TGP超前预报数据采集关键技术研究

近年来,国内外隧道建设向更深、更长、更大的方向发展,为减小隧道建设过程中突水突泥、塌方等地质危害带来的影响,隧道超前地质预报工作至关重要,TGP超前预报技术则作为国内技术最先进、运用最广泛的代表之一.本文针对TGP数据采集过程中可能导致地震数据质量较差的因素,通过理论分析、正演模拟、工程应用等研究方法,对TGP超前预报数据采集关键技术开展了相关研究工作.最终归纳出了一套适用于大多数隧道工程的TGP超前预报数据采集工作指南,有助于提高TGP预报精度,保障隧道施工安全.     

超前地质预报在隧道V型浅埋段的应用研究

为进一步准确预测隧道V型浅埋段的地质情况,防止塌方、冒顶等事故的发生。需要对其掌子面进行超前地质预报.在隧道V型浅埋段超前地质预报中,首先对其地质模型进行分类,分析不同地质模型中能量的吸收、衰减规律,以及反射、透射等弹性波的传播规律;然后再对实际采集的TSP数据进行分析处理。提取主要强能量的反射界面,通过对该界面位置及属性的分析,定性确定其地质类型;最后结合TSP反演成果中的重要参数,对其地质情况进行详细的分析.该超前地质预报方法在拉日铁路桌隧道V型浅埋段的应用中,其预测边界与实际开挖误差仅3 m.该分析思路值得在今后的超前地质预报工作中进一步的推广和更深入的研究.     

南水北调西线隧道中隐伏断层超前预报研究

南水北调调西线工程线路地层倾角陡、沟谷纵横、地质构造复杂、隧道长,埋深大,同时要对1000 m以内的构造、岩溶、岩层划分等进行地质超前预报,利用以往的超前预报方法无法满足工程施工的要求.对于深长埋隧道断层的施工地质超前预报,本文使用CSAMT法探测技术,并进行了近场校正、各向异性校正、静态校正、分辨能力校正和联合反演等手段,进行了实际探测和对比分析,并取得了较好的探测效果.     

综合地质预报技术在岩溶区隧道施工中的应用

通过对地质分析法、地质雷达、红外探测,超前水平钻孔等超前地质预报技术在某隧道中岩溶预报中的应用研究,对比分析几种地质预报技术的特点,得到由多种预报手段综合而成的预报系统的实用性以及在指导施工方面的作用优于单一地质预报方法的结论,并对照实际开挖情况提出针对岩溶地质条件的施工建议.     

CT技术在隧道施工地质预测中的应用前景(摘要)

在隧道施工中,由于地质条件的突变如塌方、突水、突泥,给施工造成很大困难与损失,并且危及人身安全,影响工程顺利进行。隧道地质勘察技术难度很大,通常只能从宏观角度探测大体情况,往往与实际开挖出入较大。如果能在施工过程中,经常在掌子面超前测出可能出现的不良地质现象,及时采取措施,可避免出现重大地质事故。     

页岩发育区浅埋隧道超前地质预报方法研究

以页岩的不良工程性质和围岩分级依据为基础，探讨公路隧道页岩浅埋段的超前地质预报方法的优化组合.通过比较国内外现有的各种超前地质预报方法的优缺点，提出了以TSP法和双频激电法为主、根据工程项目的等级适当考虑采用探地雷达作为补充的一套组合方案.而在某些特别复杂地段建议采用水平钻探加以验证.应用这套方案在常（德）—张（家界）高速公路第十合同段的关口垭隧道进行了一次科研试验，对预报结果进行详细的处理和分析后，给施工单位提出了相应的施工建议.后期的跟踪调查结果表明，试验成果与实际情况基本吻合，给予了施工正确的指导，达到了试验目的.     

南水北调西线工程深埋隧道地质超前预报系统研究的思考

深埋长隧道是南水北调西线工程施工中的难点,隧道地质超前地质预报可分为施工前地质预报和施工阶段地质预报,目前施工前地质预报应用的可控源音频大地电磁法及施工阶段应用的地质雷达、TSP、红外辐射测温技术有一定的效果,但是针对南水北调西线工程这样复杂的岩层,必须对现有的预报方法进行改进.     

我国隧道地质超前预报技术述评

隧道地质超前预报在隧道施工开挖中起着关键性作用，同时也是工程地球物理界所面临的一大技术难题.本文回顾了我国主要隧道地质超前预报技术（隧道地震预报系统、水平声波剖面法、陆地声纳法、地质雷达法、红外探水法、超前钻探法和超前平导法）的历史，介绍了它们近年来的研究进展；分析了其现状及在几何结构成像、物性结构反演成像和复杂地质体结构探测中存在的不足；指出了当前亟待解决的基础理论研究、正反演研究、多参数综合利用、建立三维可视化的预测预警系统等问题并提出了解决这些问题的基本设想.     

探地雷达用于隧道超前地质预报中数值模拟研究

隧道地质超前预报在隧道工程施工中有着重要的作用,探地雷达法(GPR)作为隧道地质超前预报方法之一,具有探测对施工干扰小、探测效率高的优点,但在图像解译和探测的深度方面存在不足.本文分析GPRMAX正演模拟的基础理论,并讨论了二维有限差分法(FDTD)基本参数的选取,对隧道前方的不良地质体进行正演数值模拟,得到不同地质体的反射图像特征,并结合工程实例,说明该正演模拟能够指导解译工作.     

