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    淺談TSP-203超前地質預報

    分類:
    工作學習心得
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    發布時間:
    2012/08/01
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    TSP-203超前地質預報系統是專門為隧道和地下工程超前地質預報研制的、目前世界上該領域較先進的設備,它的預報距離為地質雷達的4~12倍,預報費用為超前水平鉆探的1/10-1/20。經施工開挖驗證,其預報結果與實際地質情況吻合的較好,對施工具有良好的指導意義。 1、TSP-203超前地質預報原理 在隧道掌子面附近邊墻一定范圍內布置激發孔,通過在孔中人工激發地震波,所產生的地震波以球面波的形式在隧道圍巖中傳播,當圍巖波阻抗發生變化時,一部分地震波將會被反射回來,l另一部分地震波將會繼續向前傳播。反射的地震波由高精度的接收器所接收并傳遞到主機形成地震波記錄。 對采集的數據利用TSPwin軟件進行處理分析,預報隧道掌子面前方的地質情況,如溶洞、軟弱巖層、斷層、裂隙及富水情況等不良地質體。 2、TSP-203超前地質預報系統有以下特點 (1)、適用范圍廣,適用于極軟巖至極硬巖的任何地質情況。 (2)、預報距離長,能準確預報開挖面前方100~200m地質情況。 (3)、對洞內施工干擾小,可以在隧道施工間歇進行,即使專門安排此項工作,也不超過40分鐘。 (4)、提交資料及時,在現場采集數據的第二天即可提交正式成果報告??杀容^準確地判斷斷層破碎帶、軟弱夾層及其它不良地質體相對于隧道的空間位置。 3、洞內數據采集 TSP-203地震波超前地質預報分為洞內數據采集和室內計算機分析處理兩大部分。洞內數據采集主要由接收器、數據記錄設備以及起爆設備三大部分組成。接收器主要用來接收地震波信號。數據記錄設備是將接收器收到的信號放大、模數轉換并進行測量過程控制、信號數據記錄。起爆設備主要是用來引爆電雷管和炸藥。洞內數據采集包括打接收器孔、爆破孔、埋置接收器等、連接接受信號儀器、放炮接收信號等過程。 TSP-203超前地質預報洞內布置接收器孔和爆破孔設在掌子面附近的邊墻上。一般情況下,它是由一個接收器孔和24個爆破孔組成,接收器距掌子面大約為55m,最后一個爆破孔距掌子面大約為0.5m。爆破孔間距1.5m,孔深1.5m,孔徑19~45mm,孔口距隧底1m,向洞口方向傾斜約10o,向下傾斜10~20o;接收器與第一個爆破孔間距20m,接收器孔深2.4m,孔徑32~45m,口距隧底1m,向洞口方向傾斜10o,向下傾斜10~20o。 為使接收器與周圍巖體很好地耦合以保證采集信號的質量,采集信號前至少12個小時應將一個保護接收器的套管插入孔內,并用含兩種特殊的不收縮水泥砂漿使其與周圍巖體很好地粘接在一起。每爆破孔裝藥量10~40g,根據圍巖軟硬完整破碎程度與距接受器位置的遠近而不同。若地質情況特別復雜,有時需要在隧道另一邊墻上也布置一個接收器和24個爆破孔,左右邊墻所測資料對比分析,得出較為準確的判斷結果。 4、數據處理分析 將現場采集的資料傳輸至計算機,利用TSPwin軟件對其進行處理,TSPwin軟件主要由數據庫、處理、計算反射界面三部分組成: 數據庫:編輯現場采集的數據和定義觀測系統; 處理:對原始數據進行放大、能量均衡、濾波等流程的處理; 計算反射界面:在波形處理后,從地震波形記錄中拾取縱波波至和橫波波至,根據爆炸點與檢波器的距離可分別計算各段圍巖的縱波速度vp和橫波波速vs Ed=ρvs(3vp2-4vs2)/(vp2- vs2)。 Gd=ρvs μd=(vp2-2vs2)/2(vp2-vs2) 其中,ρ為圍巖的密度。 根據繞射重疊法原理(與常規地震反射資料處理中偏移流程的原理類似)計算反射界面與隧道的相對位置,即與隧道軸線的交角或至掌子面的距離。

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