，同时出现很多地质问题，出现各种工程安全事故，所以地質雷达和TSP法已经被应用在隧道超前地质预报中，有效发挥自身价值作用，从而全面阐述地质雷达和TSP法在隧道超前地质预报中的应用重要性。

关键词：地质雷达;TSP法;隧道超前地质;预报应用

1 地质雷达技术概述

目前，我国最先进的电磁波是地质雷达技术得一种，通常应用社会各个领域，这一技术在我国工程检测中取得很好效果。通常在具体实践中，相关工作人员和专家能够更好的掌握该项技术，应用地质雷达对质量进行检测，降低外部环境的干扰，例如;电流干扰和电磁干扰等，都能够起到有效保护作用，从而保证质量的检测结果。同时，在隧道工程质量检测阶段，使用地质雷达，不会对隧道工程的紧密度造成影响。地质雷达的使用是比较简单方便的，同时测量结果具有一定得明确性，最后的检测数据为后期工作奠定良好的基础。总而言之，地质雷达技术的优势，是先进质量检测技术，对隧道工程的质量工作起到很大的作用，完善和解决工作中隐患，进一步地为隧道运营发展创造有利条件。

2 地质雷达技术的应用原理

我国经济水平的提高，社会竞争越来越激烈，需要科学者对技术进行创新，在一定程度上推动中国工程的发展，同时采用相应检测技术，建筑质量得到保证。但是在这个阶段，很多建筑工程的质量检测，都需要对工程地理信息进行检测和处理，为后期工作做好铺垫。基于此，我国的检测手段不完善，对隧道工程质量造成很严重的影响。地质雷达是一种先进技术，在施工阶段，能够及时的发现隧道地下障碍物，及时解决问题，提高工程质量。地质雷达技术应用在稳定性差的地区，不仅保证工作人员的安全性，同时还能提高工程进度。目前，此项技术的质量检测，很大程度上推动我国铁路和公路隧道建设工作发展，长时间该项技术受到地质工程界青睐[1]。

3 TSP法探测应用原理

对于TSP法技术的研究，是一种非常先进的技术，多次应用在地质工程中，这种技术类似于VSP地震多波反射波法，同时也是一种专门为隧道超前地质预报所设计的技术，全面提高隧道工程施工效率和质量，TSP法技术在指定的震源点，并且采用小量的炸药进行激发，所产生地震波主要是以球面波的形式，在岩石中进行传播。通常在传播的过程中，一部分波被反射回来，采用高地震检波器所接受，另外一部分经过折射，继续前行，以此说明，反射信号的传播时间和截面距离成正比关系，反射信号的强度与截面性质也具有非常密切的联系，为直接测量提供方便。在探测阶段，需要选定隧道侧壁上，最好布置24个爆破孔，保证每个爆破孔之间的间隔，依次排序。保证每个检波器孔控制在10米到15米左右，隧道侧壁上各设一个。进行预报时，在爆破探测孔中装设小量炸药，通过逐个引爆，产生地震波反射到检测波器中，接受点的检波器将反射数据传输，并做到记录储存起来，在利用其他软件对数据进行处理，得到前方地质情况。

4 TSP法数据处理

TSP数据处理的过程中，会涉及很多参数设置，很多工程量表明，TSP预报成果具有一定的准确性，但是有影响TSP预报成果的精确性，一种是带通滤波。带通滤波，TSP预报技术的实质是利用地震波反射的方法，主要对前方围岩进行地质勘探。地震反射波中，包含有效波，也包含干扰波。在实施阶段，要想除去干扰波信号，获得准确分析结果，在带通滤波过程中，最好不要采用缺省值，按照低切，高通，低通和高切等参数进行拾取[2]。在隧道内的干扰波通过炸药源和周围施工，出现微振动波。为了从频率域去除这两种干扰波，需要对其频谱特征进行掌握，如图1。

由图1得出，面波频谱的峰值低于有效波，微振动波的频谱比较宽，降低峰值。根据以上波场频谱特征表述，波滤的目的就是要压制面波及微振动波等干扰波，从而突出有效波。

5 裂隙密集带展开的地质探测

通常在隧道工程开展阶段，一定要注意一些问题，很多隧道当中，会有一部分软弱夹层和断层带，在一定程度上会形成裂缝的问题，因而在施工过程中，需要重视多个方面进行考虑和应对。隧道夹层和断层分布不规律的，本身成本有很大差异性，分布也是非常不均匀的，对周围围岩有着很大差距。遇到这个问题，首先是通过应用地质雷达技术，进行更严谨地探测，如果裂缝出现表面的雷达电磁波，这一界面将会迅速形成很强烈的反射波，进而被迅速检测到，呈现出详细的情况。如果裂缝当中，出现一部分不均匀填充物，那么会迅速出现各种杂乱无章不稳定的波长，同时还会出现不稳定的情况，这样可以根据实际状况，展开合理性分析，确定当前裂缝密集情况，开展相应的施工工作。

6 地质雷达和TSP法的比较

主要是通过分析比较地质雷达技术和TSP法技术的探测原理，对操作方法进行比较，得出地质雷达和TSP法各自优势和缺点，如图2所示。

TSP的优势具有一定的广泛性，不仅操作简单，预报的范围也比较大，不需要结合工作面，避免对工程进度及质量的影响，还可以提高施工进度以及质量。针对围岩的分析能够清晰明确的预报出，以此证明隧道围岩特性预测是比较准确的，同时还能确定断层带，断层带存在水层等空间位置。比其他预报方式比较，成本低，效率高。主要缺点，就是不能准确对结构面的掌子面具体分布位置进行详细扫描，还会受到环境的影响，操作和数据分析不准确，存在差异性。

地质雷达技术的优点也有很多，在工程实施中，操作灵活简便应用，能够针对不同地区进行探测，而且探测的数据具有准确性，还能够对裂缝等结构面的分布情况进行详细描述，TSP法探测的精度比较高，重点在溶洞，裂缝发育岩体及水体比较敏感。缺点是，探测距离非常短，这样会对探测效率造成影响，从而无法探测出围岩各项参数值，对后期工程造成影响，无法分清围岩的等级。

7 结语

综上所述，需要对地质雷达和TSP法的综合应用进行分析，能够准确判断不良地质发育情况，详细划分围岩等级以及层面分布图，科学合理的施工，才能保证工程顺利实施，避免安全事故的发生。在施工中针对围岩较好的区段，采用TSP法，能够满足预报实际需求，针对不同的地质发育阶段，相关工作人员要结合工作实际情况，采用TSP法结合地质进行全面调查，确定不良地质发育段的基本范围，之后再通过地质雷达技术，掌握掌子面前方30以内的范围，针对不良地质发育位置进行预报，详细划分规模，保证后期施工顺利实施，TSP法长距离预报，把内容进行补充和细化，从而有效的提高预报结果真实性和可靠性。

参考文献

[1]施鹏超，池昌峰，杨永龙，袁丽伟.探地雷达在隧道超前地质预报中的应用[J].西部探矿工程，2019，31（03）：170-172+175.

[2]刘金龙，袁小军，浦琛琛，陈丙辉，吴旭.地质雷达在隧道施工超前地质预报中的应用研究[J].江苏建筑，2019（01）：86-87.

作者简介

李树凯（1987-），汉族，男，山东东营人，工程师，从事岩土工程方面的研究。