三亚绕城高速迎宾隧道TGP206超前预报成果图(003)

给 工程 带来 巨大 的经济 损失 。为了探测 隧道 路线经 过区域 的 分析 ，采用 ＴＧＰ超 前地质预报方法对类似岩溶隧道提供经验 。
围岩岩性 、构造、 以及地下 水文条件 ，确 定合理 的围岩级别 、 １ ＴＧＰ预 报 法 探 测 原 理
支 护参 数，采 取相应 的 防护措施 ， 因此 ，选择超 前地 质预报
发 育，岩体较破 碎，地下水发育 ，可能存在溶 隙，经 实际开挖检验 ，预报 结论正确 ，这对 于保证施 工安全起 到重要作 用 。
［关键词 ］岩溶 隧道 ；ＴＧＰ；超前地质预报 ：地质 异常体 ；围岩 级别
［中图分类号 ］Ｕ４１４
［文献标 志码 ］Ａ
［文章编号 ］１００１—５２３Ｘ （２０１８）１６＿０１２３＿０２
以 ＴＳＰ超前 地质预 报手 段为基础 ，ＴＧＰ超前地 质预报 是
手段是 必不可少的 。
由发射 器发 射 出的地震 波在 隧道 内传 播 ，传 播过程 中弹性 波
超 前地 质预报 手段 主要 分为 ：常规地 质法 、超前 导坑预 遇到岩 层分 界面 、构造破 碎带 、断层、岩 溶等 岩体弹 性波 阻
报法 、物探 法、钻探法 。物探法分 为地震波 （ＴＳＰ技术 、ＴＧＰ 抗界面 ，将 发生反射 ，反射 波 由预埋在 围岩上 的检 波器接收 ，
技 术 ）和 电磁 波 （地质 雷达 技术 ）探测 两种形 式，作 为地震 经过软 件处 理后 ，结合 已有 的地 质资料 综合 分析 ，进 而可 以
［Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］ｋａｒｓｔ ｔｕｎｎｅｌ；ＴＧＰ；ａｄｖａｎ ｃｅｄ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｒｅｄ ｉｃｔｉｏｎ；ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ａ ｎ ｏｍａｌｏｕｓ ｂｏｄｙ；ｓｕｒｒｏｕ ｎ ｄｉ ｎｇ ｒｏｃｋ

