TSP超前预报隧道地质情况.docx
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TSP超前预报隧道地质情况
戴云山隧道高坪斜井出口方向
TSP超前地质预报
(戴.第12号)
DK429+675~830
报告
报告编制:
XXX
报告复核:
XXX
XXXX研究所
XXX领头人XXX
XXX
中国TSP超前地质预报技术领头人证书
一、勘探方法及质量保证措施
(一)勘探方法
本次勘探方法采用TSP-203PLUS进行长期超前地质预报。
1.原理
图1TSP探测原理
地层
或
断层
入射波前
反射波前
震源
传感器
传感器
隧道
TSP方法属于多波多分量高分辨率地震反射法。
地震波在设计的24个震源点(布置在地层或构造的走向与隧道轴相交成锐角的隧道边墙)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(图1),一部分信号透射进入前方介质。
反射的地震信号将被高灵敏度的加速度地震传感器器接收并以数字形式记录下来。
采集数据通过TSPwin专用软件处理,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。
2.仪器
采用TSP203超前地质预报系统。
系统主要组成及其技术特性:
①记录单元:
12道,24位A/D转换,采样间隔62.5μs和125μs,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%。
③TSPwinPLUS2.1软件:
数据采集、处理及评估一体化,高度智能。
(二)质量保证措施
1.接到勘探任务通知书后,仪器设备和人员要及时到位。
2.施工单位按TSP探测技术交底图要求,及时提供合格探测钻孔,严把质量关,不合格的钻孔坚决返工重打。
3.施工单位要把超前地质预报作为一个施工工序给予探测时间和探测环境的保证。
4.严格遵守TSP洞内探测规程。
二、勘探测线(孔位)布置
TSP接收器位置在DK429+609,开挖面位置为DK429+675;设计24炮,布置右边墙,1个接收器位于隧道右边墙接收。
本次钻孔布置表:
接收器孔
炮孔
数量
2个,位于隧道左右边墙
24个,位于隧道右边墙
直径
φ50mm钻头钻孔
Φ50mm钻头钻孔
深度
1.8~2m
1.5m
定向
面向隧道边墙,下倾20°
面向隧道边墙,下倾20°
高度
离隧底高0.51m
离隧底高0.5m
位置
距离开挖面66m
第1个炮孔离同侧接收器孔20m,
标准钻孔布置图(见图2)。
TSP203系统的布孔示意图(右壁)
三、勘探数据采集方式与资料分析
(一)勘探数据采集方式
1.勘探数据采集
是在洞内探测过程中,由仪器设备具有的数据采集系统自动采集的。
数据采集时,采用X-Y-Z三分量同时接收,采样间隔62.5μs,记录长度451.125ms(7218采样数)。
激发地震波时,采用无爆炸延期的瞬发电雷管,防水乳化炸药(药卷包装,100克/卷),激发药量为第1~18炮孔100克,第19~23炮孔75克,起爆前注水封堵炮孔。
本次实际激发和记录地震数据25炮。
其中21炮所记录的地震数据质量较好,可用于后续数据处理和评估。
2.勘探数据处理
是在在室内进行的,采集的数据采用TSPwinPLUS2.1专用软件进行处理。
处理时,首先正确输入隧道及炮点和接收点的几何参数。
剔除质量差的记录道。
质量合格的地震道才用于数据处理和解释。
本次预报长度约为155m。
基本处理流程包括11个主要步骤,即:
数据设置→带通滤波→初至拾取→拾取处理→炮能量均衡→Q估计→反射波提取→P、S波分离→速度分析→深度偏移→提取反射层。
处理的最终成果包括P波、SH波、SV波的时间剖面图、深度偏移剖面图、提取的反射层图和岩石物理力学参数与二维分析图等图件。
(二)资料分析
处理成果的解释与评估,主要基于以下的地震勘探基本准则:
①反射振幅越强,反射系数和波阻抗的差别越大。
②正反射振幅(红色)表明正的反射系数,表明坚硬岩层;负反射振幅(兰色)表明软弱岩层。
③若横波反射比纵波强,则表明岩层饱含水。
④纵横波速度比有较大的增加或泊松比突然增大,常常因流体的存在而引起。
⑤若纵波速度下降,则表明裂隙密度或孔隙度增加。
四、勘探成果图
图3P波速度剖面图
图4P波深度偏移图
图5SH波反射层提取图
