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1、TGP隧道地质超前预报技术隧道地质超前预报技术北京市水电物探研究所北京市水电物探研究所 xxx2021/6/41TGP隧道地质超前预报技术隧道地质超前预报技术一、隧道预报列入工序管理一、隧道预报列入工序管理二、二、TGPTGP超前预报系统通过鉴定超前预报系统通过鉴定三、三、TGPTGP地质预报技术优势地质预报技术优势四、四、TGPTGP地质预报工程实例地质预报工程实例五、结论五、结论2021/6/42隧道工程隧道工程铁路、铁路、公路、公路、水电、水电、国防、国防、地下空间地下空间等项目等项目重要性重要性一，隧道预报列入工序管理一，隧道预报列入工序管理隧道工程的突出重要性2021/6/43桥隧比
2、例桥隧比例超过超过50%50% 隧道工程长度所占比例2021/6/44地质复杂：地质复杂：宜万铁路宜万铁路突水突泥突水突泥施工安全施工安全五爪观隧道暗河五爪观隧道暗河别岩槽隧道突水溶腔别岩槽隧道突水溶腔野三关隧道野三关隧道暗河暗河掌子面突泥掌子面突泥 但是重大的事故，教训非常深刻2021/6/45宜万铁路宜万铁路构造岩溶构造岩溶高压水高压水铁道部：铁道部：超前预报超前预报隧道施工隧道施工 重大教训有效预报重要性-工序管理必要性2021/6/46二、二、TGPTGP超前预报系统通过鉴定超前预报系统通过鉴定研发研发试验试验评审鉴定评审鉴定推向应用推向应用 重新研究地震波预报技术2021/6/47现
3、场试验现场试验 经过现场试验和同类技术对比2021/6/48通过与国外仪器对比试验认为：1，主机性能稳定，达到国际先进水 平，可以替代进口。2，接收器指向灵敏度度，波形完整。3，处理具有对比功能，成果直观。4，测时精度高。5，建议推广使用。2021/6/49三、三、TGPTGP隧道地质预报技术优势隧道地质预报技术优势1 1、原理、原理2 2、仪器采集技术、仪器采集技术3 3、检波器耦合技术、检波器耦合技术4 4、孔中、孔中排列后激发接收系统排列后激发接收系统5 5、重复观测的预报工法、重复观测的预报工法6 6、地震超深炮孔综合工法、地震超深炮孔综合工法7 7、成果可靠检查、成果可靠检查8 8、
4、估算速度干扰波、估算速度干扰波 9 9、地质成果图、地质成果图2021/6/410三、三、TGPTGP隧道地质预报技术优势隧道地质预报技术优势1 1、原理、原理大界面型大界面型 地质：构造带、岩性接触带、规模溶洞地质：构造带、岩性接触带、规模溶洞 条件：界面规模大于波长条件：界面规模大于波长 应用：应用：反射波反射波小界面型小界面型 地质：溶洞、溶腔、孤石等地质：溶洞、溶腔、孤石等 条件：规模小于波长条件：规模小于波长 应用：应用：绕射波绕射波 （波速50005000米/秒，频率1000 Hz1000 Hz，波长为5 5米） 背景：反射波； 优势：增加绕射波波长？2021/6/411反射波适用
5、大界面：断层、岩性、规模岩溶（可接收范围）2021/6/412如何理解可接收范围？地震波反射原理-光学反射可接收范围同2021/6/413接收 O O 炮孔 S1-S24 S1-S24 选定，界面 产状定，反射 在在ABAB段-应用反射波预报2021/6/414C C条件不变界面 BCBC反射 ABAB采集反射波？怎么办怎么办 ？！小界面的状况：反射在AB; BCAB; BC不在观测范围2021/6/415绕射波实现TGPTGP预报反射波绕射波及二者结合 绕射波可观测2021/6/416仪器结构仪器结构-信噪比信噪比TGP206TGP206TSP203TSP203三、三、TGPTGP隧道地质预
