綜合超前地質預報技術在隧道施工中的應用微探

韓金永

【摘要】文章結合具體的工程案例，以TSP以及地質雷達理論作為研究對象，探究以上技術在隧道工程中的具體運用。文章首先，概述了相關工程內容。其次，闡述了TSP系統以及地質雷達理論。最后，提出了TSP系統和地質雷達在隧道施工中的具體應用。

【關鍵詞】綜合超前地質預報技術;隧道施工;應用微探

1、工程簡述

以靖那二標段隧道出口為例，隧道出口右洞施工掌子面里程為K56+991，隧道穿越山體埡口，地表有落水洞分部，拱頂距地表埋深約40m。隧道內與落水洞對應的部位極可能發育巖溶，為此采用超前地質預報。近年來，在我國某些區域隧道施工過程中存在一系列的安全隱患，誘發人員傷亡，主要是由于作業人員對隧道圍巖特征的認識不夠全面導致的，在進行隧道開挖過程中，必須要做好各類災害類型的分析和預報，使用超前地質預報技術，才能保證施工順利進行。目前，隨著我國科學信息技術不斷發展，多種超前地質預報技術在國內隧道時光中被廣泛使用，常見的地質預報技術主要有隧道地震預報、也就是TSP法、超前地質預報系統、地質雷達等。在實際施工勘探過程中，以上地質預報技術能滿足勘探準確性、高效。即使是在復雜的地質環境中也能廣泛使用，不會影響勘探結果 [1]。

2、TSP系統及地質雷達的理論概述

2.1 TSP系統的基本原理

2.1.1 ?TSP系統

TSP是多分量，高分辨率地震反射法對反射的地震信號進行接收，然后通過數字記錄儀放大做好記錄輸出工作，通過TSP win軟件系統進行處理。在進行地震波傳輸過程中，和正常巖體介質相比，它受到密度和傳播彈性波的影響。也就是說，巖體中兩側介質波阻抗差異越大，反射地震波的能力也就越強。

優點：探測預報的距離較遠，一般為100米至200米之間，它的分辨率較高。除此之外，具有較高的抗干擾性，在進行隧道施工過程中影響小。

缺點：在該技術使用過程中需要進行配合，鉆孔使用工序較為復雜，一般是用放炮方式對信號進行激進。然而，在進行溶洞大小、填充類型、斷層位置等各方面探究過程中，它的反應效果不高，精確度較低。

2.1.2 波的類型及傳播

一般情況下，地震波主要有兩種形式，一是體波，二是面波。體波主要是在整個介質體積內進行有效傳播，而面波能順著介質的表面或者是自由面進行傳播。除此之外，體波分為縱波和橫波。縱波主要是彈性介質在發生形變過程中形成的波動，主要處于壓縮狀態。一般情況下，介點處于膨脹的位置，如果發生相互排斥，就會形成稀疏帶，或者是膨脹帶。對于橫波來說，它主要是在切應變狀態下彈性介質而形成的波動，最為顯著的特點是波傳播的方向和質點振動，兩者的方向是互相垂直的。

2.2 地質雷達的基本理論

地質雷達技術也是GPR技術，它主要是使用連續掃描電磁波疊加反射曲線。使用陰道掌子面前方的巖體，電磁波反射和傳播原理進行工作的，與此同時，還需要對反射脈沖雙城進行傳播，計算準確距離。一般情況下，它主要是在地質雷達15到30米內進行探測。對于地質雷達技術來說，它屬于超前預質地質是一種短距離的預報。然而它的分辨率很高，具有較高的準確性，有利于進行精度較高的預報。值得注意的是，在進行隧道超前預報地質工作中使用地質雷達要做好相應的參數試驗，一般情況下，不同巖體電磁波的速度和介電系數如下，表1。

優點：在施工過程中干擾小，進行現場檢測過程中使用的時間短，一般為10分鐘到30分鐘，尤其是在掌子面發生炎性變化過程中，具有較高的識別能力，預報精準度較高。

缺點：該技術使用過程中，它的預報探測距離短，在20米到30米左右，需要對長隧道進行分段預報，容易受到信號干擾。

3、TSP系統與地質雷達在隧道施工中的應用

3.1 TSP系統的數據采集

在使用TSP數據方法過程中，需要按照以下的步驟進行操作，1.需要進行鉆孔。通常情況下，需要在隧道內壁設置24個激發孔。如果再進行設置過程中，需要對結構面或者是異常體進行探測，需要在長子面左方位置進行出露。2.需要進行安裝檢波器。檢波器主要由兩條數據干探頭和鋼制套管組成，它能有效地對接收孔進行清理。3.需要進行炸藥埋設工作，在進行埋設過程中，需要對個孔洞內的炸藥量進行準確計算和記錄。做好固定處理，將炸藥和雷管所用的炮管放在炮孔到底部，然后進行錨固劑固定。4.做好數據采集工作。在進行系統數據采集過程中，激發炸藥到接收地震波信號之間的時間間隔較短，為了降低數據質量對周圍環境造成的誤差，在炸藥埋設完成以后，需要對隧道內的一切工作進行停止，降低環境產生的干擾，完成記錄以后，需要一次引爆23個炸藥，直到所有的炸藥都被引爆。

3.2 地質雷達的數據采集

一般情況下，在進行地質雷達數據采集過程中，需要對主機、天線、傳輸光線、操控裝置四個部分進行全面控制，做好實地勘察工作，需要借助電纜進行發電天線的輸送，形成高頻的電磁波。然后將短脈沖在介質內進行投射，可能在傳遞過程中一些電磁波會被折射。這時，可以使用整形放大等技術檢測需要的反射信號。

結語：

在進行地質隧道工程建設過程中，由于當地施工環境、地質條件等各個因素的影響，會在施工建設過程中存在一定的偏差。進而，誘發滲水、滲泥等現象，給整個工程埋下安全隱患。因此，在進行工程施工作業過程中，必須要對綜合超前地質預報技術進行全面分析，才能在最大范圍內保證施工安全、順利進行。

參考文獻：

[1]王立軍.綜合超前地質預報技術在隧道施工中的應用研究[J].寧夏工程技術，2018，17（4）：355-360.

[2]許亞軍.綜合超前地質預報技術在林家屋基隧道施工中的應用[J].西部探礦工程，2016，28（6）：191-193.