TRT6000在新桐子嶺隧道中的應用與研究

(重慶交通大學 土木工程學院， 重慶 400041)

1、前言

隧道施工時，提前預測地質情況對隧道開挖安全具有十分重要的指導作用。通過使用地質雷達、TRT6000等超前預報設備探測，提前發現異常情況，了解隧道掌子面前方的不良地質體或空區的位置、產狀，含水的可能性等隱患，為正確選擇開挖斷面、支護設計參數和優化施工方案提供科學依據，并為因涌水、坍塌等可能形成的災害事故做好預防工作，對保證施工安全具有非常重要的指導意義[1]。

2、TRT6000工作原理及探測方法

圖1.1 TRT探測原理

TRT6000地質超前預報系統是利用地震波的反射原理進行地質預報[2]。這種技術的原理在于當地震波遇到聲學阻抗差異（密度和波速的乘積）界面時，一部分信號被反射回來（圖1.1），一部分信號透射進入前方介質。聲學阻抗的變化通常發生在地質巖層界面和巖體內不連續界面。反射地震信號被高敏度地震信號傳感器接收，通過信號處理和分析，用來了解隧道掌子面前方地質的性質（軟弱帶、破碎帶、斷層、含水帶等），位置及規模。

正常入射到邊界的反射系數計算公式如下：

假設R為反射系數，P為巖層的密度，V等于地震波在巖層中的傳播速度。地震波從一種低阻抗物質時，反射系數是正的；反之，反射系數是負的。

3、工程實例

新桐子嶺隧道位于重慶市彭水縣高谷鎮境內，隧道位處丘陵剝蝕溶蝕地貌區，地面高程250-500m，相對高差約90m-250m。

3.1 現場情況

掌子面情況：探測時新桐子嶺隧道主洞大樁號方向在進行上下臺階開挖。掌子面里程為YDK213+918，圍巖主要為灰巖，掌子面未見裂隙水滲出，處于欠穩定狀態。

3.2 處理成像

地震波反射法采用TRT6000超前地質預報系統進行檢測，通過專用軟件對采集數據進行處理，獲得地質層析掃描成像圖，如圖 3.1、圖 3.2所示。

圖3.1 層析掃描成像圖-俯視圖

根據TRT6000超前地質預報系統處理結果并結合地質情況綜合分析，預報結果見表3.1。

圖3.2 層析掃描成像圖-立體圖

表3.1 預報結果表

3.2 結論與建議

根據TRT6000超前地質預報系統處理結果給出如下建議：

（1）圍巖探測YDK213+918-YDK213+978段在開挖過程中及時施做超前支護，收集監控信息，施工時注意開挖進尺及步距，及時支護加固圍巖，確保施工安全。

（2）圍巖探測YDK213+978-YDK214+008段在開挖過程中應加強排水設施，預防突涌水和突泥。在施工時注意短進尺，弱爆破，施做超前支護，及時支護加固圍巖，確保施工安全，后經現場施工驗證，在 YDK213+985處發現一直徑為兩米的溶洞，說明本次超前預報取得了不錯的結果，證明現階段TRT6000超前預報技術對指導隧道安全施工具有不小的指導意義。

（3）圍巖探測YDK214+008-YDK214+038段施工單位開挖至此應及時通知檢測單位做二次預報以探明前方情況。

4、結語

隧道超前預報利用地震波反射作為探測手段。因地震波在不同巖層種衰減程度不同，因此嗎，每次預報距離不宜大于100m。其次，地震波超前預報技術在含水構造的探測中的可信度較低，建議與其他探測技術，如地質雷達技術，紅外探水技術或電磁方法等結合應用,并采用超前水平鉆孔等直接預報法進行驗證，保證可靠性和施工安全。

[1]高峰,周科平，等.基于TRT技術的礦山井下地質超前預報[N].中國安全科學學報,2014,24(4):81一81.

[2]李磊,陳光榮，等.基于TRT6000彈性波反射法、地質雷達法、地質編錄的隧道綜合超前預報技木研究[J]西北水電,2011,(增):92一92.