淺析超前地質預報應用與研究

2014-03-07 07:17:30邢野

黑龍江交通科技 2014年4期

關鍵詞：施工

邢野

(貴陽交通工程監理站)

淺析超前地質預報應用與研究

邢野

(貴陽交通工程監理站)

根據烏鞘嶺隧道8#斜井地質超前預報的應用情況，介紹隧道在復雜地質條件下TSB203的應用技術。

超前地質預報;隧道施工;應用

在隧道施工中，某些隧道埋深較大地質鉆孔勘察費工費時而時間緊迫因而在施工前沒有詳細的地質勘察資料，在施工中由于地質條件復雜極可能出現斷層、破碎帶、軟弱地層等不良地質段或突然的涌水涌泥、圍巖失穩等地質災害，使得施工難度大大加大甚至造成重大的人員傷亡和經濟損失。怎樣預防和避免掘進過程中這一系列事件的發生了。我們通過地質超前預報，就能了解前方圍巖變化情況，并根據圍巖變化情況及時調整一些支護參數，做到超前思考，提前安排，為施工組織管理、地質災害防治提供依據，準確地指導施工隊伍安全高效施工，從而達到保證工期和質量，提高經濟效益的目的。以下以烏鞘嶺隧道8#斜井為例簡述超前地質預報的應用技術。

1 8#斜井工程概述

烏鞘嶺隧道位于甘肅省天祝縣和古浪縣境內，是蘭新線蘭州至武威段增建第二線打柴溝車站至龍溝車站之間的一座特長隧道，全長20 050 m，是目前國內最長的鐵路隧道。8#斜井全長2 773.76 m，正洞設計為兩座單線隧道我部承擔左線正洞施工1 235 m、右線1 510 m施工任務。兩座隧道線路縱坡相同，主要為11‰的下坡。烏鞘嶺為高山區，地形起伏，志留系下統板巖夾千枚巖，三疊系砂巖、志留系變質砂巖等巖性錯綜復雜，受構造影響嚴重，巖體產狀多變，節理、裂隙發育。有“地質博物館”之稱，而由于埋深較大(達1 100 m)工期又緊，施工前對于斜井無詳盡的地質資料。

2 TSP203系統應用原理

TSP203地質超前預報系統是由瑞士安伯格測量技術公司研發的新一代超前地質預報系統，同由接收單元、記錄單元及附件和引爆設備三大部分組成，利用波的反射原理進行地質預報。預報時，通過爆破產生地震波，地震波在隧洞中的巖體內傳播，當遇到一地震界面時，如斷層、破碎帶、溶洞，大的節理面等，一部分地震波就被反射間回來，反射波經過一段時間后到達傳感器被記錄儀接收，然后經專門的分析軟件進行處理，就得到清晰的反射波圖像。通過對反射波特征的分析，如發射與反射之間的時間差、相位差、反射信號強弱、縱波與橫波的比率等，并結合區域地質資料、跟蹤觀測地質資料就可以確定隧洞前方及周圍區域地質構造的位置和特性。

3 應用實例

下面以8#斜井工區斜1+780～+580段為例，預報長度200 m。測試前先提前在距地面約1.0～1.5 m高的單側邊墻上，按水平線位置、間距1.5 m、孔深1.50 m、孔徑35～38 mm、下傾15°～20°的標準鉆24個炮孔，最后一個炮孔距掌子面1 m左右。兩只高精度傳感器對稱布置于距掌子面約58 m處的兩側邊墻上，其孔深2.0 m、孔徑42～45 mm、上傾5°～10°。將已鉆好的炮孔的孔深、傾角、間距測量出來，并作好記錄，以備數據處理時用。

爆破采集數據使用硝胺炸藥，零延時電雷管，各炮孔裝藥后，按順序逐個引爆，并由儀器記錄下各道信號。在數據采集過程中，根據反射波信號能量的強弱，隨時對藥量進行調整。數據采集時，為減少噪聲對采集數據的影響，工區內應停止其它施工作業，尤其是針對巖體的作業。

預報成果通過分析處理軟件對原始數據處理后，由軟件直接提供的一些有關地質情況發生變化的位置、該位置的巖性參數等信息。通過對原始數據的分析處理，在掌子面前方200 m內探測出六個較為明顯的反射界面，它們可能是巖性發生變化的分界面。

反射面巖性參數見表1;波速、泊松比、密度曲線和反射面二維圖見圖1。