TSP隧道超前地质预报技术及其3D成果研究与应用

水利水电洞室具有规模大、尺寸大的特点,如果开挖隧洞发育大型不良地质(断层破碎带、溶腔、突水突泥等),则更容易引发大型的安全生产事故,而水电隧洞超前地质预报工作相对薄弱,因此开展水电洞室超前地质工作是一种新的应用和研究。首先介绍了TSP技术的发展现状和基本原理,探讨了影响TSP数据采集的几点关键因素;之后,将TSP方法应用到乌东德水电站的泄洪洞和导流洞中,获得了大尺寸工作面水工洞室超前地质预报结果,并绘制出不良地质体3D空间分布成果。该结果与随后施工开挖揭露出的溶洞以及工作面前方存在的导流洞水体分布基本一致,验证了TSP技术在水电水利地下工程中应用的可行性和有效性,具有一定的应用推广意义。     

隧道超前地质预报中的地质雷达波场特征分析与应用

为提取破碎带、 溶洞等隧道不良地质体的地质雷达剖面特征, 达到提高地质雷达(GPR)隧道超前预报结果准确性的目的, 采用二维时域有限差分法, 设计隧道环境下的水平破碎带、 倾斜破碎带、 空腔溶洞和含水溶洞的4种理论模型, 正演模拟其雷达剖面记录。 通过安江高速公路3个岩溶隧道GPR探测典型实例结果, 证明了本次正演模拟结果的有效性。 研究结果表明: GPR在短距离内识别破碎带、 溶洞等不良地质体的位置和水平发育情况上效果比较明显, 而对于不良地质体垂直发育情况以及倾斜角度方面存在一定的局限性。 因此, 以详细的工作面地质素描为基础, 利用隧道不良地质体雷达剖面特征对实测GPR资料进行分析, 可以获得较好的超前预报结果。     

锤击TSP预报系统在凝灰岩隧洞渗水精细预报中的应用

岩体涌渗水是隧洞施工过程中常见的不良地质现象,易造成安全事故影响施工进度。将锤击激发方式的TSP303系统用于某凝灰岩输水隧洞进行超前地质预报,以重锤直接击打Ⅱ类围岩隧洞壁的方式获得高质量的地震反射数据。TSP成果显示掌子面前方145m范围内岩体波速较高,各项物理力学指标较好,但在104～118m区域横波波速偏低。经开挖验证TSP预报范围内岩体多以Ⅱ类为主,TSP横波速度异常区域岩体多为Ⅲ类,局部存在股状流水,验证了锤击TSP303系统的准确性。研究成果可为非炸药震源形式的超前地质预报工作提供参考。     

隧道工程超前地质预报中的综合物探技术

在隧道超前预报中,由于物探方法的间接性和多解性,单一的物探方法作为超前预报手段往往会出现成果解释的不可靠性,因此必须采用多种物探方法进行综合预报、综合分析、相互印证,才能提高成果的精度。本文通过介绍应用TSP203p lus作为中长距离的宏观控制,地质雷达、BEAM作短距离精确探测,并采取钻孔雷达作进一步预报的综合物探技术的预报体系在隧洞超前地质预报中的成功实例,展示了综合物探技术在隧洞超前预报中的广阔前景。     

综合超前地质灾害预报方法在牟尼沟隧道中的应用

隧道施工过程中有可能出现断层破碎带、富水区、溶洞、软弱夹层带等复杂地质灾害,采用一种超前预报方法其准确性较差。通过研究地质地面调查法、TSP、地质雷达、超前水平钻孔法在牟尼沟隧道的应用并提出相应防治措施,将多种手段有机结合来的方法提高超前预报的精度,来保证施工人员的生命财产安全。     

隧道岩溶区浅层地震及地质雷达综合预报应用研究

岩溶地区地质条件复杂,为了尽量避免冒顶、塌方、突水、涌泥等重大安全事故的发生,常采用超前地质预报技术来排除岩溶地区隧道开挖施工隐患。选用地质雷达法以及TSP法相结合的综合预报法对岩溶区溶洞发育情况进行探测,分析岩溶区获取的实测数据,提取其中的物探成果参数并且采用模糊综合评价法对岩溶不良地质体存在风险评价,结合围岩地质资料及评价结果进行围岩级别划分,可为隧道的安全施工提供有效可靠的指导。     

