TGP206和SIR—3000地質雷達在烏鞘嶺隧道超前地質預報中的對比應用

楊欣 鄒函霏 王浩林

摘要：結合烏鞘嶺隧道工程介紹TDP206和SIR-3000地質雷達在隧道工程中的對比應用：1.使用TDP206隧道地質預報系統，采用高頻地震反射波法對隧道掌子面前方的巖體的巖性變化的界面，構造破碎帶，巖溶和巖溶發育帶等地質條件進行長距離的判斷和預報。2.使用SIR-3000地質雷達，采用中心頻率為100MHz天線對隧道掌子面前方工程地質與水文地質條件進行短距離的預報。3.兩者的長短結合綜合對比應用為提前選擇施工方法，優化支護，采取特殊措施提供依據，指導工程施工的順利進行。

關鍵詞：TDP206 地質雷達 超前預報

1.概述

我國的隧道隧道隨著交通建設的高速發展而不斷增加，它以自身具有縮短里程和行車時間，改善線性，提高運營效益等方面的優勢，已經成為公路，鐵路等大型項目中的重要工程。隧道超前預報的主要目的：⑴進一步查清隧道開挖工作面前方的工程地質與水文地質條件，指導工程施工的順利進行（2）對斷層破碎帶、軟弱帶、圍巖的賦水情況、巖溶的發育情況等不良地質條件進行探測，降低地質災害發生的幾率和危害程度[1][2]。

2.TGP206和SIR-3000地質雷達的探測原理[3]

TGP206隧道地質預報系統的預報原理是采用高頻地震反射波法，即以線陣激發的彈性波，在遇到巖體彈性波阻抗界面，反射波通過預先埋置在隧道圍巖中的檢波器接收。通過處理軟件系統，對反射波到達時間，傳播過程的衰減，相位以及波形的變化等進行分析，進而對掌子面的前方巖體地質條件作出判斷和預報。

SIR-3000地質雷達的探測原理是根據土質，巖層及其他物質電導率（電導率的倒數）及介電常數的不同，以及相鄰的兩種物質的電性，物性差異作為測試條件，形成反射界面而探測地下的目的體。

3.TGP206和SIR-3000地質雷達在烏鞘嶺隧道超前地質預報中的應用[4]-[6]

3.1烏鞘嶺群高嶺隧道概況

烏鞘嶺隧道位于祁連山高寒亞干旱區，連年干旱風沙多，冰凍期為11月至次年3月。烏鞘嶺隧道僅在隧道進出段處有松散的巖土，剩余全段基本處于基巖中。該隧道穿越兩大區域性斷層，破碎帶較寬，經分析該兩大斷層破碎帶寬度分別為300m與238米，均為逆斷層，且與隧道軸線近乎直交，斷層傾向與隧道前進方向基本一致。且隧道所處區域地下水分布復雜，地下水類型為第四系松散孔隙水或基巖裂隙水，其中中等富水區約占隧道全長的70%左右，對隧道圍巖穩定性影響較大。

3.2.測試結果分析

首先采用TGP206預報系統采集數據，通過TGPW N軟件進行處理，獲得P波，SH波，SV波的時間刨面等成果。以烏鞘嶺隧道右線進口YK2387+092～YK2387+242段進行了長距離地質超前預測工作，為了確保安全采用地質雷達進一步的探測，以提高預報的準確率。如圖1

圖1

從預報成果可以看出YK2387+092～YK2387+111，YK2387+145～YK2387+210，YK2387+220～YK2387+242波反射強度一般，無異常反射特征，推斷上述里程段圍巖特征與目前掌子面基本相似。而YK2387+111～YK2387+145，負反射比較明顯，反射振幅大，結合掌子面的地址情況，推測上述里程段節理、裂隙發育，塊碎～碎裂狀結構，潮濕，整體穩定性較差。

地質雷達探測結果，隧道施工到YK2387+108里程時， 進一步探測，進過雷達軟件處理.如圖2.

圖2 YK2387+108～YK2387+140

從雷達剖面圖可以看出YK2387+108～YK2387+140，電磁波反射較強，說明該段圍巖特征發生變化，有裂隙發育巖體破碎反射的特征，與TDP206探測結果基本吻合，故確定為斷層破碎帶。后經開挖驗證此段里程巖體破碎，節理裂隙發育，塊碎～碎裂狀結構，潮濕，整體穩定性較差。

4.結語：

1）TDP206隧道預報系統有探測深度長和廣度大等優點，地質雷達具有分辨率高，便于攜帶，預報可靠度較高，兩者相結合的綜合應用，能夠準確的預報隧道掌子面前方的地質情況，降低地質災害發生的幾率和危害程度.

2）隧道超前預報進一步查清隧道開挖工作面前方的工程地質與水文地質條件，對掌子面前方圍巖的完整性進行探測，對斷層破碎帶、軟弱帶、圍巖的賦水情況、巖溶的發育情況等不良地質條件進行探測為工程施工的順利進行提供了有力的依據。

參考文獻：

[1]葉英.隧道施工超前地質預報[M].人民交通出版，2011.

[2]蔣爵光.隧道工程地質[M].北京： 中國鐵道出版社，1991-02.

[3]劉奕輝.TGP206 超前地質預報系統在大王頂隧道中的成功應用[J].公路交通技術，2011.

[4]吳俊，毛海和，應松，等.地質雷達在公路隧道短期地質超前預報中的應用[J]. 巖土力學，2003.

[5]劉志剛，劉秀峰.TSP（隧道地震勘探）在隧道隧洞超前預報中的應用與發展[N].巖石力學與工程學報，2003，22（8）.

[6]何發亮，李蒼松.隧道施工期地質超前預報技術的發展[J].現代隧道技術，2001.