TSP 超前地质预报系统在精伊霍铁路北天山隧道中的应用.pdf

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1、器隧道与地下工程下¨聃船特l彀珏n醴酷f繇rou懿醴鞋轴赣i秘8镑嘲辆骚TSP超前地质预报系统在精伊霍铁路北天山隧道中的应用曹小军·，张红军-，王萌2(1．中国中铁一局集团有限公司，陕西西安710054；2．北京八一中学，北京100080)摘要：采用TSP203超前地质预报系统可以准确地预报隧道工作面前方100～200m范围内的围岩变化情况，为后续的施工组织提供参考依据，确保施工安全，因此，以精伊霍铁路北天山隧道工程为例，介绍了在不良地质条件下，用该方法探测预报并采取的相应措施。关键词：TSP；地质预报；构造破碎带；涌水中图分类号：U456．33

2、文献标志码：B文章编号：1009—7767(2011)0l一0104—05ApplicationofTSPGeologicalForecastSysteminN．TianshanTunnelingofJingvihuoRailwayJlngylnU0KallwayCaoXiaojun，ZhangHon自un，WangMeng超前地质预报技术出现在20世纪中后期，是工程地质研究的一个分支．我国则是从70年代后期逐渐开始重视这一方面的研究和应用。进入21世纪，伴随着西部大开发战略的启动。修建的铁路、公路将明显增多。由于修建的隧道长度、埋深在不断加大，

3、所以遇到的地质条件也越趋复杂，隧道施工中遇到的问题也会相应地增多。不可预料的地质灾害如突泥、突水、塌方等则会成为困绕工程施工的主要难题。近十几年来，隧道施工技术已经有了很大的发展，为了保证在隧道施工时的安全和高效．超前地质预报的研究就显得越来越重要。因为，通过地质超前预测预报，可以减少隧道施工过程中的盲目性．避免可能诱发的重大不良地质或灾害地质变化的发生，并根据现场预报结果，实施动态信息发布的施工方法，及时调整或修正围岩分级、设计参数及施工方法，才能正确指导施工，使施工快速、安全、经济、合理。1TsP系统概述1．1TSP工作原理和方法TSP方法属

4、于多波多分量高分辨率地震反射法。地震波在设计的震源点(通常在隧道的左或右边墙，大约24个炮点)用小量炸药激发产生。当地震波遇到岩石波阻抗差异界面(如断层、破碎带和岩性变化等)时，一部分地震信号反射回来(见图1)，一部分信号透射104．事荭技术一盯2011No．1(JQn．)voJ．29进入前方介质。反射的地震信号将被高灵敏度的地震检波器接收，数据通过TSPwin软件处理后，便可了解隧道工作面前方地质体的性质(软弱岩带、破碎带、断层、含水岩层等)和位置及规模。图1TSP原理1．2预报系统的组成TSP超前地质预报系统主要组成部分有：1)记录单元，共1

5、2道，24位A／D转换，采样间隔62．5¨s和125¨s，最大记录长度为1808．5ms，记录带宽8000Hz和4000Hz．动态范围120dB。2)接收器(检波器)。三分量加速度地震检波器，灵敏度为1000mV／g±5％，频率范围为0．5～5000Hz，共振频率9000Hz，横向灵敏度>1％，操作温度0～65℃。3)TSPwin软件，可将数据采集和处理集于一体，高度智能化。1．3观测系统设计(见表1)表1TSP观测系统设计参数≯

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14、位于隧道右边墙)钻头直径／mm深度／m定向离隧底高度／m位置452．0垂直隧道轴向．上倾5～10o1．5距离掌子面54．5m2工程实例2．1工程地质概况精伊霍铁路北天山隧道为北天山越岭主隧道，起迄里程为DzKl09+240一DzKl22+850．全长13610m，是精伊霍铁路的主要控制工程。该隧道位于北天山西段的中山区内，山系为博罗科努山，是伊犁盆地和准噶尔盆地的分水岭，其岭脊线近东西走向展布。越岭垭口高程2780m，相对高差500～1200m。进出口地形陡峻，岭顶地形起伏较大，岭脊两侧沟谷发育，一般呈“V”字型，地形条件十分复杂。地表多为植被及

15、灌木覆盖。山坡自然坡度一般为25～40o，局部形成陡崖。隧道进口位于阿萨勒沟右岸山体斜坡上，出口位于阿肯乌依君与博尔博松河交汇处。隧道最大埋深约1038m。北天山降水量及气温随高程的变化而变化较大，岭脊一线降水量最大，其次为岭南地区，岭北降水量最少；年平均降水量250～860mm，最大冻结深度200cm。隧道洞身岩性主要为下石炭系的砂岩夹灰岩、白云质灰岩、英安斑岩与凝灰岩互层和奥陶系灰岩等。2．2TSP超前地质预报结果在隧道平导掌子面DzKll2+252处施做TSP203超前地质预报，其探测结果显示(见图2～10)，前方岩体破碎，岩体富含裂隙水。

16、存在较大涌水的可能。2．3推测的预报结论(见图10)1)DzKll2+252一DzKll2+260(8m)范围内岩性分析为灰岩夹白云岩，