tsp在云南元磨高速公路隧道超前地质预报中的应

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1、TSP隧道超前地质预报内容1前言2TSP原理与方法3应用事例与效果分析4结论1、前言●TSP(TunnelSeismicPrediction)系统是为隧道超前地质预报而专门设计的，是目前隧道超前地质预报中最新的地球物理探测方法之一，属地震反射波勘探方法。●TSP预报：■断层及其破碎带■节理（裂隙）发育带■软弱岩层■含水地质体及充水状况■围岩的岩石物理力学参数结合隧道设计资料和掘进地质素描资料，可以对围岩级别进行确定，为隧道施工和支护参数的确定提供依据。2、TSP原理与方法●TSP原理系统组成表面反射界面介质1ρi，Vi介质2ρi+1，Vi+1透射波反射波■反射系数R=ρ

2、i+1Vi+1-ρiViρi+1Vi+1+ρiVi■物理基础：R≠0直达波滑行波折射波●根据波的传播路径地震波的分级■反射振幅A反=R.A入转换横波反射横波ρ--介质密度V--速度●TSP工作方法■仪器：TSP203■观测系统：0-15m-49.5m24个炮点1个（或2个）检波器接收■震源：炸药■炮点距：1.5m■采样率：62.5μs或125μs■记录长度：451ms（最大记录长度1.808s，最大探测长度超过1000m）■数据处理与解释：TSPwin（专用配套软件）也可以根据不同的预报距离调整上述参数。如增大炮点距，增加激发药量等，就可以预报更大的距离。采集的三分量地

3、震记录●TSP探测成果分离的P、SH、SV波时间剖面深度偏移剖面以及提取的地震反射层位提取的反射层深度偏移剖面2D及3D成果显示通过TSPwin软件计算的岩石物理及力学参数●关于TSP解释准则■正反射振幅表明硬岩层，负反射振幅表明软岩层。■若S波反射较P波强，则表明岩层饱含水。■Vp/Vs增加或泊松比突然增大，常常由于流体的存在而引起。■若Vp下降，则表明裂隙或孔隙度增加。●关于软、硬岩层识别的依据表面反射界面介质1ρi，Vi介质2ρi+1，Vi+1反射波■反射波振幅的极性决定岩石的相对软硬（与公路相关标准中岩石等级划分的硬质和软质岩石不一致）■密度ρ和速度V的影响

4、因素：岩石成分、孔隙度、流体含量、地质年代、埋深、构造运动影响等正极性-红色负极性-兰色TSP成果解释波的动力学特征波形频谱振幅围岩地质体性质、空间位置和规模TSP隧道超前地质预报工作流程TSP数据采集TSP数据处理波的运动学特征传播路径速度时间安定断裂阿墨江断裂把边江断裂哀牢山变质岩带红河断裂稳定地块●云南元(江)磨(黑)高速公路■国道213线云南境内部分■全长147.37千米■设计隧道23座，从短隧道到特长隧道均有■地质条件复杂★哀牢山变质岩带★红河断裂★安定断裂★阿墨江断裂★把边江断裂3、应用事例与效果分析■影响隧道施工的主要地质因素：★岩性复杂（沉积岩、岩浆岩、

5、变质岩）★构造复杂（断层、节理、地质破碎区）★地表水系发育，地下水丰富★岩溶区■不良地质因素导致下述问题:★塌方，沉陷★涌水★人员和设备伤害★影响进度和形象为确保隧道施工质量、安全和进度，采用TSP方法对隧道进行超前地质预报工作应用现场安装接收单元（检波器）数据采集●实例分析之一—破碎带情况—■DFYK隧道上行线K256+281～K256+131段TSP预报REF-FACE：60m在施工过程中，K256+221掌子面发生坍方，围岩为炭质板岩、破碎。为了治理，采用TSP探测，深度偏移剖面K256+221～216段明显反映出岩层破碎的特征，破碎带在K256+216处结束

6、。治理验证，结果与预报完全吻合。破碎区K256+281K256+131预报的地质剖面破碎区破碎区●实例分析之二—富水情况—■DFYK隧道上行线K256+103～K255+953段TSP预报R-F：55mTSP预报K256+052～K255+999软弱岩层，富水段实际施工情况K256+052～K255+999为炭质板岩夹板岩，K256+044～K256+000段涌水量大，施工中增加了排水设施，增强支护。预报富水段预报富水段预报软弱岩层●实例分析之三—软弱岩层—■DFYK隧道上行线K255+839～K255+689段TSP预报K255+756－K255+741软弱岩层，含水

7、实际情况挖遇炭质板岩，裂隙渗水，在K255+758－755段发生坍塌,越过K255+741后围岩为硬质的板岩K255+903K255+689预报的地质剖面软弱层●实例分析之四—关于断层—■DFYK隧道下行线K256+180～K255+987K256+084～K255+934TSP预报K256+131K256+237原设计K256+080～K256+000为断层TSP探测图象没有反映断层存在的特征实际施工情况没有发现断层设计图中的断层■BLQ隧道上行线K286+674～K286+574TSP预报REF-F：46m原设计K286+630为