调水工程富水破碎洞段综合超前地质预报技术

为避免或减小隧洞穿越富水破碎岩体发生突涌水、塌方等造成的危害,提出了基于地质分析、隧道地震预报(TSP)法与超前钻探结合的综合超前预报体系。首先通过地质分析对不良地质进行评估,之后利用TSP法对前方不良地质体进行定位,确认有不良地质构造存在,最后利用超前钻探进行预报。滇中引水工程富水破碎洞段的两个工程实例表明,此预报技术可准确地预测不良地质段以及涌水段位置和规模大小,可帮助工程技术人员及时地制定相对应的预警措施和处理对策,从而减少施工过程中突泥、涌水、塌方等地质灾害出现的概率,保证隧洞安全施工。     

基于电磁波CT技术的德厚水库帷幕地质情况分析

德厚水库工程大部分位于碳酸盐岩地区,岩体破碎带、溶洞、溶隙、溶管等不良地质体发育。通过采用组合频率与非固定观测系统相结合的方法,解决了电磁波CT技术在岩溶地区测试所面临的因孔间距过大导致电磁波穿透介质困难的问题。根据电磁波CT反演的岩体吸收系数剖面编制工区地质解译图,推断工区范围内岩溶、岩体破碎带等不良地质构造发育规模及分布范围,分析德厚水库帷幕地质情况,为保证库盆防渗工程质量发挥作用。     

探地雷达的常见干扰和不良地质体的超前预报在隧道工程中的应用

为了在隧道工程中准确应用探地雷达进行超前预报,针对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译的影响,确定常见的干扰剖面图,并分别对天线耦合干扰和金属物干扰进行举例分析,提出探地雷达在采集数据过程中避开干扰的注意事项。列举3个工程实例,分别介绍了探地雷达对溶洞、断层裂隙水、软弱夹层等不良地质体的预报研究,通过分析其典型雷达剖面图的波形、频率、振幅等特征,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,验证了探地雷达在预报隧道常见不良地质体的可行性和有效性。通过总结分析常见雷达干扰图像和典型不良地质体剖面图,有助于物探工作者对复杂地质体进行更精确地解释,确保隧道施工安全。     

地质雷达在福堂水电站引水隧洞施工超前预报中的应用

在福堂水电站引水隧洞施工中,采用地质雷达预报掌子面前方的不良地质体及相对富水带,根据地质雷达测试和开挖验证的资料,建立起完整岩体、断层破碎带、富水带、岩脉带、裂隙密集带及岩性变化带等典型地质体同雷达图像特征之间的关系。与开挖揭露的地质情况对比表明,地质雷达超前预报达到了较高的准确度。     

EH4在乐滩水库引水灌区碳酸盐岩隧洞勘探中圆滑系数的选定

EH4连续电导率剖面仪自带IMAGEM软件随着圆滑系数取值大小不同,输出的成果也有所差别。为了更好利用EH4探测查明乐滩水库引水灌区碳酸盐岩隧洞段的岩溶发育规律、断层破碎带位置,提高物探解译精度,采用EH4在已知地质异常体开展试验工作,分析异常体大小与埋深比不同的条件下,分别取不同圆滑系数的探测效果,并总结EH4数据处理中选定圆滑系数的规律和方法,同时指出了工作中应予注意的几个问题。     

武汉轨道交通2号线岩溶地段隧道工法研究

武汉地铁2号线虎泉站-光谷广场站区间隧道沿线灰岩分布广泛,岩溶发育,采取钻探、物探等综合勘探技术,查明了岩溶分布特性。在区间隧道施工前,进行了溶洞注浆加固处理;并在此基础上,对区间隧道矿山法、盾构法以及明挖法等工法进行了综合比较,提出了适应本地层条件下的矿山法施工方案,达到了预期的效果,可为类似工程的设计和施工提供借鉴。     