图6SV波反射层提取图
图7物理参数与二维视图
五、预报结论与建议
(一)DK429+675~694(19米)
1、工程地质特征:
小断层较发育的区段。
2、主要不良地质:
右壁(主要探测壁):
可见2条较明显破碎带。
具体位置、规模和特征如下:
①679~682,带宽3米,小断层群,破碎。
含一般水带1个。
②687~689,带宽2米,小断层破碎带,破碎。
3、接续预报建议:
(二)DK429+694~724(30米)
1、工程地质特征:
构造简单区段。
2、主要不良地质:
节理发育,无明显不良地质。
4、接续预报建议:
(三)DK429+724~745(21米)
1、工程地质特征:
F14断层严重影响带分布的区段。
2、主要不良地质:
右壁(主要探测壁):
可见2条较明显的破碎带。
具体位置、规模和特征如下:
①729~731,带宽2米,小断层破碎带,较破碎。
②736~740,带宽4米,小断层群,破碎。
含一般水带2个。
3、接续预报建议:
736~740段实施6米超前钻探水。
(四)DK429+745~792(47米)
1、工程地质特征:
F14断层破碎带分布的区段。
2、主要不良地质:
右壁(主要探测壁):
可见4条破碎带。
具体位置、规模和特征如下:
①745~758,带宽13米,小断层群,破碎。
含一般水带1个。
②764~770,带宽6米,小断层群,破碎。
含一般水带1个。
③778~785,带宽7米,小断层群,较破碎。
含一般水带2个。
④789~792,带宽3米,明显小断层破碎带,破碎。
3、接续预报建议:
745~780段实施地质雷达探测或6米超前钻探水。
(五)DK429+792~815(23米)
1、工程地质特征:
F14和F11-1断层影响带分布区段。
2、主要不良地质:
右壁(主要探测壁):
可见2条破碎带。
具体位置、规模和特征如下:
①798~804,带宽6米,小断层群,较破碎。
②808~811,带宽3米,小断层群,较破碎。
3、接续预报建议:
(六)DK429+815~830(15米)
1、工程地质特征:
F11-1断层破碎带分布的区段。
2、主要不良地质:
右壁(主要探测壁):
可见1条的破碎带。
具体位置、规模和特征如下:
①815~825,带宽10米,小断层群,破碎。
含明显水带2个。
3、接续预报建议:
全段实施地质雷达探测或6米超前钻探水。
六、仅供参考的预报
(一)DK429+830~854(24米)
1、工程地质特征:
F11-1断层破碎带分布的区段。
2、主要不良地质:
右壁(主要探测壁):
可见3条的断层破碎带。
具体位置、规模和特征如下:
①830~832,带宽2米,小断层破碎带,较破碎。
②839~843,带宽4米,小断层群,破碎。
含明显水带1个。
③849~854,带宽5米,小断层群,很破碎。
含明显水带1个。
3、接续预报建议:
839~854段实施地质雷达探测或6米超前钻探水。
七、备注
1、文中“左壁、右壁”均指面向掌子面方向的左壁、右壁。
2、目前,国内外TSP预报不良地质的最高精度为85~90%。
所以,本次预报若出现3~5米的绝对误差,应在允许的范围之内。
3、TSP和其它所有物探手段,都只能粗略地估计不良地质的性质;若准确地预报不良地质的性质只有通过地质分析手段才能完成。
4、TSP和其它所有物探手段,都不能区分具体岩性;但能概略地区分软硬岩。
5、对于赋水区段,TSP和其它所有物探手段一样,都不能定量地预报地下水的涌水量,只能半定量地预报无水、少水、多水、富水或强富水;或者只预报水带(泥带)。
要确定具体或可能有多大涌水量,同样要通过超前探水和地质判断手段才能完成。
其中业内依据表象的初步判断标准是:
(1)贫水区段(少水级):
围岩暴露一段时间后,可出现少量渗水;或锚喷过后,无或偶有小片湿润带。
(2)弱富水区段(多水级):
围岩暴露一段时间后,出现少量滴水;或锚喷过后,有少量小片湿润带。
(3)中等富水区段(富水级):
围岩暴露一段时间后,出现少数线状流水;或锚喷过后,出现大片湿润带。
(4)强富水区段(强富水级):
围岩暴露一段时间后,出现股状喷水或流水;或隧道底部出现大量积水。
6、本次预报以隧道右壁(主要探测壁)的不良地质体位置、规模、性质和特征为准。
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