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。     

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     

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.     

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在隧道工程施工中的常见干扰和对岩体裂隙水及软弱夹层等的预报研究

针对TSP在隧道工程施工探测中可能遇到的常见干扰和典型不良地质体,探讨了常见干扰的成因及其对资料解释的影响,确定干扰信息在原始数据上的反映,并分别对由于震源和接收器等引起的典型质量不佳数据进行分析,提出TSP在采集数据过程中避开干扰的注意事项.列举两个工程实例,分别介绍了TSP对岩体裂隙水、软弱夹层等不良地质体的预报研究,通过分析其典型围岩力学参数成果图、纵波偏移剖面图和2D成果图等特征,依此推断出隧道开挖掌子面前方潜在不良地质体的类型以及位置、构造走向等空间分布特征.该结果与实际开挖揭示的不良地质体的分布范围基本一致,验证了TSP在预报隧道常见不良地质体的可行性和有效性.通过总结分析常见TSP干扰的成因和典型不良地质体TSP成果图,有助于为物探工作者对复杂地质体进行更精确地解释提供参考,确保隧道施工安全.     

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.     

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.     

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。     

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.     

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.     

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.     

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.     

高分辨电磁法在B隧道勘查中的应用

本文介绍了在B隧道勘查中应用高分辨电磁成像技术探测隐伏构造的一个成功实例。数据采集采用高频电磁成像系统（STRATAGEM EH4，频率范围从1Hz到90kHz）。野外采集正交的电磁场分量，从地磁成像剖面中提取目标体有关电磁学信息。为获取高质量的采集数据，野外采用包含天然场源和全张量可控源的混合场源。B隧道坐落在位于中国中部的湖北省的西部，隧道埋深不到200m，但区域地质作用导致它的地质机构十分复杂。第一次勘查过程中，勘探人员误把一个脱落体的露头当成基岩面，施工过程中出现了冒顶。第二次勘探时采用高分辨电磁法和折射地震法，这次勘探找到了隐伏的基岩面和一个隐伏断裂。勘探结果与后来隧道挖掘揭示的构造吻合。     

坑道直流电阻率超前聚焦探测新方法研究

研究和提出了一种坑道直流电阻率超前聚焦探测新方法.该方法通过在掌子面上设立不同功能的环状电极组,使一次场电流具有像探照灯一样的聚焦功能,可有效探测坑道掘进前方不良地质体的存在,达到超前预报的目的.本文首先介绍了直流电阻率超前聚焦探测的基本原理,并给出了两种聚焦观测方式.为了验证所提方法的可行性,通过轴对称电性介质二维异常电位有限元数值模拟方法,对聚焦观测条件下几例坑道模型进行了模拟计算.结果表明,该方法对异常反映明显,可进行即时解释,建议在坑道超前预报中逐步推广使用.     

Application of Multi-Criteria Decision Analysis to Geoelectric and Geologic Parameters for Spatial Prediction of Groundwater Resources Potential and Aquifer Evaluation

Prediction of groundwater resources potential is a spatial decision problem that involves a set of multiple evaluation parameters. In order to produce a groundwater resources potential prediction model of higher reliability and precision in a given study area, the effects of all the important parameters that can contribute to the groundwater occurrence in the area must be integrated. However, the methodology of integrating these parameters such that the relative importance of each is reflected is still a challenge that has not been efficiently handled. In this study, the principle of multi-criteria decision analysis in the context of the analytical hierarchy process is proposed as a technique that can yield a prediction model of higher reliability and precision. The proposed technique was applied to geoelectric and geologic parameters, derived from the results of the interpretation of 2D resistivity imaging data acquired from the study area. The advantage of the proposed technique is that it reduces bias in decision making. The main objective of the study is to produce groundwater potential map for the area. Furthermore, an attempt was also made in the study to characterize the aquifer of the area by estimating the Dar-Zarrouk parameters, using the integration of borehole and 2D resistivity data. The success rate (accuracy) of the prediction was established to be 80 %. Furthermore, the regression line fitted to the aquifer transmissivity and transverse resistance data shows linear relationship with a high regression coefficient of 0.79. The prediction success rate obtained showed that the method proposed in this study is reliable, accurate, and an improved technique of integrating multiple parameters for holistic evaluation of groundwater resources.     

An automatic method for data processing of seismic data in tunneling

We present a new method for the prediction of the discontinuities and lithological variations ahead of the tunnel face. The automatic procedure is applied to data collected by seismic reflection surveys, with the sources and sensors located along the tunnel. The method allows: i) to estimate an average value of the wave velocity; ii) to detect the discontinuities for each source point; and iii) to analyze and plot the number of superposing estimates for each node of the domain. The final result can be interpreted as the probability to detect a discontinuity at a certain distance from the tunnel face. The method automatically estimates the peaks in the seismograms that can be related to a reflection. On the base of this process, the method only requires the source–receiver geometry and the data acquisition parameters. The procedure has been tested on synthetic and real data coming from a seismic survey on a tunnel under construction. The results indicate that the method runs very fast and it is reliable in the identification of lithological changes and discontinuities, up to more than 100 m ahead of the tunnel face.