TSP在公路隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)中的應(yīng)用研究王胤吉林大學(xué)建設(shè)工程學(xué)院摘要:根據(jù)TSP技術(shù)的特點(diǎn),將TSP技術(shù)應(yīng)用于掌子面前方不良地質(zhì)對象的預(yù)報(bào)工作中。水平地質(zhì)鉆探與現(xiàn)場開挖的實(shí)際情況表明,基于TSP技術(shù)的隧道超前預(yù)報(bào),在預(yù)報(bào)距離,預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性,以及對圍巖的判別等方面,均明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的地質(zhì)雷達(dá)。文章最后還指出了該技術(shù)存在的一些待進(jìn)一步研究的問。關(guān)鍵詞：公路隧道超前預(yù)報(bào)TSP技術(shù)1前言隨著西部大開發(fā)戰(zhàn)略的進(jìn)展,我國西部地區(qū)公路隧道工程的數(shù)量越來越多,長度越來越長,埋深越來越大,施工的速度也越來越快。而我國西部屬多山地區(qū),地質(zhì)條件異常復(fù)雜,隧道開挖中的坍塌、冒頂、涌水等地質(zhì)災(zāi)害時(shí)有發(fā)生。因此,為了保證隧道施工安全和高效,公路隧道超前地質(zhì)探測更顯重要。目前隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作使用的方法技術(shù)包括以下幾種:工程地質(zhì)調(diào)查與推斷、地質(zhì)雷達(dá)探測、水平鉆探和反射地震波法等。工程地質(zhì)調(diào)查推斷與地質(zhì)雷達(dá)探測,不僅精度不高,而且預(yù)報(bào)的范圍也相對有限;水平鉆探雖然準(zhǔn)確度高,但是由于效率太低,隧道施工方一般難以接受,而反射地震波法雖是工程物探中最可靠的方法之一,但用于隧道超前預(yù)報(bào)工作由于觀測條件的限制以及巖體內(nèi)不同方向都可能形成反射,使之在解釋與判別方面遇到了較大的困難。目前,瑞士安伯格測量技術(shù)公司開發(fā)研制的TSP203系統(tǒng),采用地震波反射原理,能長距離地預(yù)報(bào)隧道掌子面前方的地質(zhì)情況,如斷層破碎帶和其它不良地質(zhì)帶,作為一種新的地震探測方法,與其他預(yù)報(bào)方法相比,TSP在準(zhǔn)確性和距離誤差方面具有一定的優(yōu)點(diǎn)。2TSP測量原理TSP(隧道地震波勘探)屬于聲波探測技術(shù)。與常規(guī)聲波探測技術(shù)不同之處在于該技術(shù)是專門為長距離、地質(zhì)復(fù)雜隧道的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)而設(shè)計(jì),其聲波發(fā)射和接收技術(shù)與常規(guī)聲波探測也不盡相同。發(fā)射地震波(聲波)是通過在隧道掌子面后方一定范圍內(nèi)的鉆孔中實(shí)施微型爆破來實(shí)現(xiàn)的,爆破引發(fā)的地震波在巖體中以球面波的形式向四周傳播,遇到隧道前方的地質(zhì)界面時(shí)(圖1),將有一部分波從界面處反射來,TSP測量系統(tǒng)用一對接收傳感器將這些信號進(jìn)行采集和記錄,并通過相應(yīng)的軟件對其分析和評估。圖1TSP測量原理3TSP探測技術(shù)應(yīng)用實(shí)例TSP在瑞士、德國、法國、日本等發(fā)達(dá)國家的隧道施工中,得到了廣泛的應(yīng)用,尤其是在采用TBM施工時(shí),利用TSP進(jìn)行超前探測地質(zhì)情況,更是在施工決策過程中不可缺少的工序。費(fèi)爾艾那隧道是瑞士一座長20km的穿越阿爾卑斯山的鐵路隧道。該隧道最大埋深達(dá)1600m,穿過的巖層為沉積巖和火成巖,受阿爾卑斯山造山運(yùn)動(dòng)的影響,隧道所穿過的地層被嚴(yán)重切割,存在大量構(gòu)造破碎帶。該隧道采用了鉆爆法和全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)(TBM)施工方法,從隧道兩端對向施工。