HSP声波反射法地质预报技术在杨梅堡隧道岩溶探测的应用

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1、公路隧道2010年第1期(总第69期)HSP声波反射法地质预报技术在杨梅堡隧道岩溶探测的应用杨金惠(贵州省桥梁工程总公司贵阳550007)摘要岩溶是一种典型的不良地质现象，隧道岩溶地质预报一直是物探中的难点。详细介绍了以地质法为基础、以HSP水平声波反射法为主要手段的综合物探技术在杨梅堡隧道岩溶地质探测中的应用，尤其是对基本原理进行了剖析。从测试预报结果与隧道开挖验证情况来看，该地质预报技术对隧道岩溶的探测是比较成功的，值得进一步探索、总结。关键词隧道HSP声波反射法岩溶地质预报计起到指导作用。本文就杨梅堡隧道超前地质预报1前

2、言中对岩溶的综合探测过程和应用效果进行了详细探岩溶是一种典型的不良地质现象，在隧道开挖讨。过程中，岩溶的危害性越来越明显，由于岩溶发育的2工程概况不确定性和隐蔽性，传统方法很难探明其规模、形态和分布规律。但由于岩溶的形成与发育主要与地层杨梅堡隧道位于贵阳市环城高速公路南环线第岩性、断裂结构、地下水活动等有关，岩溶在形成过5合同段，地处贵州高原中部山区，位于贵阳市花溪程中，小规模溶蚀区常常与断裂、裂隙伴生，大部分区青岩镇杨梅堡乡。受侵蚀、溶蚀作用强烈，其地势存在泥质充填，而大的溶洞溶蚀区在地表下易表现起伏较大，隧道区基岩裸露，其

3、地貌类型属溶蚀型低为空洞，因此以地质法为基础结合物探技术，作为隧中山地貌。图1为杨梅堡隧道地质纵剖面图。道开挖过程的先行手段，可对隧道施工的安全和设2(米羔I170ll'JO淤／划莨罢工泥{瑶，瑟星一l090l重善罨毒争耄翠喜晕耋耋辜晕塞蕈妻晕蚤妻誊妻量至詈圣图1杨梅堡隧道地质纵剖面图隧道穿越地层及岩性如下：第四系残坡积层亚水、基岩裂隙水两种。隧道区碳酸盐岩类裂隙岩溶粘土；j叠系上统二桥组、三桥组泥质粉砂岩及钙质水主要集中于出口洞身三叠系中统贵阳组白云质灰泥岩，中统贵阳组白云质灰岩等，场区有一断层于岩段，基岩裂隙水主要赋存于三

4、叠系上统二桥组、三ZK14+970处通过，断层产状110~82。，场区地层桥组泥质粉砂岩强风化层中。产状受断层影响，断层产状变化大，上盘产状75根据以上隧道穿越区域工程地质条件，杨梅堡5】0，下盘产状78／58。；岩体节理及发育，岩体破隧道施工可能存在的工程地质问题有岩溶、断层、滑碎。坡、危岩体。区内地下水类型主要为碳酸盐岩类裂隙岩溶·45。公路隧道2010年第1期(总第69期)解前方岩体的变化情况，探测掌子面前方可能存在3杨梅堡隧道采取的地质预报方法的岩性分界、断层、岩体破碎带、软弱夹层、以及岩溶3．1地质预报方法选择等不良

5、地质体的规模、性质及延伸情况等。对岩溶问题研究，国内外众多专家、学者都曾作现场测试方法采用通道触发一发一收的方式进过大量工作；尤其是对长大岩溶隧道的岩溶地质超行。用大锤敲击木桩作振源触发换能器，另一个换前预报，也曾立题进行过专门研究。但由于问题本能器同时接收信号，信号采集和数据储存都通过便身的复杂性，以及各种预报方法的局限性，问题并未携式计算机控制。每一测区都重复进行十次测试。真正解决。本文作者认为，岩溶隧道施工地质超前掌子面测试时，接收换能器距触发换能器20～预报方法的选择应结合岩溶隧道施工主要存在的问300cm，实际测试距

6、离应根据掌子面现场条件具体题及预报方法的优、缺点进行。确定E4,5]。国内外隧道施工期地质超前预报方法主要有：在工作面布置发射点和接收检波器可以快速完地质法，超前平行导坑(隧道)法，超前水平钻孔法，成声波信号的采集，不受工作面岩体条件限制，也不超前钻孔声波测井及跨孔声波透射法和波反射法耽误施工时间。不过，采集到的信号往往受噪声及等[。面波信号干扰。为实现“高分辨率，高信噪比，高精从杨梅堡隧道的工程概况可知，该隧道围岩岩度”的目的，HSP分析处理系统开发出许多软件模性主要为沉积岩，隧道穿越区域受断层的影响，产生块，其中着重进行了

7、提高声波记录信噪比的处理，包一系列断层影响带或次级断层破碎带，同时在可溶括谱白噪反褶积处理、f—k滤波、r—P滤波、叠加偏岩与非可溶岩交界处，溶蚀现象发育。因此，本隧道移校正、相关分析及全波综合处理等技术，并对岩体工程最突出的问题是断层破碎带和岩溶问题。基于的粘弹性和各向异性进行了有效的校正。此，隧道施工地质预报的重点是断层及岩溶。预报根据以上原理进行探测反射波信号的时域、频方法应力求简单、快速、准确。因此采用“以地质法域分析，结合隧道地表调查、施工掌子面地质编录的为基础的、以HSP水平声波反射法为主要手段的综预报方法，便可了

8、解前方岩体的变化情况，探测掌子合物探技术”。面前方可能存在的岩性分界、断层、岩体破碎带、软3．2I-ISP水平声波探测技术弱夹层等不良地质体的规模、性质及延伸情况等。岩溶与围岩间一般都存在着明显的电阻率、波图2为声波测试典型波形示意图，图3为时域、速、波阻抗、密度、磁化率等物