隧 道 ：超 前 预 报 ；Ｔ Ｇ Ｐ ２ ０ ６
中 图分类 号 ：Ｕ ４ ５ １ ． １ ７ 文献 标识 码 ：Ｂ
图１隧道地震反射波探 测原理
’ 桥 坝 隧 道 所 的 地 ｆ 置 以 硬地 质 环境 复 ，为 ｒ 保｝ Ｊ Ｉ 施 Ｉ ： 安全 ，同时 高 效ｎ ０ 施 地 质超 Ｉ １ ； 『 ＝ 顾报 以 肢ｉ 开 究 ｌ 埘］ ： 羊桥 坝隧 道 施 Ｉ 期 的安 全具有 重要 意 义。北 京Ｉ ｌ 水 电物 探 研 究 所６ Ｊ ｆ 制开 发 ＴＴ ＧＰ ２ ０ ６ 隧道 地 质超 ｆ ｛ ｆ 『 颅报 仪 器，通过 ＿ ｒ 吲 家组 的 ． １ ｆ ： ｆ ，砰定 具 备 ｒ 先进的 技 术水 。它 县 打针 对隧道 地 质超 Ｉ ｊ 订 预报 和地 质检Ｎ ｆ ． Ｊ 性 能 。 法仪 器系统可 以 为施 ｒ 提 供 工作ｉ ｆ ｉ ｉ Ｎ 的闭 状 态 、特 以 硬施 ｆ ｒ ｛ Ｉ ｌ ｜ 丁 能 引 发的地 硪灾 位 置、觇模 平 Ｉ Ｉ ＇ Ｉ Ｉ － 质 ，怂 ・ 种比较 优 良 的隧 道地 质 颅撤 系统
６Ｍ
图２ Ｔ Ｇ Ｐ ２ ０ ６ 型隧道地 质超前预报探测布置示意图
１工作原理
趟ｆ Ｗ 颅报 法 垃 利刷地震 波 住 地 质体 ・ Ｉ Ｉ Ｊ ＇ ｌ － ｔ ｆ ． 射波 来达 到 预报 目的。地 震波 震源 通 过 小约 炸 药爆 炸 Ｊ 生 。激 发炮 － ． ＇ Ｌ ｆ ｆ ０ 同啭 ｆ １ Ｉ ！ Ｉ Ｊ 沿ｆ ｌ － ＿ 线 伽 。通常 采 Ｈ ］ ２ ４ 个炮孔 。地震 波 的接收 器也安 置ｆ ￣ ： － ４ Ｌ 。化岩 石Ｉ ｆ １ 地震 波遇 ｊ ； Ｉ Ｊ 惮 液 ｌ ｊ Ｉ ＿ Ｌ 抗 笼 界 ， 一部 分地 震 信 会 反ｑ ｌ ｆ Ｉ ｌ Ｉ Ｊ 求 ，另外 ・ 邬 分信号 透射进 入 前 方顷体 传播 和 发， 反利 ’ 。地震 检 波器 ” ｒ 以准 Байду номын сангаас确 接收 反 ９ 寸 的地震 波 ｆ ＿ 号 。地 震 波 反制 － ｆ 占 的 传播时 － ｊ ｆ ＃ 播 速 瞍成 反比 ，传播 离 成 Ｉ Ｉ ｉ 比。 此迎 过； ： ｛ Ｊ ！ 【 ｌ 达波速 度 、 反９ ｌ ｆ 回波 的 、波 平 ¨ 强 瞍，从 而肿隧 道掌 而 前 斤地 顷条 进 行 颅 ，具 体 婵 ｌ 。

TGP206隧道地质超前预报系统简介▲用途：TGP206隧道地质预报系统能在中等硬度级别的隧道围岩中对掌子面前方150~200米范围内的岩性变化、断层、破碎带、岩溶发育带以及它们的产状、规模和前方岩层的含水特性作出预测预报，并能计算出上述范围内的纵波、横波速度、波速比，泊松比，相应岩体的动弹模量和剪切模量等岩石力学参数。

▲特点：TGP206 隧道地质预报系统在中等硬度级别的围岩中预报距离为200 m 。

对掌子面前方150~ 200 m 范围内的岩性变化、断层、破碎带、岩溶发育带以及它们的产状、规模和前方岩层的含水特性作出预测预报，并能计算出上述范围内的纵波、横波速度、波速比，泊松比，相应岩体的动弹模量和剪切模量等岩石力学参数。

TGP206 仪器动态范围大，通过改变偏移距离和激发能量即可实现增加预报距离。

其性能提高突出表现在高分辨能力的增强，即对隧道围岩病害地质体的判释能力的提高。

▲技术指标：一技术参数1 三分量输入通道数：2个2 双模数转换（A/D）20＋bit3 采样率：50微秒100微秒150微秒200微秒4 频带宽度；10Hz-5000Hz5 动态范围大，信噪比高6 超长采样记录功能，采样点数：1024 2048 4096 8192 163847 电源：DC12V二处理系统为TGPWIN2.0三现场采集方式：1 激发方式：小药量爆炸震源，激发孔数一般为16-24点2 接收方式：在隧道左右洞壁对称布置两个接收孔点。