人工地震反射法在超前地质预报中的应用

超前地质预报关系到隧道施工的安全和进度。实践表明,采用基于人工地震反射法的TSP203超前预报系统(以下简称TSP203系统),并结合其它探测手段的综合预报方案能较好的实现超前地质预报,并可兼顾隧道施工特点和成本。文中介绍了TSP203系统的基本工作原理,并通过该系统在大瑶山铁路隧道的应用实例,说明该系统在复杂地质条件下的具体应用情况。结合多年现场实际操作经验着重分析了预报误差产生的主要原因:客观上由于岩性和构造面本身的复杂性以及TSP203系统的局限性,该系统探测与隧道轴向大角度相交的近平面状的结构面较适合,小角度或者平行结构面则不适合,探测溶洞和地下水有较大难度;主观上与操作人员的运用水平密切相关。提出了提高数据采集精度以及结合实际地质情况和其它物探方法提高对反射体解释能力的建议     

南水北调西线千米深长隧洞围岩构造地球物理勘探

2004年对南水北调引水隧洞西线一期工程中玛柯河－贾曲段20 km深埋长隧洞进行了地质结构面、岩性特征、赋水性等地球物理勘探、工程地质勘查，并进行综合解释以查清勘探区影响引水隧洞工程建设的不良地质体和不良地质构造.本文介绍了CSAMT法隧洞勘探的特点、资料采集的过程及应特别注意的复杂地形资料处理技术，结合其他补充物探手段及地面工程地质勘察结果对20 km深埋长隧洞围岩介质的结构特征进行了解释，指出了可能影响工程的断层、破碎带及异常区     

Forward modelling and imaging of ground‐penetrating radar in tunnel ahead geological prospecting

Adverse geologies are often encountered during tunnel construction, which could seriously endanger the construction. To ensure the safety, it is essential to detect adverse geologies and their water‐bearing situation ahead the tunnel face. Ground‐penetrating radar is a suitable instrument, but the accurate interpretation of its detection results is difficult. In this paper, at first, an improved back projection imaging algorithm is proposed, which can make reflection waves closer to the real geological boundaries with few artificial clutters. And then, forward modelling of ground‐penetrating radar is carried out for typical adverse geologies, such as karst caves, faults, fractured rock masses, fracture network, and water‐bearing body. Their corresponding response features are obtained, accumulating experience for geological interpretation. The above two methods provide the basis for target identification and geological interpretation. In the last part, the application of the above two methods in several engineering cases are given, and their effectiveness is verified.     

引洮工程15~#饱和黄土隧洞主要病害及防治措施

以甘肃省引洮工程总干渠15#引水隧洞施工实践为例,分析了隧洞所在标段饱和黄土的主要工程地质条件,着重研究了在隧洞施工过程中遇到的围岩塌方、拱架变形、涌水等不良地质现象并提出了预防和处理措施,并且通过对桩号为105+166安装的围岩变形观测试验数据分析得到了饱和黄土隧洞变形的一般规律,为施工中何时进行二次支护提供科学的依据。     

TSP-203系统数据采集的改进方案

TSP-203系统（Tunnel Seismic Prediction System）是针对复杂地质条件设置的隧道挖掘超前地质预报系统，目前广泛应用.该系统从数据采集、处理和成果评估高度智能化，采用该系统可以预报隧道工作面前方至少100m围岩地质体的性质、位置和规模,并可算出其岩石物理力学参数，为确定合理的支护参数提供依据，提高了隧道施工安全和质量.本文针对TSP-203系统的野外工程中遇到的精度和勘探成本问题，根据石油地震勘探的理论方法，考虑系统观测的激发和接收两大因素，提出系统数据采集的改进方法：1）在信号激发方面提出组和爆炸方法；2）在针对信号接受方面提出传感器新的安装改进方法.     

两明挖隧道基坑先后开挖对其下地铁隧道的影响评价

基坑开挖会对下卧运营地铁隧道的围岩应力造成重分布,进而可能引发隧道结构产生变形及内力变化,影响地铁隧道的正常运行。故一个合理的施工方案以及充足的保护措施对基坑开挖和隧道保护显得尤为重要。以广州某工程为例,利用有限元软件Midas GTS模拟实际施工工况,动态分析了两明挖隧道基坑先后开挖对其下卧地铁5号线隧道的影响。分析结果表明:两明挖隧道基坑先后开挖所引起的叠加效应会对地铁5号线隧道结构造成影响,但应力变化量均很小,不足以对地铁隧道的结构安全性造成影响。其分析成果可为优化设计和施工提供有益的参考,为类似工程提供借鉴。     

TSP 203在云南元磨高速公路隧道超前地质预报中的应用

TSP203系统是瑞士Amberg工程技术公司最新研制并拥有专利的隧道地震探测仪，专门为隧道超前地质预报而设计的。该系统从数据采集、处理和成果评估高度智能化。采用该系统可以预报隧道工作面前方至少100m围岩地质体的性质、位置和规模，并可算出其岩石物理力学参数，为确定合理的支护参数提供依据，确保隧道施工安全和质量。本文是TSP203系统在云南元磨高速公路隧道超前地质预报中的应用实例。