综合物探技术在灰岩地区隧洞超前预报中的应用

将TSP、地质雷达技术用于千岛湖配水工程灰岩区隧洞超前预报,简述了两种物探方法的原理,统计了完整性较好的灰岩与砂质岩对应的TSP指标范围,采用有限差分法模拟了地震波在隧洞前方遭遇大型溶洞时的波场特性,总结了岩性变化、溶洞、溶蚀带对应的物探异常规律。结论如下:地质雷达是溶洞、溶蚀带探测较理想的手段,其电磁异常特征表现为反射波振幅强,同相轴错断或呈双曲线状,并伴随一定程度的多次反射,含泥溶腔主频较空腔偏低,但多大于50MHz;同等质量级别下灰岩对应TSP各物理力学指标较粉砂岩或泥质砂岩偏好;大型空腔对应TSP纵波波速、密度及杨氏模量偏低,TSP对小型溶腔或溶蚀带探测敏感度较差,有时仅体现为反射层密集。     

综合物探技术在方解石隧洞段涌水预报中的应用

掌子面前方富水构造是隧洞安全施工的重大隐患,盲目掘进易造成岩体大面积涌渗水,威胁生命财产安全,影响施工进度.将地质雷达与TSP303用于千岛湖配水工程隧洞含水构造超前探测,简述了隧洞地震反射波法探测原理及隧道地震波预报(TSP)观测系统布设方式,模拟了电磁波在含水构造中的传播特性,分析了影响TSP数据采集及处理质量的关键因素,统计了千岛湖引水线路不同质量级别下常见岩性的TSP物理力学指标分布区间,综合物探成果准确反映了掌子面前方不良地质的性质及规模,为后续隧洞施工提供了重要指导.结论如下:炮孔角度向下倾斜以改善炸药的水封效果是提高TSP数据信噪比的关键,反射波拾取过程中最大增益与Q值对TSP预报结果影响大,建议两者在15～25区间取值;相同质量级别下安山岩对应TSP物理力学指标最高,灰岩次之,但较凝灰岩、熔结凝灰岩略高,砂泥质岩最差;含水破碎带与充水方解石结晶洞均对应强振幅、低主频(多大于50 MHz)的电磁异常特性,但前者同相轴错断,后者呈双曲线状,含水构造在TSP成果中表现为视波速、密度及各力学模量值偏低,泊松比偏高.     

千岛湖配水工程隧洞超前预报中的综合物探技术

将TSP、探地雷达及红外探测技术用于千岛湖配水工程隧洞超前预报中,结果如下:TSP对溶洞的探测分辨率低,对岩体破碎区探测效果较好,其异常特征表现为杨氏模量、密度及纵波波速偏低;探地雷达很适合于灰岩区隧洞超前预报,雷达反射剖面呈现强振幅及双曲线状同相轴的区域预示溶洞发育;红外探测受隧洞喷混凝土水化热干扰影响巨大,无法单独用于隧洞地质预报,当围岩质量级别较差时此缺陷尤为明显。     

TSP探测精度分析及其在过江隧洞超前预报中的应用

针对TSP预报工作耗时长、经验依赖性强等问题,以提高TSP探测精度与效率为目标,分析了影响TSP数据采集与处理精度的关键因素,总结了提高TSP探测效率的经验。结合千岛湖配水工程某过江隧洞段地质超前预报工程,在TSP探测分辨率下降的区域开展TSP跟踪预报或地质雷达探测工作,对物探异常区辅以钻探验证。结果表明:岩体完整性差地段的TSP纵波波速、密度及各力学模量值偏低,TSP对破碎带探测较敏感,对基岩裂隙水识别能力相对较弱,纵、横波波速均偏低的区域岩体富水的概率更大;岩体破碎含水区段雷达电磁异常特征表现为反射波振幅强,同相轴错断,主频偏低。综合预报成果发挥了各种预报方法优势互补的作用,为隧洞支护及超前注浆方案的优化提供了重要参考。