▲配置：TGP206隧道地质预报系统由四大部分组成，它们分别是：（一）TGP206隧道地质预报检测仪主机壹台。

全密封TFT液晶强背光显示，存储单元30G，防水、防尘、防震。

（二）高灵敏度三分量速度型检波仪两支，及安装配套的工具和器材。

如专用电缆、起爆触发电缆及线盘架、检波器和耦合剂专用推进杆、其他备品备件、专用防水防震工程塑料箱等（三）地质预报数据处理设备。

（四）TGPWIN隧道地震波处理分析软件包，具备预报病害地质体空间定位的功能，包括：三分量隧道地震波采集模块、定向位置定位模块、均衡增益频谱分析滤波模块、干扰波滤除模块、速度分析模块、地震回波能量提取模块、地震回波相关偏移模块、报告图文编辑模块▲备注：TGP206的优越性体现在下述七个方面：（一）TGP206是集放大、转换、采集、存储、控制为一体的全密封防水防震的物探设备，优于TSP203放大、转换在主机，存储、控制在笔记本电脑的分体组合结构，TGP206更适合在恶劣的外部环境中使用。

处 隧道 两 边 墙接 收 水 平孔 内 ， 收孔 深 ２ 孔 径 ５ 。将 已 接 ． ｍ， ０ ０ｍｍ
钻 好的炮孑 和接收孑 的孔深 、 Ｌ Ｌ 倾角 、 间距测 量出来 ， 作好记录， 以
备 数 据 处 理 时用 。
０ ２ ０ ∞ １ ∞ １０ ４ １ ∞ ２０ ２ ０ 劲 ３０ ４ ３ ∞
由此可 以看 出 ，隧道 地 震 波 预 报 技 术 是 通 过 直 接探 查 声 阻 抗 变 化 的界 面 ， 人 工 分 析实 现 间 接推 断 地 质病 害的 方法 。 经过
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质情 况 ，尤 其 是 可能 存 在 的不 良地 质段 ，为 科 学 施 工 提 供 了依
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存在声阻抗界面 ， 会产生弹性 波的反射现象 ， 这种反射波被布置 在隧道 围岩 内的检波装置接收下来 ，输入到仪器 中进行信号的 放大 、 数字采集和处理 ， 实现拾取掌子面前方岩体 中的反射波信 息， 达到预报的 目的。其工作原理如图 １ 所示 。
上经历了： 地质法阶段—超前平行导坑法阶段一超前水平钻孑 阶 Ｌ
段一 超前 钻 孑 声 波 测 井 及 跨 孑 声 波 透 射 阶 段 一 地 震 波 反 射 法 Ｌ Ｌ
阶段。
２０ ０ ７年 ，北 京 市水 电物 探研 究 所 在 总 结 国 内外 预 报 技 术 的 基础 之 上 ， 制 地 震 有效 波 数 据 的 采 集 和多 波 分 析 技 术 ， 续 推 研 陆

TGP206隧道地质超前预报系统TGP型隧道地质超前预报仪与国外进口的TSP203、TSP200型仪器在同一工区、同一地点进行了多次试验对比，试验结果表明，不论是现场数据采集还是数据处理结果，TGP系统都明显优于国外的TSP203、TSP200。

国内外的隧道地质超前预报技术正在发展之中，目前TSP203技术在中国的用户较多，它采用一维观测系统，获得的地震资料是零偏移距反射道集，不能准确确定掌子面前方围岩的波速分布，也不能准确推定反射地质界面的位置和力学性状，造成很多漏报和误报，亟待改进。

作为改进对策，TGP隧道超前预报技术采用二维和三维观测系统和偏移成像处理技术，利用不同偏移距的共散射点道集，同时利用走时和振幅等运动学和动力学信息，准确确定掌子面前方围岩速度分布、反射地质构造的准确位置和界面两侧围岩力学性状的差异，具有坚实的物理基础，克服了TSP203技术的缺陷，大大地提高了超前预报的准确性和可靠性，降低了预报的风险。

一、探测的方法、设备及原理1．检测原理TGP206是利用地震波反射回波方法测量的原理。

地震波震源采用小药量炸药激发产生，炸药激发在隧道边墙的风钻孔中，通常24个炮孔布置成一条直线。

地震波的接收器也安置在另外两个孔中，左右洞壁各布置一个。

地震波在岩石中以球面波形式传播，当地震波遇到弹性波阻抗差异界面时，例如断层、岩体破碎带、岩性变化或岩溶发育带等，一部分地震信号反射回来，一部分信号透射进入前方介质继续传播。

