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TSP 隧道施工地质超前预报技术

山西引黄2012-03-14 10:51:504747

        TSP 系统代表了当今国际上隧道地质超前预报技术的最新水平,广泛应用于隧道施工过程中的超前地质探测, 其探测范围可达数百米,为隧道施工的安全高效提供决策依据。
        TSP(Tunnel Seismic Prediction)系统是为隧道(洞)地质超前预报而专门设计的,能在隧道(洞) 施工、地下矿藏和洞穴开挖前提供帮助,其目的在于迅速超前地提供在开挖周围及前方的三维空间的工程地质预报。
        TSP 方法属于多波多分量高分辨率地震反射法。地震波在设计的震源点(通常在隧道的左或右边墙,大约 24个炮点)用小量炸药激发产生。当地震波遇到岩石波阻抗差异界面(如断层、破碎带和岩性变化等)时,一部分地震信号反射回来,一部分信号透射进入前方介质。反射的地震信号将被高灵敏度的地震传感器接收(图 1、图 2)。数据通过TSPwin软件处理,便可了解隧道工作面前方地质体的性质(软弱带、破碎带、断层、含水等)和位置及规模。

                             


        TSP 数据是利用配套的专用TSPwin软件进行处理,包括频谱分析、带通滤波、能量均衡、纵横波分离、速度分析和偏移归位、反射层提取等。处理结果可以提供在探测范围内地震反射层的 2D或 3D空间分布,同时还可以显示与其相对应的岩石力学参数。根据反射波的组合特征及其动力学特征、岩石物理力学参数等资料来解释和推断地质体的性质(岩层软弱带、断层带、节理裂隙带、岩溶、含水层等)。
        TSP是目前隧道施工地质超前预报的重要物探方法之一,在确保隧道施工安全和质量、控制工程投资和工期等方面均有优越表现。TSP 系统预报范围从100 米到 1000 米,无须利用开挖面,在 TBM 施工及钻爆法开挖情况下都可以应用。该系统操作简单,对施工过程无妨碍,数据采集耗时少,处理快捷,可现场评估,能确定断层、破碎带、软弱岩带、岩溶、含水层等地质体性质及空间位置。实践表明,采用TSP系统,可以对隧道工作面前方围岩工程地质和水文地质情况的性质、位置和规模进行比较准确的探测和预报,包括:①软弱岩层的分布;② 断层及其影响带;③裂隙发育带;④含水情况;⑤岩溶等。因此,通过TSP超前预报,能够及时地了解掌子面前方的地质情况,为隧道施工和及时地调整支护参数提供依据,有效地控制了地质灾害的发生,确保支撑隧道的岩石牢固可靠和施工质量,改善工地的安全,赢得了施工时间,降低成本,加快隧道掘进的进度,将风险降低到最小。
        TSP探测技术作为一项长距离的超前探测技术已经在诸多国家的许多隧道工程中得到了应用,为提高隧道施工安全和减少隧道施工地质灾害作出了应有的贡献。