TGP系統(tǒng)-花石山隧道-超前預(yù)報(bào)報(bào)告N

天寶高速公路花石山隧道TGP地震波超前預(yù)報(bào)報(bào)告(預(yù)報(bào)里程：右線SK54+574～K54+724)建設(shè)單位：甘肅省高等級(jí)公路建設(shè)開發(fā)有限公司設(shè)計(jì)單位：甘肅省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院施工單位：甘肅天水寶天高速公路12標(biāo)段隧道隊(duì)監(jiān)理單位：中國(guó)公路工程咨詢監(jiān)理總公司勘察單位：福建省建筑設(shè)計(jì)研究院2006一、隧道地震波超前預(yù)報(bào)原理及現(xiàn)場(chǎng)工作1．探測(cè)原理隧道地震波超前預(yù)報(bào)原理是利用地震反射波和繞射波原理，對(duì)隧道掌子面前方的地質(zhì)條件進(jìn)行探測(cè)。由震源產(chǎn)生的地震波向隧道前方傳播的過程中，遇到巖體中相對(duì)大的聲阻抗界面會(huì)產(chǎn)生反射波，遇到相對(duì)小的聲阻抗界面會(huì)產(chǎn)生繞射波，統(tǒng)稱為地震回波。利用設(shè)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(jié)合隧道地質(zhì)勘察資料綜合分析，實(shí)現(xiàn)隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)目的?，F(xiàn)場(chǎng)需要采用三分量檢波器實(shí)現(xiàn)空間地震回波的矢量檢測(cè)和縱橫波采集，保證處理系統(tǒng)利用多波多分量進(jìn)行全波震相分析和極化波計(jì)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(zhì)等預(yù)報(bào)資料。2．預(yù)報(bào)設(shè)備系統(tǒng)本次隧道地質(zhì)預(yù)報(bào)工作，采用TGP12隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)系統(tǒng)(TGP即TunnelGeologyPrediction的英文縮寫，以下簡(jiǎn)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(jīng)過國(guó)內(nèi)著名隧道專家組織的評(píng)審,鑒定為具有國(guó)際先進(jìn)技術(shù)水平，是隧道和地下工程廣泛應(yīng)用的地質(zhì)超前預(yù)報(bào)系統(tǒng)。3．預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)采集工作數(shù)據(jù)采集工作包括：激發(fā)孔和接收孔的布置、藥卷同步信號(hào)制作、接收探頭安裝、儀器采集參數(shù)設(shè)置、和隧道施工地質(zhì)調(diào)查5個(gè)內(nèi)容。①激發(fā)孔應(yīng)選擇在構(gòu)造界面與隧道夾角小的一側(cè)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(gè)。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(gè)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(hào)采取開路觸發(fā)方式，即爆炸的同時(shí)觸發(fā)儀器采集，保證地震波信號(hào)的時(shí)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(chǎn)生高頻地震波信號(hào)。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(hào)的信噪比。④儀器采集參數(shù)設(shè)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(diǎn)數(shù)保證地震記錄長(zhǎng)度不小于200ms。⑤施工地質(zhì)調(diào)查針對(duì)炮孔段和掌子面巖體進(jìn)行，詳細(xì)記錄巖體的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)特征，認(rèn)真填寫《TGP現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)記錄表》。TGP超前預(yù)報(bào)現(xiàn)場(chǎng)示意圖TGP超前預(yù)報(bào)現(xiàn)場(chǎng)示意圖

4．TGP現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)記錄表隧道名稱：天寶高速花石山隧道預(yù)報(bào)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(diǎn)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(yù)報(bào)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(zhì)預(yù)報(bào)成果圖成果圖顯示：①有：4個(gè)縱波反射界面；7個(gè)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(zhì)界面分布圖和巖體比速度參數(shù)成果圖

⒌三維空間橫斷面掃描成果圖三、超前預(yù)報(bào)資料分析⒈現(xiàn)場(chǎng)原始記錄評(píng)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(rèn)為現(xiàn)場(chǎng)采集的地震波三分量記錄屬于優(yōu)良記錄，符合數(shù)據(jù)處理的質(zhì)量要求。⒉測(cè)量段巖體參數(shù)測(cè)量段即炮孔布置段，其巖體參數(shù)利用地震波三分量原始記錄計(jì)算獲得。本次測(cè)量段巖體的彈性參數(shù)如下：縱波速度Vp=4290米/秒；橫波速度Vsh=2140米/秒；泊松比為34；動(dòng)彈性模量Ed=30663Mpa；動(dòng)剪切模量Gd=11490Mpa；巖體密度為2.51噸/立方米。地質(zhì)勘察報(bào)告中該段巖性為三疊系下統(tǒng)砂巖夾泥巖，巖體的圍巖級(jí)別為Ⅲ級(jí)，以上參數(shù)代表測(cè)量段巖體的彈性性質(zhì)。TGP系統(tǒng)利用開挖暴露出的巖體條件作為預(yù)報(bào)分析的基礎(chǔ)。四、預(yù)報(bào)結(jié)論與建議通過對(duì)TGP隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)成果的分析，劃分掌子面前方150米范圍的隧道圍巖為3個(gè)地質(zhì)單元：⒈SK54+574至SK54+612段，長(zhǎng)度38米；⒉SK54+612至SK54+674段，長(zhǎng)度62米；⒊SK54+674至SK54+724段，長(zhǎng)度50米；各地質(zhì)單元的分析推斷與施工建議如下：⒈SK54+574至SK54+612段，長(zhǎng)度38米圍巖為砂巖和砂頁(yè)巖，估算巖體速度與測(cè)量段（炮孔實(shí)測(cè)段）巖體速度基本一致，隧道圍巖基本完整，巖體呈微風(fēng)化，在SK54+592至SK54+612段巖體裂隙較發(fā)育，巖體呈弱風(fēng)化，整體穩(wěn)定?？梢匀园凑闸蠹?jí)圍巖施工，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(fēng)化加重和泥巖軟化的現(xiàn)象，施工中注意拱頂塌落。⒉SK54+612至DK54+674段，長(zhǎng)度62米圍巖為砂巖和砂頁(yè)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(gòu)造帶。斷層帶巖體受兩組交叉的構(gòu)造面切割，帶內(nèi)巖體破碎，風(fēng)化嚴(yán)重,頁(yè)巖段泥化現(xiàn)象嚴(yán)重。建議按Ⅳ級(jí)圍巖施工，在SK54+649至SK54+674約25米長(zhǎng)度巖體更為破碎，施工中尤其注意拱頂塌落和滑塌，及時(shí)做好支護(hù)。⒊