6、报技术优势隧道地质预报技术优势 2 2、仪器采集技术、仪器采集技术 背景：分离式-优势：一体机2021/6/417TGP12TGP12型隧道地质超前预报系统型隧道地质超前预报系统TGP12TGP12型产品型产品2021/6/418 TGP206 TGP206 隧道地质超前预报系统隧道地质超前预报系统TGP206TGP206型产品型产品2021/6/419 TSP203TSP203记录记录 TSP203200TSP203200触发方式存在电雷管延迟误差，左图记录首波最大错位6ms，级围岩计算存在5米误差的可能。采集方式：TSP203脉冲触发计时 爆炸-计时之间存在雷管误差2021/6/420误差
7、造成：误差造成：速度误差速度误差距离误差距离误差相位误差相位误差物性误判物性误判 TGP206 TGP206TGP206 TGP206 邻道差1ms后 采集方式：TGPTGP采用回线开路计时， 爆炸-计时同步2021/6/421三、三、TGPTGP隧道地质预报技术优势隧道地质预报技术优势 3 3、检波器、检波器+ +耦合技术耦合技术TGPTGP黄油+贴壁直接岩体 TSPTSP固结+套管+贴管壁间接岩体 背景：TSPTSP数据质量差；优势：TGPTGP信息保真度高灵敏度指向性贴壁经济2021/6/422P P波分量 SHSH波分量 SVSV波分量TGP206TGP206：P P波、SHSH波和S
8、VSV波分辨清晰 同波三分量 指向灵敏度 2021/6/423迄今为止，对应用隧道地震波频率认识错误，应用TGPTGP预报系统得到结论：黄土100100200 Hz200 Hz 软岩 200200400 Hz400 Hz硬岩4004001000Hz1000Hz 坚硬岩100010001500Hz1500Hz符合长距离传播特性2021/6/424TSP套管固结不良或探头与管壁接触不良；存在普遍不固结，套管重复使用，记录中出现高频干扰和套管共振干扰。宜万线曹哲明对TSP203TSP203采集频率多次质疑2021/6/425套管结构与探头贴管壁造成：高频毛刺干扰、共振波、隧道管波。2021/6/42
9、6隧道管波在偏移图中的假象隧道管波在偏移图中的假象成成果果假假象象管波干扰的成果管波干扰的成果去除管波后的成果去除管波后的成果红线后管波假象红线后管波假象去除管波后去除管波后的成果的成果其中隧道管波-偏移成果假象地质误判2021/6/427隧道管波对预报成果的影响隧道管波对预报成果的影响成成果果图图中中的的假假象象为何变化大？管波干扰TSP203 80-100TSP203 80-100米以后速度参数成果2021/6/428三、三、TGPTGP隧道地质预报技术优势隧道地质预报技术优势 4 4、孔中、孔中排列排列后激发的采集系统后激发的采集系统背景：针对其它布置；优势：见后面2021/6/429岩
10、岩溶溶物物理理模模型型研研究究 地地震震波波采采集集效效果果溶洞溶洞岩溶模型：洞经与隧道断面相等4 4 排表示在不同深度接收几种观测系统：孔中激发接收洞壁激发接收模型试验目的： 那种观测有利？排列、孔中接收的地震波模型为甚麽排列+孔中接收？2021/6/430钻钻孔孔采采集集的的地地震震波波 面面波波弱弱.反反射射波波强强呈呈曲曲线线说明：等间距-排列-规律性洞壁:面波A A强回波BCBC弱深孔：面波 A A弱回波 B B强 C C强2021/6/431后位激发：前行波-回波-喇叭口 回波识别易，方便提取前行波前行波回波回波2021/6/432隧道开挖应力释放；掌子面两侧岩体表现出差异形成地震
