TST和地质雷达法在隧道超前预报过程中的组合应用.pdf
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1、-56-TST 和地质雷达法在隧道超前预报过程中的组合应用苏于水1,张 旭2,马明畅2,王振军2(1.兰陵县农村公路事业发展服务中心,山东 临沂 277700;2.山东省交通科学研究院,山东 济南 250031)摘要:以三峰山隧道为依托,研究了TST和地质雷达在地质预报过程中的组合应用,得出结论:采用地质雷达对隧道洞身展开短距离预测能够有效弥补TST地质预报在短距离方面的不足;TST地质预报系统能够对隧道掌子面前10倍导洞宽度的距离展开预报,提高了施工效率;运用地质雷达法可以实现隧道短距离精准预测,并基于此优化每次循环参数;地质预报的组合应用成功预测了掌子面前方的破碎围岩与孤石。关键词:隧道工
2、程;超前预报;TST;地质雷达中图分类号:U452.1文献标识码:ACombined application of TST and geological radar method in tunnel advanced prediction processSU Yushui 1,ZHANG Xu 2,MA Mingchang2,WANG Zhenjun 2(1.Lanling County Rural Highway Development Service Center,Shandong Linyi 277700 China;2.Shandong Transportation Institute
3、,Shandong Jinan 250031 China)Abstract:BasedontheSanfengshantunnel,thecombinedapplicationofTSTandgeologicalradaringeologicalpredictionprocesswasstudied,andthefollowingconclusionsweredrawnthatusinggeologicalradarforshortdistancepredictionoftunnelbodycaneffectivelycompensatefortheshortcomingsofTSTgeolo
4、gicalpredictioninshortdistance.TheTSTgeologicalpredictionsystemcanpredictadistanceof10timesthewidthofthepilottunnelinfrontofthetunnelface,improvingconstructionefficiency.Theuseofgeologicalradarmethodcanachieveprecisepredictionoftunnelshortdistance,andoptimizetheparametersofeachcyclebasedonthis.Theco
5、mbinationapplicationofgeologicalpredictionhassuccessfullypredictedthefracturedsurroundingrockandsolitaryrocksinfrontofthetunnelface.Key words:tunnelengineering;advanceforecast;TST;geologicalradar0 引言在我国交通运输网络建设过程中,公路、铁路、水运涵洞等隧道的数量日益增多,其中针对隧道工程的地质勘察与超前预报是保证隧道工程安全施工的前提条件。周轮等1预测了隧道地质预报未来趋势,研究了雷达处理图像上不同
6、干扰因素的表现特征与识别方法。赵俊杰和李妮2对雷达法地质预报的注意细节及操作需求做出了详述。苏涛等3提出了岩溶地区地质预报干扰波形的特点及解决办法。曹旭华等4-7介绍了地质雷达法在各项工程实例中的应用情况,且分析了其重要性。杜添8对不同围岩等级和各地质体雷达图像解译标志进行了研究。张楠等9运用地质雷达和现场地质资料,证实了雷达在节理破碎、溶洞、积水等不良地质体探测方面的可靠性。张细宝10对掘进过程中易发问题和掘进过程超前地质预报、掘进参数确定、防螺机喷涌及防漏水措施等隧道下穿河流的关键技术进行了研究。谷江洪和申康路11介绍了TST(TunnelSeismicTomography)在不同隧道中的
7、应用,证实了该技术的可靠性。王宇等12发明了一种TST超前地质预报检波器安装装置,有效提高了检波器的安装效果和测量精度。王志军13研究了不同地质预报方法的组合办法,并验证了其精确性。现有研究针对多种超前地质预报的应用方法、基金项目:山东省交通运输厅科技计划项目,项目编号:2021B40。收稿日期:2022-11-14作者简介:苏于水(1972),男,山东临沂人,高级工 程师。2023 年第 4 期山东交通科技-57-原理等都做出了详细分析,且将其付诸于工程实践,验证了其良好的应用效果,但是单一的地质预报仍然有各自的局限性,通过多种超前预报的组合应用能够有效地解决上述局限性。介绍TST超前地质预
8、报系统与地质雷达在三峰山隧道的组合应用,对其预测效果展开分析,为类似工程提供借鉴。1 工程概况拟建兰陵路东延全线工程项目位于兰陵县神山镇、磨山镇,路线分南北段和东西段。其中三峰山隧道围岩等级为级,岩石节理裂隙较为发育,主体采用CRD法开挖。为分离式超小净距隧道,左右线净距约7.58.5m。隧道左线长370m,右线长370m(含向东段延伸的30m),净宽18.0m,净高5m。2 超前预报机理分析2.1 TST 逆散射成像机理分析TST采用逆散射地震偏移成像技术。该技术对观测角度无要求,适合对狭长空间地质进行预报,相对于反射法,其工程实用性更强,且精度更高。TST数据处理可以采用波场分离,将数据进
9、行有效剥离,去除干扰信号,见图1。波场分离上方界面横波 Zsv横波Zsh纵波 Yp纵波 Xp横波 Ysv横波 Ysh横波 Xsh横波 Xsv侧向界面前方界面XYZ三分量检波器隧道图 1 波长分离原理2.2 MALA 地质雷达预报机理分析探地雷达法(GroundPenetratingRadarMethod)是一种地球物理探测方法,利用反射电磁波探测目标体空间位置和分布。其根本原理是通过电磁波在不同结构中的传播速度与在不同地质体分界线上的回波来确定不良地质体的位置和形状。其目标体探测原理见图2。XdtX(a)孤立体XXd层t(b)层面体图 2 基本目标体探测原理2.3 预报方法2.3.1 TST预
10、报方法TST观测系统的具体点位布设方法见图3。主机触发器炮 1炮 8炮 7炮 6 炮 5炮 2炮 3 炮 4掌子面16 16 16 16 16 16 检 1检 5检 8检 7检 4检 2检 3检 64 4 4 4 4 4 4 4 4 4 图 3 TST 点位布设方法/m(1)打孔要求(钻头直径50mm)。距地面高度:横向偏移距最大;方便操作;如遇台阶,可适当调整。孔深:不得超过1.8m(线缆和安装杆的长度为2m);一般应大于1m。倾斜:一般情况下以操作方便为主,无特殊要求;若洞内水量较大,可适当倾斜,以利于炮泥安装。(2)炮泥的安装方法。拔出推杆,将适当粗细的炮泥放在盛泥铲上,将送杆送至孔底,
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