TRT6000在隧道超前预报检测中的应用

应用技术　ｌ■　ＴＲＴ６０００在隧道超前预报检测中的应用　赵才　（山东广信工程试验检测有限公司　山东济南２５０００２）　［摘要］在隧道施工过程中，由于不良地质因素的不确定性，为了在工程施工过程中，减少工程隐患和避免工程事故，可以通过ＴＲＴ６０００超前预报系统进行　隧道地质超前预报，从而来描述隧道掌子面前方的地质情况，对隧道的旌工方法提供科学的依据。本文介绍了ＴＲＴ６０００超前预报系统的工作原理、现场检测，　并结合工程实例对检测数据进行分析，从而有效的的探测掌子面前方的地质情况。　［关键词］ＴＲＴ６０００超前预报系统地质预报隧道施工　中图分类号：Ｕ４５２．Ｉ　文献标识码：Ａ　文章编号：１００９—９１４Ｘ（２０１０）１卜０２６６一Ｏ１　１引言　目前随着公路、铁路、水利工程中隧道的施工比例越来越大。隧道施　工中的地质超前预报对隧道施工的安全、质量和进度有重要影响。在地质　条件复杂的隧道中，隧道施工过程中的塌方、涌水等地质灾害很难避免。地　质超前预报就是通过有效的检测手段，来描述隧道掌子面前方的地质概况（断　裂、破碎带、溶洞等）。　近几年，隧道超前地质预报多采用地质雷达、ＴＳＰ等检测手段。因为现　场旌工干扰大，费用昂贵等诸多不利因素，如何寻求一种简单方便的方法一直　困扰着大家。随着科学的发展，美国生产的ＴＲＴ６０００超前预报系统采用层析　扫描成像技术获取隧道前方及周边地层结构的三维图。它具有探测速度快、　费用低、结果准确、全面、直观等，因此应用前景广泛。　２现有检溺方法的概述　目前铁路、公路隧道和煤矿等隧洞施工过程中常用的超前预报技术有地　震波反射法、水平声波剖面法、负视速度法和极小偏移距高频反射联系剖　面等。在实际的工作中，地震波反射法的应用比较成熟。　地震波反射法预报采用的仪器设备主要有瑞士ｈｍｂｅｇｅｒ公司的ＴＳＰ２０３　、美国ＮＳＡ公司的ＴＲＴ６０００和北京同度工程物探技术有限公司的ＴＳＴ　等。从观测方式上区分：瑞士ｈｍｂｅｇｅｒ公司的ＴＳＰ２０３为直线布置观测系　统：美国ＮＳＡ公司的ＴＲＴ６０００和北京同度工程物探技术有限公司的ＴＳＴ为　空间布置观测系统。空间观测系统能够获得不同横向偏移距的资料，实现了　围岩波的速精确分析，这些都是直线观测系统无法作到的。ＴＲＴ６０００超前预　报系统正是因为有准确可靠的速度资料，从而得到更为真实的偏移图像。　３　ＴＲＴＳ０００ｉＢ前预报系统的工作原理及优势　３．１　ＴＲＴ６０００超前预报系统的工作原理　ＴＲＴ６０００超前预报系统采用地震层析成像及全息岩土成像技术。层析成　像和全息成像是利用经复杂介质折射、反射、散射所接收的信号来估计介　质性质变化的位置、范围的反演技术。地震波信号在不同介质中的衰减率　和传播速度是不同的。隧道超前预报时，由震源产生的地震波遇到异常体产　生的反射波被传感器接收，由震源、传感器和异常体根据传播时间在三维空　间定义多个椭球（图ｉ），由多个震源、传感器定义的椭球能够确定异常体的　具体位置。当地震波在岩体中传播时，遇到不同震动特性的岩石土区的界面　时（破碎带、断层、溶洞、大的节理面等），通过对所采集到的异常体的地　震波反射信号来综合分析处理，而绘制岩体的结构图。　３．２　ＴＲＴ６０００超前预报系统的优势　ＴＲＴ６０００勘测成本低，操作简单，并且应用空间观测系统和层析成像技术，　结果更为准确、真实，是超前预报系统发展的方向，其优点主要表现在如下几　个方面：　（１）ＴＲＴ６０００超前预报系统采用锤击作为震源，可以重复利用，使用炸药爆　炸为震源每次的费用比较高并增加了危险性（在甘肃某隧道湿陷性黄土发育，　在隧道的开挖过程中，发生过多次涌水，采用普通的爆破方式并不可行）。　