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1、一、任务依据及目的要求受中铁八局集团有限责任公司锡乌铁路工程指挥部委托，新建铁路锡乌线工程土建III标隧道超前地质预报组采用TRT6000探测方法对扎尔斯台隧道岀口段进行超前地质预报，目的是探测隧道开挖工作面前方的工程地质与水文地质条件，并提出安全施工的技术措施建议。二、工程地质概况扎尔斯台隧道进口里程DK380+130,出口里程为DK385+600,全长5470m。隧道进口至DK380+500,隧道纵坡为下坡4・2%°,从DK380+500至隧道出口，隧道纵坡为下坡4.5%oo隧道最大埋深为140米。扎尔斯台隧道处内蒙古大草原，冬季漫长而寒冷
2、，风雪天气较多，年平均气温仅为2°C左右，冬季平均气温-20°C,最低温度-36°C,极端最低气温-39・4°C,土壤最人冻结深度1.83m,施工条件及施工环境恶劣。原设计隧址地域辽阔，矿山开采频繁，海港化严匝，进出口地形平缓，山顶坡度较人，局部出露风化基岩。地表主要第四系全新统冲、风积层和坡积层；下伏基岩主要为白垩系下统安山岩，浅灰、灰黄、青灰色，块状、气孔杏仁状构造，节理裂隙发育，主要分布于隧道中部至小里程地段，局部分布于大里程上部地层，最大出露厚度为141.10m；侏罗系上统凝灰质角砾岩、凝灰岩和泥岩，浅黄、灰绿色，碎屑结构中厚层构造，节
3、理裂隙发育，最大出露厚度为80叫与白垩系下统安山岩呈不整合接触。地下水主要为孔隙潜水和基岩裂隙水，水位埋深为4.4-56.0米，主要受大气降水补给，排泄方式以人工开采和蒸发为主，水位季节变幅2~3米。三、预测内容1）预报掌子面前方圉岩有无破碎岩层；2）预报掌子面前方围岩有无不良地质体；3）预报掌子面前方围岩有无突水、突泥的可能；4）预报掌子面前方有无断层破碎带及其含水性。四、预测原理1）TRT6000方法原理TRT6000采用的是地震波超前预报法，地震波反射探测的方法很早就在土木工程和采矿作业等许多方面得到利用。这种技术的原理在于当地震波遇到声
4、学阻抗差异（密度和波速的乘积）界面时，一部分信号被反射回来（图1）,一部分信号透射进入前方介质。声学阻抗的变化通常发生在地质岩层界面和岩体内不连续界面。反射地震信号被高敏度地震信号传感器接收（图2）,通过信号处理和分析，用来了解隧道T作面前方地质体的性质（软弱带、破碎带、断层、含水带等），位置及规模。图1TRT探测原理.stop)®esstoDeactivate〕亠Trigger]T•1TRIGGER•20.066-volts3Banery1-0054-」o0oie"T丿Volts0Battery1-0018-3®4^常0Battery1-00
5、2750Battery10008Volts0Banery1«000e」□Ia0015-弓Volts3Battery1-0008-'0321-Volts3Battery1-0022JQ0廿®Volts0Battery1-000600UVolts3Battery1-0316-a®io°Z0B>tt«ry1-0004-a±U°Z0Battery1O037-SystemActivatedFile62mg图2采集到的地震波信号正常入射到边界的反射系数计算公式如下:P2/2+P1"1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播速度。地震波从
6、一种低阻抗物质传播到一个高阻抗物质时，反射系数是正的；反之,反射系数是负的。例如，当地震从软粗岩传播到硬的白云岩时，回波的偏转极性和波源是一致的。当岩体内部有破裂带时，回波的极性会反射。反射体的尺寸越大，声学阻抗差别越大，回波就越明显，越容易探测到。TRT6000采用层析扫描成像技术，形成立体、直观的三维立体图，立体图的反射边界每一点离散图像是由空间叠加所有地震波形计算得来。2）仪器采用TRT6000超前地质预报系统，它是由美国C-ThruGruound工程有限公司开发，采用层析扫描成像技术获得隧道前方的全息图，代表国际上隧道超前地质预报领域最
7、领先的技术水平。系统主要组成及其技术特性：TRT6000记录单元：接收器端口：9个；记录通道：24个；采样间隔:31、64、125、250、500、1000或2000ns；记录带宽：40~15000Hz；模数转换：32位；记录长度：16000采样数每通道；频率范围：10Hz—75000Hz；测量精度：最好10cm,低频过滤：25,35,50,70,100,140,200,280,400Hz（降低传输距离和土的噪声）；高频过滤：250,500,1000Hz（降低风噪）；延迟：0〜9999ms,每毫秒调节；工作电压：直流12伏；工作温度：0〜70°
8、C；电源：外接电源90-240伏交流，50/60HZ；探测距离：软岩一般150米；硬岩一般300米。五、TRT物探预测方法1）传感器的安装由于TRT系
