隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào),勘察設(shè)計(jì)階段不可能完全掌握隧道施工段的地質(zhì)情況,由于前方地質(zhì)不明,施工中可能會發(fā)生涌水、斷層、溶巖、淤泥帶、塌方、突(涌)泥砂等地質(zhì)災(zāi)害,為避免這些災(zāi)害的發(fā)生,準(zhǔn)確的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)是至關(guān)重要的。
隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)是指對隧道開挖掌子面前方的地址搶礦及不良地質(zhì)體的工程性質(zhì)及位置、產(chǎn)狀進(jìn)行探測、分析解釋及預(yù)報(bào)。國內(nèi)外采用的主要預(yù)報(bào)方法按使用階段劃分:(1)勘測設(shè)計(jì)階段的地面電測探法、地面淺層地震法、地面地質(zhì)調(diào)查、驗(yàn)證鉆孔等。(2)施工階段的TSP法、地質(zhì)雷達(dá)法、BEAM法、超前水平鉆探法、以及TEM、USP、VSP、HSP、TRT法等。
目前預(yù)報(bào)方法以地震反射法為主,主要采用地震位置便宜法對隧道掌子面的前方進(jìn)行探測。
常用的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法:TSP203超前地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)主要包括:數(shù)據(jù)采集器、專用筆記本電腦、接收器、觸發(fā)器、傾角測量器?;贛SWindows平臺開發(fā)的TSPwin軟件可以記錄壓縮波(P波)和剪切波(S波)的全部波場,并能計(jì)算出預(yù)報(bào)區(qū)域內(nèi)的巖石力學(xué)參數(shù)。
TSP203超前地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)的探測原理:利用地震波在不均勻地質(zhì)構(gòu)造中產(chǎn)生的反射波特性來預(yù)報(bào)隧道施工前方的地質(zhì)條件和巖石特性變化的一種方法。縱波遇斷層破碎帶反射較強(qiáng),若巖層富水橫波反射也比較強(qiáng)。斷層破碎帶內(nèi)巖體縱橫波速總體下降,但高低變化頻繁。
隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào),地質(zhì)雷達(dá)法是 一種利用電磁波在不同介質(zhì)中產(chǎn)生透射、反射的特性來進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的方法。對于探測破碎巖體,地質(zhì)雷達(dá)效果好,由于巖石被節(jié)理裂隙切割,反射截面增多,反射波能量發(fā)生變化、頻率降低,同相軸連續(xù)性變差,甚至錯(cuò)斷,常表現(xiàn)為波形雜亂;對于溶洞,地質(zhì)雷達(dá)探測效果較好,電磁波在汗水溶洞周界發(fā)生反射,一般形成振幅較強(qiáng)的弧形反射波;當(dāng)為干溶洞(空腔)時(shí),地震波在空腔與周圍巖體界面產(chǎn)生較強(qiáng)發(fā)射,強(qiáng)反射界面增多,波幅及相位變化較大,同相軸發(fā)生錯(cuò)斷。
地質(zhì)雷達(dá)具有高分辨率、無損性、高效率、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),應(yīng)用范圍已設(shè)計(jì)及城市地下管網(wǎng)調(diào)查,擋墻、隧道襯砌和公路路面厚度以及各種脫空、空洞等工程質(zhì)量隱患的探測。
BEAM法是通過聚焦頻率域的激發(fā)極化法激發(fā)地質(zhì)體的極化效應(yīng),可以獲得百分頻率效應(yīng)和電阻2中參數(shù)。其中PEF是一種表征存儲電能能力的參數(shù),巖體孔隙率的大小直接與其相關(guān),因此BEAM對巖體的節(jié)理裂隙發(fā)育、破碎程度有較好的敏感性;對于溶洞也呈現(xiàn)出同樣的敏感性,表現(xiàn)為PEF值低,為-40~0,呈不規(guī)則震蕩、非均質(zhì)變化。
此外,還有紅外線探水法、水平鉆探法,都在國內(nèi)應(yīng)用較為普遍,當(dāng)今世界超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的新設(shè)備和方法不斷出現(xiàn),正日趨完善。提高預(yù)報(bào)的精度和效率仍是當(dāng)務(wù)之急,應(yīng)將各種方法有機(jī)結(jié)合,建立完善的綜合預(yù)報(bào)流程。施工企業(yè)應(yīng)間進(jìn)行廣泛的技術(shù)交流與合作以增強(qiáng)國際競爭力。隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)。
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