由于該隧道埋深大、巖石強(qiáng)度高以及存在破碎帶等諸多因素,對TBM施工提出了很高的要求。通常情況下,掘進(jìn)機(jī)施工對巖性變化的適應(yīng)性較差,在原巖應(yīng)力大、巖石穩(wěn)定性差的情況下存在掘進(jìn)機(jī)由于變形過大或發(fā)生冒落被卡死的危險(xiǎn)。為了避免這種現(xiàn)象的發(fā)生,在費(fèi)爾艾那隧道工程中系統(tǒng)地應(yīng)用了TSP探測技術(shù)來預(yù)報(bào)隧道施工前方的地質(zhì)情況,以避免隧道塌方和冒頂?shù)仁鹿省ＹM(fèi)爾艾那隧道于1999年底順利建成通車。TSP探測技術(shù)在該探洞的施工中得到了廣泛的應(yīng)用。疑4潤在村TSP碗使用中應(yīng)該注版意的問題連雖然嚴(yán)TSP盜具有技術(shù)先進(jìn)普、功能強(qiáng)大、于預(yù)報(bào)距離長、藍(lán)精確度高等優(yōu)急點(diǎn)脹,示但在實(shí)際操作閱過程中燦,脊如果不能正確口的使用和解譯篩,絕常常會(huì)降低預(yù)輛報(bào)的準(zhǔn)確性。井我國對下TSP奧設(shè)備引進(jìn)時(shí)間蜻過短條,臥實(shí)際經(jīng)驗(yàn)積累段不足售,TSP銀探測和解譯技喝術(shù)尚不過關(guān)伯,犁特別是有些單質(zhì)位實(shí)際尚處種于驚“哄學(xué)用習(xí)牙”律階段摟;奸另外還要拉實(shí)素施綜合超前預(yù)毯報(bào)技術(shù)。漲為了搞好哥TSP推的預(yù)報(bào)工作公,春筆者認(rèn)為右,缸還應(yīng)在以下幾慣個(gè)方面予以加鼓強(qiáng)。藏(愁1)蛛提高炊TSP媽探測和解譯技驟術(shù)。參TSP寫探測和解譯技忙術(shù)需要經(jīng)驗(yàn)的柱積累云,菌同時(shí)壇,侮更主要的是提扁高解譯技術(shù)人鏈員的地質(zhì)知識(shí)出(痕特別是工程地靠質(zhì)力學(xué)的知識(shí)前)蛾和野外、洞內(nèi)鄭地質(zhì)工作的基幟本功。災(zāi)(糞2)屋提高飛TSP醫(yī)超前預(yù)報(bào)的準(zhǔn)燦確性和精度。異要提高婆TSP朝超前預(yù)報(bào)的準(zhǔn)姐確性和精度津,趁最主要的手段籌是實(shí)施綜合超條前地質(zhì)預(yù)報(bào)肯;劫其次是限定罪TSP海超前預(yù)報(bào)的范樣圍敲;取最后創(chuàng),TSP該探測必須有超饑前鉆探的有力希配合。乘①房TSP雖與地質(zhì)學(xué)超前勤地質(zhì)預(yù)報(bào)的手米段相結(jié)合。這響是最主要的綜心合超前地質(zhì)預(yù)小報(bào)手段糊,局它可以疏變物探成果的靠多解為單解暗,椅從而提高統(tǒng)TSP恨超前預(yù)報(bào)的準(zhǔn)限確性和精度。醬a.臥陳與地面地質(zhì)調(diào)燈查和地面地質(zhì)娛體投射法的長耐期超前預(yù)報(bào)技英術(shù)相結(jié)合。串b.滲曉與斷層參數(shù)預(yù)啊測法預(yù)報(bào)隧道燙斷層的長期超隸前地質(zhì)預(yù)報(bào)技耕術(shù)相結(jié)合。化c.郊柴與掌子面編錄荷預(yù)測法、不良膛地質(zhì)預(yù)測法等區(qū)短期超前地質(zhì)嗓預(yù)報(bào)地質(zhì)學(xué)預(yù)礎(chǔ)報(bào)手段相結(jié)合眉。鑼②釘TSP煉與其它物探手以段相結(jié)合重。邊這是另一種綜拿合超前地質(zhì)預(yù)嚷報(bào)的手段訓(xùn),遷有利于相互驗(yàn)兄證控,忽提高拌TSP拆超前預(yù)報(bào)的準(zhǔn)膝確性和精度。赤主要有地質(zhì)雷愈達(dá)探測、其它尼聲波探測和紅喬外線探測等短背期超前地質(zhì)預(yù)最報(bào)的物探手段科。揪③春限定超前預(yù)報(bào)輕的范圍統(tǒng)。昌TSP條設(shè)備規(guī)定的有辛效預(yù)報(bào)范圍是萍掌子面前方紀(jì)100m通。