图１　由传感墨、襞霹　异常体定义昀隧道模拟露形　２６６　Ｉ科技博芜　（２）同一震源点多次锤击，通过信号叠加，异常体反射信号更加明显。　（３）ＴＲＴ６０００超前预报系统采用空间立体布点方式，在隧道的两边分别布　置四个传感器，在拱项布置两个传感器，来获得真实的三维立体图，可以在多个　角度对异常体的位置、形态和大小进行描述，从而更加直观的进行地质描述。　（４）ＴＲＴ６０００能够对隧道水平和垂直方向上的所有异常体进行描述。　４工程实仞　４　１工程概况及地质条件　西渴马隧道，进口里程为ＤＫ４２０＋３９５，出口里程为ＤＫ４２３＋２０７，全长２８１２ｍ，　隧道内处于１２‰、５．５‰的上坡，ＤＫ４２０＋７０２．５￣ＤＫ４２０￣８９７．５以及ＤＫ４２３＋１７２．　５　出口设置Ｒ　３００００ｍ的竖曲线。隧道位于Ｒ＝７０００的曲线上。进口位于长　清县西渴马村西南端，出口位于大刘庄北之低山斜坡上，地势起伏教大，最大相　对高度２１０ｍ，隧道最大埋深２０１ｍ，大部分基岩裸露，进口段及山凹处地表覆０．　５—３ｍ新黄土，进口坡度１５。，植被稀少，洞身ＤＫ４２１＋３７５￣ＤＫ４２１＋６００段为一山　沟上游，隧道埋深相对较钱。　出口区分布有大规模崩塌堆积岩体，崩塌堆积岩体主要成分为寒武系中统　泥质条带灰岩及鲕状灰岩，岩体一般粒径３￣５ｍ，最大可达到十余米，充填碎石　土及角砾土，结构较松散，容易掉顶，岩体完整性较差。　４．２现场检测　２　０　０９年６月２　３日对西渴马隧道进行地质超前预报，掌子面里程为　ＤＫ４２Ｉ＋４６９。采用仪器为美国生产的ＴＲＴ６０００超前预报系统。根据现场掌子　面的情况，传感器布置在左右边墙及拱顶，震源点布置在左右边墙上。　根据现场采集的地震波型号，通过专门的　Ｒｖ３Ｄ软件进行分析处理－生成　三维图像（图形显示隧道中心线左右２０米，上下２０米的空间范围），对隧道掌　子面前方的地质情况预测，得出以下结论：　ａ：ＤＫ４２Ｉ＋４７６￣ＤＫ４２１＋５２２段为一破碎带，有软弱夹层现象。　ｂ：ＤＫ４２１＋５４０￣ＤＫ４２１＋５４８段推测为一溶洞　４　３检测效果　施工过程中，在不良地质发育带提前做好防护措施，给施工提供了指导意　义，极大地加快了掘进速度。在跟踪现场反馈的意见中，验证结果如下：　ａ：ＤＫ４２１＋４７７￣ＤＫ４２１＋５２０段岩体较为破碎带，在ＤＫ４２１＋４８４、９Ｋ４２１＋４９５、　ＤＫ４２１＋５１２附近均存在灰岩中充填粉质黏土。　ｂ：０Ｋ４２１＋５４４附近为一２Ｏ　的溶洞，内部为全填充，充填黏土夹碎石。　结论　本次应用ＴＲＴ６０００超前预报系统对掌子面前方的异常地质情况进行了详　细的描述，对工程施工提出建议。其作为当前最先进的地质超前预报检测方　法，相比其它的探测技术，可以快捷、有效的进行隧道工程的地质预报。在　随后的开挖验证过程中，证明ＴＲＴ６０００的探测结果是准确可靠的。　ＴＲＴ６　０　０　０超前预报系统在美国、欧洲、日本、新西兰、澳大利亚等　国家获得广阔的市场，并且积累了丰富的经验，但在不良地质条件较为发育的　岩体中，如何准确的辨别岩体的工程类别还有局限性。特别是隧道施工过程　中噪音，对检测结果有明显的影响。这些都需要我们进一步的研究，以满足今　后的检测工作。　参考文献　［１］铁路隧道超前地质预报技术指南，铁建设，［２００８］，１０５号．　［２］汪成兵等．隧道地质超前预报技术与应用，中国学术期刊网络出版总　库．　［３］何发量等．隧道地质超前预报，西南交通大学出版社．