11、波的传播界面，造成回波假象三分量记录掌子面回波横波严重利用等距时差规律识别干扰波2021/6/433干干扰扰波波 利用前行波与回波交点在掌子面， 判断成果中非地质异常。2021/6/434非排列采集观测系统（非排列采集观测系统（TRTTRT）洞壁非排列布置2021/6/435非排列-非钻孔采集，难分析波成因和类型2021/6/436三、三、TGPTGP隧道地质预报技术优势隧道地质预报技术优势 5 5、重复观测的预报工法、重复观测的预报工法利用界面可重复观测，提高预报可靠性 TBM TBM 施工的多重观测2021/6/437 重复观测工程实例2021/6/438三、三、TGPTGP隧道地质预报技
12、术优势隧道地质预报技术优势 6 6、地震、地震+ +超深炮孔综合工法超深炮孔综合工法背景：短距离用雷达同样存在对水的难判断优势：利用具有互补效果的手段负负反反射射界界面面正正反反射射界界面面2021/6/439结合地质条件-分析突水-突泥-可靠易行超深炮孔6-86-8米，掘进2-32-3米，安全厚度留余4-54-5米。宜万突水录像2021/6/440三、三、TGPTGP隧道地质预报技术优势隧道地质预报技术优势 7 7、成果可靠检查、成果可靠检查背景：无检查功能； 优势：过程检查-可靠性成果是成果是解释的解释的基础基础2021/6/441三、三、TGPTGP隧道地质预报技术优势隧道地质预报技术优
13、势 8 8、估算速度校正、估算速度校正-干扰波干扰波 背景：速度代表性无查验；优势：排除虚假速度校正，与已知段的比较参数2021/6/442严重偏离洞线的速度参数，对各向异性体的代表性？2021/6/443TSP203 TSP203 速度参数曲线中隧道管波的速度假象2021/6/444三、三、TGPTGP隧道地质预报技术优势隧道地质预报技术优势 9 9、地质预报成果图、地质预报成果图背景：物探图； 优势：地质符号，直观，适用2021/6/445工工程程实实例例图图解解四、四、TGP隧道地质预报工程实例隧道地质预报工程实例 天宝高速公路花石山隧道天宝高速公路花石山隧道勘察资料钻孔揭露断层，但其规
14、模和具体分布需要通过预报给予确定。2021/6/446A.偏移归位图B.构造产状图A A图：明显2 2条偏移异常，其拟地震波形2 2处波动；B B图：断层走向呈6060角角，前界面俯倾，后界面近直立。偏移归位与构造产状图2021/6/447估算速度与反射符号估算速度曲线呈“凹”形低速反映Vp=2700Vp=2700米/秒，推断围岩为碎块状强风化。横波速度在断层带前2626米呈低速反映，为断层影响带。回波反射符号见图中标示。2021/6/448断层构造3D3D图（带三维偏移背景）TGPTGP隧道预报成果3D3D图：断层构造的分布与产状直观。隧道围岩的断层带宽度70-8670-86米，其中：A A
15、段为影响带，B+CB+C段为断层带宽度，C C段岩体破碎严重发育。2021/6/449由图见：726726至700700段纵、横波估算速度曲线呈台阶状明显降低，说明泥化严重或裂隙充水，预报结论围岩由3 3级降为5 5级。2 2，三亚迎宾隧道2021/6/450三亚迎宾公路隧道预报岩性界面3D3D图三亚迎宾隧道三亚迎宾隧道3D成果图清楚显示：隧道拱顶成果图清楚显示：隧道拱顶738至至710段，段，呈倒三角楔形的垮塌界面。与实际地质条件一致。呈倒三角楔形的垮塌界面。与实际地质条件一致。2021/6/4513 3、在大瑶山岩溶发育方向的预报试验俯视图水平方向发育正视图高程发育结合-地质-超深炮孔-综合预报空间绕空间绕射波点射波点提取技术提取技术2021/6/452五、结论五、结论1 1，面对问题，阐述技术发展是客观需要；2 2，预报工作做好每个环节工作；成果质量可保证；3 3，探讨具有互补效果的手段配合；4 4，密切结合地质工作；5 5，加强施工预报管理组织2021/6/453谢谢 谢谢 ！2021/6/454部分资料从网络收集整理而来，供大家参考，感谢您的关注！
