TSP203超前地质预报系统在立洲电站引水洞的应用

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1、第33卷第4期华电技术Vol_33No．42011年4月HuadianTechnologyApr．2011TSP203超前地质预报系统在立洲电站引水洞的应用黄超，侯忠发([~Jll华电木里河水电开发有限公司，四川西昌610016)摘要：在水电工程引水隧洞或其他地下洞室工程施工中，经常出现塌方、溶洞、高压涌水和大断层等不良地质洞段，给施工安全带来极大隐患。通常采用地质钻孔来探明前方地质情况，探测距离很短且耗时长。采用TSP203超前地质预报系统能有效地解决上述问题。该系统在水电工程施工中的成功应用，可对其他类似地

2、下复杂施工工程提供参考和借鉴。关键词：TSP203超前地质预报系统；不良地质洞段；超前预报技术；水电站引水隧洞；消耗中图分类号：rITv732．1：TV221．2文献标志码：A文章编号：1674—1951(2011)04—0018—04其中一部分向隧洞前方传播，当波在隧洞前方遇到1工程概况岩石物性界面时，将有一部分波从界面处反射回来，立洲水电站由四川华电木里河水电开发有限公界面两侧岩石的强度差别越大，反射回来的信号越司(以下简称木里河水电公司)开发，电站位于四川强。测量系统中使用了两对三分量高灵敏度传感器省凉山

3、州境内的木里河流域，是木里河干流水电规(高灵敏度传感器按放在特制金属管内放入钻孔划“一库六级”的第6个梯级电站，其下游为锦屏一中，分别以平行、垂直和径向隧洞轴线的方向)，能级水电站库区。电站采用混合式开发，枢纽工程由保证接收由各种不同角度反射回来的反射信号。还碾压混凝土双曲拱坝、地下长引水隧洞和地面发电能有效地减小干扰信号的影响。反射信号的旅行时厂房组成。电站装机容量355MW，多年平均发电量间和反射界面的距离成正比，故能预报引水隧洞前为l5．52亿kW·h。方0—150m及临近区域地质状况，包括地层岩性界立洲

4、水电站地质条件复杂多变，工程位于青藏面、构造破碎带、富水带、岩溶发育带等不良地质体，高原东南缘，地处横断山脉，属侵蚀、剥蚀、强烈切割确定其位置、规模及大致产状，推测其性质。山区，区域内构造活动强烈，飞来峰及构造窗展布全TSP203超前地质预报系统的现场布置及测试区，断层发育较多，故有“地质博物馆”之称。过程由一系列炮点、2个三维接收传感器(，Y，方立洲水电站引水隧洞全长17272m，开挖直径向)、接收机及数据处理系统组成如图1所示。9．1～10．2m，施工支洞全长5371m。20多km的地2．2观测系统布设下洞

5、室工程在如此复杂的地质条件下施工，难度非TSP203超前地质预报系统布置如图2所示。常大。从施工支洞的开挖情况看，遇到了煤层、可燃根据不同预报的目的，爆炸孑L可选择不同的边墙。气体、大断层、1．1MPa的高压涌水、1．4m以上的洞在复杂的地质条件下，为了相互验证，需在左、右边室变形等复杂情况，施工进度慢、安全风险大。为墙都安装接收器和爆炸孔，以求最佳效果。其炮孔此，木里河水电公司与设计单位共同研究，决定试点及接收孔的具体布置如图3所示，具体要求见表1。采用TSP203超前地质预报系统，对特殊洞段进行表1炮孔及接

6、收孔的具体要求超前地质预报，以指导施工。2TSP203超前地质预报系统技术原理2．1基本原理TSP203超前地质预报系统采用了回声测量原理。地震波在指定的震源点(通常在隧洞的左边墙或右边墙，大约24个炮点布成一条直线)用小药量激发产生，地震波在隧洞岩石中以球面波形式传播。收稿日期：2010—11—02第4期黄超，等：TSP203超前地质预报系统在立洲电站引水洞的应用·19·图1TSP203超前地质预报系统的方法原理图2TSP203超前地质预报系统的布设图。上倾～10。下倾10b横截面(炮孔)图3炮孔及接收的具体

7、布置距1m。仪器设置如下：3立洲水电站引水洞地质预报试用(1)记录单元：l2道；24位AMD转换；采样间2009年5月，在引水隧洞桩号K6+797m处开隔，62．5s；带宽，8000Hz；记录长度，7218采样挖施工时发生塌方，掌子面岩石为极薄层碳质板岩，点；声响动态范围，120dB。岩体强度极低，裂隙较发育，完整性极差。对于此次(2)接收单元：三分量加速度地震检波器；灵敏塌方，为了比较准确地掌握前方隧洞的围岩情况，及度，(10004-50)mV／g；频率范围，0．5～5000Hz。时制订相应的施工措施，决定试

8、点采用TSP203超3．2数据处理前地质预报系统，对该洞段进行超前地质预报，以指各种地球物理方法在野外采集得到的原始数导施工。据，需要经过数据处理，得到有助于解释的数据或图3．1现场工作方式像。数据处理的目的是压制噪声，增强信号，提高信此次工作震源点位于引水洞左边墙内，设计放噪比，以便从数据中提取有用的特征信息(如速度、炮24炮，实际放炮24炮，2个接收器分别置于引水振幅、相位、电阻率