基于TSP物探指标的围岩质量预测研究

为利用TSP各物探指标预测隧道围岩质量,以G575线巴里坤~哈密公路东天山隧道为工程依托,利用灰色关联分析理论,建立了以岩体质量指标修正值作为围岩质量的依据,以9个物探指标为影响因素,采用MATLAB软件对隧道围岩质量的影响因素进行关联排序,确定影响围岩质量的主次因素;再选取高关联度的物探指标,采用灰色关联理论进行围岩质量预测。结果表明,波速、纵横波速比、泊松比、密度为影响隧道围岩稳定性的主控因素;剪切模量、拉梅系数、体积模量、动态杨氏模量、静态杨氏模量为次要因素;围岩质量预测采用波速、纵横波速比、泊松比、密度这4个高关联度的物探指标能准确预测隧道围岩分类。     

综合超前地质预报在大秦岭隧道中的应用

高风险隧道由于其穿越地区的地质条件比较复杂,在施工中容易遭遇断层、褶皱、高地应力、岩溶含水层等不良地质体的破坏,造成围岩失稳、突涌水、岩爆等地质灾害,因此在隧道施工前查明隧道前方的不良地质体,采取合理的支护措施,对保障隧道安全施工十分重要。西成客运专线大秦岭险隧道由于穿越的地区地质条件极其复杂,断层、褶皱、富水带等不良地质体发育,为全线设计、建设的难点和重点区域,被划为高风险隧道。为了保障隧道施工能顺利通过不良地质体区域,大秦岭隧道超前地质预报采用地质编录与物探法(TSP、地质雷达)相结合的综合预报技术,成功地预测了前方的不良地质体,为隧道施工提供了有效指导。     

AGI-T3在输水隧洞超前地质预报中的应用

针对传统超前地质预报设备造价昂贵、占用施工时间长,数据处理复杂等问题,研究一种高效经济的新型地质预报成像系统AGI-T3,将AGI-T3与TSP203plus用于千岛湖配水工程石毛畈主洞岩体完整性探测,阐述了AGI-T3观测系统布设方式、数据处理流程及与TSP203plus的差异,分析了AGI-T3原始数据特性及岩体破碎区对应的AGI-T3异常特征。结果表明:AGI-T3采用绕射扫描叠加与共反射面元叠加(CRS)相结合的偏移技术进行三维成像,从而避免了动静校正带来的误差。AGI-T3采用F-K滤波与负速度对比扫描相结合的方法拾取反射层,一定程度上提高了三维成像的精度。隧洞实际开挖表明,两种地震反射技术均能较好的反映掌子面前方岩体完整性变化特征,破碎岩体对应AGI-T3异常纵波波速偏低、反射层密集或存在强负反射层面,在TSP成果中表现为波速、密度及静态杨氏模量呈现极小值。AGI-T3探测分辨率较TSP203plus偏低,波速曲线与偏移成果局部一致性较差,但其有效预报范围内对波阻抗显著变化的界面探测灵敏度较高,且地震波激发方式多样化。研究成果作为一种便捷型中长距离预报系统有一定的推广价值。     

瞬态面波在引水线路勘察中的应用

瞬态面波勘察方法是近年来发展很快的一种物探方法, 应用于探查覆盖层厚度、基岩埋深等.根据实地地质情况与勘探目的,结合地质资料采用瞬态面波技术能经济、快速、有效地为工程地质勘探提供可靠资料.总结瞬态面波勘察方法在桂中治旱乐滩引水线路的勘探情况,根据该法解释出的波速界面与钻探资料所呈现的岩性差异界面基本吻合,证明该法解决此类地质问题的可行性.     

高层建筑工程地基岩体的质量预测与控制

通过一个高层建筑工程群场地地基岩体的勘测实例，说明：首先，在研究与划分岩体风化程度时，根据弹性波（声波）测试结果，采用岩体的动力参数──纵波速度（Vp）、风化系数（Fn）、完整性系数（I）等指标，结合岩体地质特征和根据有关规范要求，对岩体进行风化分带和软弱、破碎带的划分；其次，通过室内弹性波速测试与静力法岩石试验了解岩体的物理力学性质，并建立岩石动、静参数关系，以便充分利用现场波速测试经济快速、定量直观的优势，为基础持力层的选择及岩体的特性预测提供判据     

物探结合地质调查勘查地下岩溶水的经验和体会

结合在广西大石山区人畜饮水工程大会战中的东兰县、忻城县、宜州市各村屯物探找水的实例,论述了高密度电法、甚低频电磁法和常规电测深法等物探技术,结合地质调查勘查地下岩溶水的可行性和有效性,物探与地质调查有机结合有助于提高找水打井的命中率。