在經(jīng)驗(yàn)不足植、地質(zhì)知識(shí)不米足或其它預(yù)報(bào)憤手段不能有效狐配合的條件下產(chǎn),刷嚴(yán)格將預(yù)報(bào)距精離限定在掌子吩面前方彼100m墻謊范圍內(nèi)掠,鞋這樣才能提高跳TSP巖超前預(yù)報(bào)的準(zhǔn)談確性和精度。蛛④奉超前鉆探的有鐵力配合餐。憤特別是對地下搞水的超前預(yù)報(bào)懲,TSP茄探測的成果可趙以預(yù)報(bào)有沒有傷地下做水鏡,窄預(yù)報(bào)地下水是寇多水、少水或貞弱富水帶、強(qiáng)撞富水帶等相對性結(jié)論撫;濁只有超前鉆探察和鄰近警報(bào)才豆能準(zhǔn)確預(yù)報(bào)地最下水的類型和遺有無大涌水甚蔽至突泥突水的連可能性。所以饒,松對于地下水的閃準(zhǔn)確預(yù)報(bào)來說牽,述超前鉆探是必牙不可少的。貼(妨3)坐提高絹TSP咱探測的實(shí)用性閑。在TSP煤超前地質(zhì)預(yù)報(bào)齡的成果六,咸一般是預(yù)報(bào)掌鎖子面前方稅100m走范圍內(nèi)主要不招良地質(zhì)體的性零質(zhì)、位置和規(guī)咱模。對施工單陷位而言庸,神迫切需要解決兔諸如掌子面前手方哪個(gè)區(qū)段圍虹巖破碎蜜,嘉什么地方有溶黨洞、暗河或巖吃溶淤泥帶等慕,捎為此就需要加斜強(qiáng)蔑TSP饒解譯的基本功泡。5結(jié)語良(五1)顫隧道施工中地計(jì)質(zhì)超前預(yù)報(bào)的雞重要性已得到偷越來越廣泛的廟認(rèn)同險(xiǎn),朵自從陪TSP極探測技術(shù)問世臺(tái)以來礙,棋在全球數(shù)百個(gè)娛隧道工地上做塌過楚TSP六測量啊,TSP贏探測技術(shù)已成處為保證隧道施辛工安全和工程漢質(zhì)量的重要手果段閉,叼并在許多隧道硬施工中作為一烏項(xiàng)施工工序。鞏采用連TSP中探測技術(shù)能大寇大減少施工中朱的盲目性攀,瓦減少事故發(fā)生裙率鋼,傾從而降低工程妹投資痛,瓣縮短工期。尿(階2)歐目前粥,TSP梁探測技術(shù)已經(jīng)筒成為瑞士等國降家眾多隧道工火程施工中的必悔不可少的地質(zhì)坑超前預(yù)報(bào)手洲段。通常情況健下每掘進(jìn)仔150化～鵲200m呼就做一次尿TSP辣測量段,脅與鉆探法等相向比這種測量方團(tuán)法的突出優(yōu)點(diǎn)獄是測量結(jié)果的截信息量大集,誰預(yù)報(bào)范圍廣幫,普測量本身成本它低。在使用掘倉進(jìn)機(jī)施工的隧愛道標(biāo)段屋,TSP苦超前預(yù)報(bào)測量蜂還是惟一切實(shí)辮有效的測量手且段鳴,共因?yàn)榫蜻M(jìn)機(jī)施董工時(shí)的日進(jìn)尺扔有時(shí)高達(dá)漲25m捎,扔超前預(yù)報(bào)的范呢圍只有數(shù)倍于庭掘進(jìn)機(jī)的日進(jìn)見尺這種測量才機(jī)顯得有意義。別常規(guī)的鉆孔測合量法因需要較衰大的設(shè)備布置屠空間側(cè),扭且效率低和影口響掘進(jìn)機(jī)施工股不適合掘進(jìn)機(jī)藝施工條件下的仰地質(zhì)超前預(yù)報(bào)擁。蠟(瑞3)鐵中國目前正在墳進(jìn)行大規(guī)模的研鐵路、公路和堡水電工程建設(shè)或,炸需要修建大量略的隧洞和洞室滲,娛而繡TSP狹作為一項(xiàng)隧道牛長期史(僵長距離旨)建的探測技術(shù)畝,宅將在減少和消沖除隧道施工塌液方方面發(fā)揮巨未大作用。參考文獻(xiàn)離[1]疑陸劉志剛絞,門唱趙勇惑.播隧道隧洞施工坊地質(zhì)技術(shù)三.痛北京屬:捐中國鐵道出版坐社泄,2001搜[魯2走]膀券肖書安腦.報(bào)瑞士隧道工程庭中的地質(zhì)超前港預(yù)報(bào)測量套.污見釋:銅中瑞公路隧道浪技術(shù)交流文集訊.姐北京蕉:閱人民交通出版郵社伏,2001悅[熱3走]悔趙永貴輔,眠淺劉浩燈,宵孫宇懂.悉隧道地質(zhì)超前白預(yù)報(bào)研究進(jìn)展槐[篇妻J].恐地球物理學(xué)進(jìn)懸展蠟,2003斬[叼4雞]竹劉秀峰假,晨企劉志剛更.悄巖溶地質(zhì)超前慣預(yù)報(bào)方法研究賀[J].驚石家莊鐵道學(xué)篩院學(xué)報(bào)屆,2003肚[然5定]匪溫樹林儲(chǔ),村湯吳世林虧TSP203價(jià)渠在云南元磨高豪