提高TSP探測數據精度現場措施分析

馬振華(中鐵第一勘察設計院集團甘肅環通試驗檢測有限公司,陜西西安　710043)The Analysis on Measures to Improve the Accuracy of TSP Detection DataMA Zhenhua

提高TSP探測數據精度現場措施分析

馬振華(中鐵第一勘察設計院集團甘肅環通試驗檢測有限公司,陜西西安710043)The Analysis on Measures to Improve the Accuracy of TSP Detection DataMA Zhenhua

摘要TSP超前地質預報系統是由瑞士Amberg公司利用地震反射波法的原理研制成功的一種超前地質預報工作方法。在TSP超前地質預報過程中需要以現場爆破的形式進行工作面前方的地質信息數據采集，而采集的原始數據好壞會決定解釋成果的準確性和合理性，影響超前地質預報人員對隧道工作面前方不良地質體的判識。因此，在進行野外數據采集時應采用各種方法和手段來提高采集信號的信噪比。通過滬昆客專貴州段超前地質預報工作的大量實踐，總結出影響TSP數據質量的一些現場因素，旨在提高TSP探測數據精度，從而提高超前地質預報的準確率。

關鍵詞TSP探測數據精度措施分析

TSP超前地質預報系統是由瑞士Amberg技術公司利用地震波在不均勻地質體中產生的反射波特性來預報隧道工作面前方及周圍臨近區域地質狀況的一種方法。超前地質預報結果的準確性完全受采集到的地震波信號強弱所影響，采集到的原始數據好壞會決定解釋成果的準確性和合理性，影響超前地質預報人員對隧道工作面前方不良地質體的判識。因此，在進行野外數據采集時應采用各種方法和手段來增強有益的地震反射波，壓制干擾波，提高信號的信噪比。

根據滬昆客專貴州段超前地質預報的大量實踐，總結出TSP數據的質量主要受地質情況、炸藥量、炮孔深度、接受孔和炮孔是否在一條直線上(X軸)、接收套管與圍巖的耦合情況、接受孔距工作面的距離等方面的影響。

1圍巖巖性的影響

滬昆客專貴州段某隧道，巖性為泥質、鈣質白云巖，巖體破碎，泥質充填，圍巖巖性較差，地震波的衰減較快，如果不注意增加爆破藥量，就會出現圖1所示較差的數據。這將給TSP數據處理過程中的初至波拾取帶來困難，對后續數據分析產生較大影響。

解決這種問題的措施就是適量增加TSP數據采集時的炸藥藥量。一般將藥量加大到300 g或400 g左右即可。

2炮孔未按規定要求施做造成的影響

用TSP系統探測時，其探測孔和炮孔一般應按表1的要求進行布置。

但經常會碰到一些隧道的圍巖風化嚴重，巖體較松散，施做的炮孔被巖體碎渣充填，炮孔較淺，甚至出現塌孔等現象；此時，炮孔深度一般為0.7～0.8 m左右，炮孔的數量也往往難以達到規定的要求，可能僅為16～17個。這樣會導致數據探測深度受限，預報距離變短，不良地質體的判識準確性也隨之降低。因此，應盡量保證炮孔的深度在1.5 m左右，且數量應在18個以上。

實際探測時，經常會碰到施做的炮孔傾斜角度為負值，則炮孔往往向上傾斜，這樣就不能用清水對炮孔的能量進行封堵。滬昆客專超前地質預報的實踐證明，利用浸水后的速凝錨固劑封堵炮孔能得到較好的數據。但是地震波的能量還是損失較多，振幅需要增加到兩倍，如圖2為滬昆客專某隧道將其地震波振幅調整到2倍后的TSP數據情況。

另外，由于隧道2臺階或者3臺階施工工藝要求所限，往往接受孔與炮孔不在同一直線上，會出現相對高差，在測量時一定要將炮孔的Z坐標測量準確。

如滬昆客專貴州段某隧道TSP探測過程中接受孔與炮孔的高差值約為3.5 m，導致對前方巖溶的判識產生里程上的偏差。因此，在TSP探測時盡量應將接收孔和炮孔布置在同一個臺階上，以消除這種高度差所產生的誤差。

3TSP數據采集時接收套管未固結牢固造成的影響

在進行接收套管的安裝時應采用環氧樹脂將套管固結，如果套管與圍巖耦合不密實，會導致接收器和地震波不同步。所接受到的數據大部分為聲波、面波的干擾波，在地震記錄上呈現強而尖銳的波至，這樣的數據無法讀取初至波的時間，而且一切振幅都是假振幅。

固結不實有時還會產生套管的微震，會產生地震波不呈指數衰減的連續震蕩波，圖3即為滬昆客專某隧道接受套管未安裝密實而采集到的數據波形。

一個好的地震波數據其振幅包絡線必然呈指數衰減趨勢，波形無變異情況，初至直達波明顯。如果炮孔成孔較好，炮孔深度在1.5 m，傾角為10.0°～12.0°左右，可測到規范的TSP數據，圖4即為滬昆客專某隧道采集到的一組比較優秀的數據。另外，對地質狀況非常復雜的隧道，也可使用兩壁爆破剖面測量，以將獲得的TSP數據進行對比和相互校正。

4地質分析對TSP數據采集時的有利作用

在進行TSP數據采集時，特別是在布孔時，有時候需要參考地質資料。通常來說，巖層的主要結構傾向、方位與隧道軸線呈相對固定的關系，在許多情況下，這些關系可以通過地質分析、隧道勘測以及隧道的施工記錄得到。如滬昆客專貴州段某隧道在進行地質分析后發現前方斷層首先與隧道的左側相交，為了及時探測該斷層的發育情況，則在施做炮孔時就將炮孔布置在該隧道的左側邊墻上，并在隧道右側也增加了數據接收裝置。盡管隧道前方的地質情況未知，但在隧道左右兩側邊墻上各安裝一對接受器就可提供更多的附加信息。

5結束語

TSP隧道超前地質預報是一個龐大、復雜的研究領域，需要將地質、物探、數學、計算機等各門學科進行結合，在今后的生產和研究中，需要不斷積累、總結經驗，以提高TSP超前地質預報水平。

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中圖分類號：P631.4

文獻標識碼：B

文章編號：1672-7479(2015)06-0047-02

作者簡介：馬振華(1980—)，男，2004年畢業于西安科技大學地質工程專業，碩士，工程師。

收稿日期：2015-10-28