岩溶隧道超前地质预报技术.pdf

2016年第3期(总第180期)
江西建材
交通工程
岩溶隧道超前地质预报技术
■杨浩亮■山东铁正工程试验检测中心有限公司,山东济南250014
摘要:隧道岩溶题是隧道施工过程中的突出可题。近午米,随着闻家加大力组对公形成一个三维数组,个界面/反射的地层位置可以出这些众多
度支持中两部地区铁路、公路建设,隧道施工过程中时常遇到若溶淄突椭球的交汇区域所确定。实际上,反射边界每一点离散图像的计算包
水、突泥、顶板溶洞充填物陷落顶、地板塌陷等问题。若溶地区超前预山所石震源和地震信号传感器纽所对应的三维岩体空间中选定的区
报同题,多年来白足地球物理领域的、大难题,不能形成统『概念、理块。离散图像中各点值是山空间叠加所有地震波形计算待来,每个波
论和方法本文介绍一种新探测技术“真正的反射层析成像”(Tue
按比例地从震源经过三维岩体空间的区块到达地震信号伐感器。
eflection" Tomography)=TT技术
Combined distance to reflector
关键词:岩溶超前地质预报TRT技术
for pair source-re
引言
Sensor 1
隧道岩浴问题是隧道施工过稈中的突出问题。近年米,随着国家
加大力度支持中西部地区铁路、公路设,隧道施工过程中时常遇到岩
溶涌突水、突泥、顶板渀洞充填物陌落冒顶、地板塌陷等问题。西的地
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区修建的云社、广大、宜万铁路等施「过程中遇到大量岩溶问题。合肥
个売湖高等數公路试刀山隧道溶洞内充满堆积物,塌落高度达40m以
上.,大量堆积物从拱部塌落下米堆满掌子面,形成大型塌体,掌子面被
迫停止施.。夏蓉高速怅节至作机段狮子岩隧道施过程中共出现大
小溶洞10余处,给施过程带来相当大的难度
岩溶地区超前预报题,多年来一点是地球物理领域的一人难题
未能形成統一概念、理论和方法。1995年钟航等提出了地震反肘负
图1用地震波反射来获得地层地质状况三维图的原理
视速度法、陆地声纳等方法,配合地质需达,取得了一定效果。该方法4实际应用及结果分析
在预报断层破碎带有一定的效果,但对允水断层,溶分布和软弱带探
本次TRT超前地质预报探测掌了面程YK71+300,预报距离
测仍イ在许多的回题。本文介绍一种新型探测技术“真正的反射层析120m,掌子面岩性为灰岩,岩体较完整,层厚40cm,地下水不发育,学子
成像”( I'rue Reflection Tomography)TRT技术。
陌较燥。现场采集的测试数据,通过 Rock View.3D软件进行处埋,获
2工程概况
待P波、S波的波速,滤波去噪处理,得到图2狮子岩隧道左线TRT地
厦」至成都公路赀州境毕节至生机(黔川界)段起点(N0+00质预报三维层析成像成果图。结合地质勘察资料可以发现,隧道上方
位于毕节市南的龙滩边附近,路线山南向北经二保、跳蹬河、海子街、双红圈处存作人范問软体异常,可能为隐伏水构造。Yk71+310-Yk71
河、金银山、冷水河、母竹菁、马儿、向北经百月梁子、小山邺、林?、凶+330里科段有溶照发育
丁老林边法明沟,路线继续前行,经乐戈、小箐测、马大林至本项
日设计终点人坪子,亏四川境黔川界至納溪高速公路顺接,终点桩号
K85+472.065,路线全长74.246公里全线采用全封闭、控制出入的四
车道高速公路建设标准,设计速度为80km/h,整体式路基宽度24.5m
狮子岩隧道为分离式憋道,左线起止里程ZK7?+262-7K72+300,总
长1038m;右线起止里程YK71+262-YK72+300,总长1038m,属长隧
燧道区属峰丛山地地貌区,地层岩性主要山第四系残坡积碎石十
角砾十、粘十.及三叠系下统茅草铺纽溶塌角砾岩、泥质白云岩、灰岩及
白ム岩等构成。憋道区岩溶发育,裂隙水发育,施工过程中极易发生塌
方没,団岩稳定性差。
3TRT工作原理
当地震波遇到声学阻抗差异(密度和波速的乘积)界面时,·部分
图2狮子岩隧道左线TRT地质预报三维成果图
信号被反射回来,部分信号透射进入前方介质。声学阻抗的变化通5结论
常发生在地质岩层界雨或岩体内不连纱界面。正常入射到边界的反射
通过对TRT的基木原理、数据采集和处理方法的研究,以及在毕
系数计算公式如下
生速狮子岩隧道的实施,待出如下结论:
p
(1)TRT采用维空全断面多点激发和接受方式,能够获得足
够的波场和能量信息,相比TSP提了探測的空间精度,改变了不规则
假设R为反射系数,p为岩层的密度,V等于地震波在岩层中的传。地质体的判定网题。兑服了地质雷达法只能探测掌了血前方開岩地质
播速度。地震波从一和利低阻抗物质传播到一个高阻抗物质时,反射系不良体的局限性。
数是正的;反之,反射系数足负的。因此,当地震波从软粗岩传播到硬
2)椭球体:维成像技术,极人的提高了岩体波速计算的淮确性
的白云石时,回波的偏转极性和波源是一致的。当岩体内部有破裂帯以及不良地质体空河位置的精度。
时,山波的极性会反转。反射体的尺小越大,声学阻抗差别越大,回波
(3)TRT作为门新型的超前地质预报技术,也存在些自身不
就越明显,成容易探测到。
足,特別是软岩地区的波速确定,以及波的能量传播河题。其预报结果
每个震源和地震信传感器组的位置为焦点,j所有可能产生同的确性和分析人员综合素质有很人关系,以及现场有条件的情況下
波的反射体可以确定一个椭球。足够多数量的震源和地震信号传感器结合超前水平钴探会取得更为理想的结果。
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