国内外隧道超前预报技术评析与推介

国内外的隧道地质超前预报技术正在发展之中,目前应用的负视速度法,水平剖面法,TSP、TGP等技术,由于观测方式和资料处理方法比较简单,不能准确确定掌子面前方围岩的波速,从而致使地质界面定位不准确,围岩工程类别划分缺乏依据,亟待改进.TRT与TST技术采用空间观测方式和偏移成像方法,技术比较先进,能解决了掌子面前方围岩速度结构可靠分析的问题,实现了隧道围岩地质结构的精确成像,适合复杂地质条件下的地质超前预报应用.目前的超前预报过于依赖地震方法,实际上地震方法对于解决构造问题比较有效,解决含水性问题不如电磁方法,高密度电法和瞬变电磁方法在超前预报领域会有广阔的应用前景.实际预报工作中要取得好的预报结果,必须提倡综合方法,提倡地质分析与工程物探相结合,地震方法与地磁方法相结合,共同解决不良地质构造、含水构造、含瓦斯气构造的超前预报问题.     

TSP\|203在大支坪隧道超前预报中的应用

现代工程等级在不断提高，隧道地质环境越来越复杂，隧道越来越长，隧道地质超前预报在隧道的开挖中的作用更加凸显，如何选择有效的预报措施对隧道开挖中人员、设备的安全和隧道洞室的支护具有重要的意义. TSP203是用地震原理对隧道进行探测的仪器，该系统高度从数据采集、处理实现高度智能化.本次使用此仪器对大支坪隧道横洞掌子面HDK0+064里程处进行预报，结合实际开挖，证实了预报的可行性和准确性.     

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.     

高压富水区隧道超前地质预报应用研究

隧道施工过程中,经常遇到突水、突泥和坍塌等无法预料的地质灾害,给施工安全带来了重大灾难和无法估计的经济损失,为了保证隧道施工安全,对不良地质体的发育情况进行准确及时的超前预报,是当前隧道设计与施工中亟待研究与解决的关键问题.详细介绍了TSP-203超前预测预报原理及方法,针对渝宜高速公路某隧道复杂的地质条件,在施工过程中进行了超前地质预测预报,并对预报结果进行了较为详细的处理和分析,同时根据隧道施工现场高压区富水层等地质情况,对隧道外水荷载计算方法和衬砌设计结构进行了分析.结果表明,预报成果与实际情况基本吻合,有效地指导了隧道施工.     

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.     

反射波超前成像预报系统及其应用

矿山及煤矿井巷工程建设需要超前探测技术的有力支持,目前使用的超前反射波探测技术需进一步发展.本文提出了巷道掘进条件下有限空间三维反射波数据采集系统及其现场工作技术方法,形成了一套具有自主知识产权适用于矿山巷道掘进地质条件的反射波超前成像预报技术系统,包括现场硬件系统和处理软件.并应用实际生产中,为矿山、隧道、地铁等地下工程提供了有力的技术保障.     

TSP在隧道超前地质预报的应用研究

由于隧道施工经常遇到严重的地质灾害,施工前进行超前地质预报是十分必要的。本文介绍了TSP超前地质预报系统的技术特点和基本原理,结合工程实例探讨了在使用TSP过程中的一些技术问题。结果显示利用工程地质调查结论可以确定合理的探测方案和提高TSP的预报精度。     

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.     

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.     

TSP\|203在隧道超前预报中的应用

TSP\|203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100 m左右围岩地质体的性质、位置和规模,并可推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.本文对TSP\|203系统、工作原理、数据采集及资料解释方面做了系统的阐述.     

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.     

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。     

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.     

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.     

TST隧道地震CT地质超前预报技术及应用

国内外的隧道地质超前预报技术正在发展之中,4目前应用的负视速度法,水平剖面法,TSP技术等,由于观测方式和资料处理方法比较简单,不能准确确定掌子面前方围岩的波速,从而致使地质界面定位不准确,围岩工程类别划分缺乏依据,亟待改进。本文提出的TST技术采用空间观测方式,资料处理方法采用偏移成像和走时反演成像,解决了掌子面前方围岩速度结构的分析问题,实现了隧道围岩地质结构的精确成像,适合复杂地质条件下的地质超前预报应用。     

反射地震零偏移距逆时偏移方法用于隧道超前预报

为了高效快速地采集到隧道开挖前方的反射地震数据并提供实时的隧道前方地质超前预报,本文提出一种基于波动方程逆时偏移原理的隧道地质超前预报方法.为了获得与该超前预报方法相适应的地震数据,本文还提出适用于隧道内有限空间环境下的PMZO（Plus Minus Zero Offset）反射地震采集方案.本研究根据理论地震记录分析了隧道中零偏移距地震记录反射波的时距关系和振幅特征,讨论了隧道中地震记录的解释方法,利用含多条断层破碎带的地质模型,模拟了基于逆时偏移算法的实时隧道地质超前预报.数值计算结果证明,PMZO数据采集方案以及逆时偏移算法可以获得隧道开挖前方地质构造的准确成像.     

水工隧洞综合超前地质预报应用对比研究

近年来,一大批大型水利水电工程正在或即将投入建设,这些工程中存在大量长大隧洞和特大型地下厂房(硐室群),在施工过程中常常伴随着突水突泥、塌方、岩爆等安全事故风险.针对目前对常用的隧洞超前地质预报方法缺乏系统的适应性研究的问题,首次将国内外常用的8种超前预报技术针对同一个探测对象开展了现场试验研究工作,并分析对比了各种物探方法的探测效果.本文创新地提出了同心圆等炮检距垂直反射法观测系统,同时开展了电火花震源适应性试验研究工作.     

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     

隧道地质超前预报研究进展

隧道地质超前预报是工程地球物理研究中的疑难问题之一。目前应用的工程地质推断、地质雷达探测是、反射地震负视速度法、TSP和TRT技术有一定的效果,但在目标判别、定位和岩体工程分类的可靠性方面还需要改进。     

TSP预报隧道不良地质体应用研究

TSP(tunnel seismic prediction)数据采集质量是保证超前预报准确性的前提条件,为此在前人基础上进一步归纳总结了TSP数据采集应注意的问题,主要分析了炮孔、接收孔以及炮孔-接收孔关系等对TSP数据采集的影响.TSP对预报不良地质体具有良好的效果,本文分别列举了TSP对溶洞、松散破碎带以及软夹层等成功预报案例.通过对比TSP解译结果与隧道开挖实际地质情况发现,相同的岩石特性曲线,对应着不同的地质情况,有的地质情况可能存在重大安全隐患,而通过对该类曲线的分析总结为TSP结果解译提供参考和经验累积,有助于提高解译准确性.