TGP系統(tǒng)-花石山隧道-超前預報報告N

天寶高速公路花石山隧道TGP地震波超前預報報告(預報里程：右線SK54+574～K54+724)建設單位：甘肅省高等級公路建設開發(fā)有限公司設計單位：甘肅省交通規(guī)劃設計院施工單位：甘肅天水寶天高速公路12標段隧道隊監(jiān)理單位：中國公路工程咨詢監(jiān)理總公司勘察單位：福建省建筑設計研究院2006一、隧道地震波超前預報原理及現場工作1．探測原理隧道地震波超前預報原理是利用地震反射波和繞射波原理，對隧道掌子面前方的地質條件進行探測。由震源產生的地震波向隧道前方傳播的過程中，遇到巖體中相對大的聲阻抗界面會產生反射波，遇到相對小的聲阻抗界面會產生繞射波，統(tǒng)稱為地震回波。利用設備采集隧道圍巖中界面的地震回波，通過專業(yè)處理系統(tǒng)提取回波的界面位置、空間分布、回波極性和回波能量等信息，并結合隧道地質勘察資料綜合分析，實現隧道地質超前預報目的?，F場需要采用三分量檢波器實現空間地震回波的矢量檢測和縱橫波采集，保證處理系統(tǒng)利用多波多分量進行全波震相分析和極化波計算，獲得2維和3維空間的偏移歸位圖、斷面掃描圖，獲得界面回波位置和界面空間分布，以及界面間巖體性質等預報資料。2．預報設備系統(tǒng)本次隧道地質預報工作，采用TGP12隧道地質超前預報系統(tǒng)(TGP即TunnelGeologyPrediction的英文縮寫，以下簡稱TGP系統(tǒng))。TGP系統(tǒng)由北京市水電物探研究所開發(fā)研制，經過國內著名隧道專家組織的評審,鑒定為具有國際先進技術水平，是隧道和地下工程廣泛應用的地質超前預報系統(tǒng)。3．預報數據采集工作數據采集工作包括：激發(fā)孔和接收孔的布置、藥卷同步信號制作、接收探頭安裝、儀器采集參數設置、和隧道施工地質調查5個內容。①激發(fā)孔應選擇在構造界面與隧道夾角小的一側洞壁，離掌子面3-5米開始，高度1.2米左右，以2米間距連續(xù)布置20至24個。之后退20米至30米在隧道左右洞壁的相同里程各布置一個接收孔。接收孔與激發(fā)孔深度為2米，接收孔為水平孔，激發(fā)孔略向下傾以方便注水。②炸藥激震的同步信號采取開路觸發(fā)方式，即爆炸的同時觸發(fā)儀器采集，保證地震波信號的時間精度。藥量控制在75克至100克，各孔藥量一致，如果采用高爆速炸藥有利于產生高頻地震波信號。③接收探頭采用定向工具安裝和采用黃油直接耦合鉆孔壁，有利于提高接收信號的信噪比。④儀器采集參數設置的原則：軟巖采樣率選擇0.1ms檔,硬巖采樣率選擇0.05ms檔，通過選擇采樣點數保證地震記錄長度不小于200ms。⑤施工地質調查針對炮孔段和掌子面巖體進行，詳細記錄巖體的工程地質和水文地質特征，認真填寫《TGP現場數據記錄表》。TGP超前預報現場示意圖TGP超前預報現場示意圖

4．TGP現場數據記錄表隧道名稱：天寶高速花石山隧道預報段里程：SK54+574至SK54+724掌子面里程：SK54+574接收孔里程：SK54+483炮孔段里程：SK54+526至SK54+572逐點炮孔間距（米）1-227-8213-14219-2022-328-9214-15220-2123-429-10215-16221-2224-5210-11216-17222-2325-6211-12217-18223-2426-7212-132218-192二、TGP地震波超前預報成果圖⒈地震波三分量原始記錄圖⒉水平剖面與鉛垂剖面地震波偏移歸位成果圖⒊TGP綜合地質預報成果圖成果圖顯示：①有：4個縱波反射界面；7個橫波反射界面；②反射界面與隧道線夾角約60度，傾角50-75度；③估算巖體速度曲線：縱波在SK54+612至674段明顯降低；橫波在SK54+592至614段明顯降低。⒋三維空間地質界面分布圖和巖體比速度參數成果圖

⒌三維空間橫斷面掃描成果圖三、超前預報資料分析⒈現場原始記錄評估由地震波三分量原始記錄可見：地震縱波同相軸初至明確，橫波同相軸的幅度和頻率明顯區(qū)別于縱波，縱橫波同相軸的速度具有明顯差別而分離清晰。認為現場采集的地震波三分量記錄屬于優(yōu)良記錄，符合數據處理的質量要求。⒉測量段巖體參數測量段即炮孔布置段，其巖體參數利用地震波三分量原始記錄計算獲得。本次測量段巖體的彈性參數如下：縱波速度Vp=4290米/秒；橫波速度Vsh=2140米/秒；泊松比為34；動彈性模量Ed=30663Mpa；動剪切模量Gd=11490Mpa；巖體密度為2.51噸/立方米。地質勘察報告中該段巖性為三疊系下統(tǒng)砂巖夾泥巖，巖體的圍巖級別為Ⅲ級，以上參數代表測量段巖體的彈性性質。TGP系統(tǒng)利用開挖暴露出的巖體條件作為預報分析的基礎。四、預報結論與建議通過對TGP隧道地質超前預報成果的分析，劃分掌子面前方150米范圍的隧道圍巖為3個地質單元：⒈SK54+574至SK54+612段，長度38米；⒉SK54+612至SK54+674段，長度62米；⒊SK54+674至SK54+724段，長度50米；各地質單元的分析推斷與施工建議如下：⒈SK54+574至SK54+612段，長度38米圍巖為砂巖和砂頁巖，估算巖體速度與測量段（炮孔實測段）巖體速度基本一致，隧道圍巖基本完整，巖體呈微風化，在SK54+592至SK54+612段巖體裂隙較發(fā)育，巖體呈弱風化，整體穩(wěn)定?？梢匀园凑闸蠹墖鷰r施工，但在SK54+592至SK54+612段，存在兩組橫波反射界面切割巖體，橫波速度降低，縱波速度未見變化，分析巖體裂隙發(fā)育，和沿裂隙帶風化加重和泥巖軟化的現象，施工中注意拱頂塌落。⒉SK54+612至DK54+674段，長度62米圍巖為砂巖和砂頁巖，速度曲線明顯降低三分之一以上，估算巖體速度在2000米/秒至3000米/秒 ,推斷為斷層構造帶。斷層帶巖體受兩組交叉的構造面切割，帶內巖體破碎，風化嚴重,頁巖段泥化現象嚴重。建議按Ⅳ級圍巖施工，在SK54+649至SK54+674約25米長度巖體更為破碎，施工中尤其注意拱頂塌落和滑塌，及時做好支護。⒊