反射的地震信号被高灵敏度的地震检波器接收，反射信号的传播时间与传播距离成正比，与传播速度成反比，因此通过测量直达波速度、反射回波的时间、波形和强度，可以达到预报隧道掌子面前方地质条件的目的。

在一定间隔距离内连续采用上述方法，结合施工地质调查，可以得到隧道围岩的地质力学参数，如动弹性模量、动剪切模量和动泊松比参数等。

工作中结合相关的地质资料和施工地质工作，总结预报经验可以提高预报的准确性。

在 某隧道地 质超前预报 中 ， 现场 同时采用北 京市水 电物探研究所 生产 的 Ｔ Ｐ ０ 设备 和瑞 士进 口的Ｔ Ｐ ０ 型设备 。两种仪器设备在 同 Ｇ ２６ Ｓ２３ 里程 断面安装检波器 ， 利用 同一批激发炮作为震源 ， 同采集 地震 波 共 数 据的原 则 ， 对隧道 同里程进行 预报 。本 次使用 国产设 备和进 口设 备 在 同隧道对 同里程段进 行预报 ， 对地震波在 隧道地质超 前预报 中的应
现预报 隧道掌子 面前方 地质 条件的 目的。 Ｔ Ｐ ０ 和 Ｔ Ｐ ０ 两种仪器 设备现场安装 和采集过程 中主要不 同 Ｇ ２６ Ｓ ２３ 在 于 ：ＧＰ ０ 检 波器采 用黄油或钻 孑 泥浆耦 合 ， 开路触发仪 器的方 Ｔ ２６ Ｌ 用 式激 发 同步信号 ； Ｓ ２ ３ Ｔ Ｐ ０ 检波 器采用专 用铝管 安装 ， 起爆器 脉冲触 用 发仪器 的方式激 发同步信号。 四 、 报 成 果 图 预
一
用研究 、 比分析和经验总结有 着重要 的意义 ； 对 同时通过对 比试验 了解 不 同仪器设备 特点 ， 改进仪器 、 对 提高仪器 １ 性能 、 善仪器软件处 作 改 理功能 、 高预报 的准确率都有着重要意 义。 提 三、 测仪器设备及方法原理 探 １探测仪 器设备 ． Ｔ Ｐ ０ ｕ ｎ ｌ ｅｌｇ ｒｄｃｉ ） 北京 市水 电 物探研 究 所专 门 Ｇ ２ ６ ｎ ｅ ｏｏｙＰｅ ｉｔｎ是 Ｇ ｏ 为隧道及地下 工程施 ¨地 质预报研 制开发的技术成 果 。 Ｔ Ｐ ０ 隧道 Ｔ ： Ｇ ２６ 地 质超前 预报 系统包括仪器设备 、 配件和处理软件ｊ部分 。 Ｔ Ｐ ０ （ｕ ｎ ｌｅｓ ｃｐｅ ｉ ｉｎ 隧道 超前地 质预 报系统 ， 由瑞 Ｓ ２ ３ ｔｎ ｅ ｓｉ ｒｄｃ ｏ ） ｍｉ ｔ 是 士 安伯 格测量技术公 司专门为隧道和地下 Ｔ程超前地质预报研 制开发 的地质 预报设 备。Ｔ Ｐ ０ 隧道地质超 前预报系统包 括仪器 设备 、 件 Ｓ２ ３ 配 和处理软件 三部 分。 ２探测方法原理 ． 隧道地震波 超前预报方 法是利用地 震波在 不均匀 、 连续地质界 不 面 产生反射 ， 实现隧道 地质超前 预报的 目的。地震波震 源采用小药量 炸药震 源 ， 激发孔在洞壁一侧沿 直线布置 ， 将检波器安置在接收孑 中并 Ｌ 耦 合好 。地震 波在岩体 中以球面 波形式传播 ， 当地震波 遇到弹性波 阻 抗存 在差异 的界面时 ， 例如断层 、 岩体破碎带 或岩溶发育带 等 ， 一部 分

改建铁路昆明枢纽扩能改造工程新官庄隧道进口：YDK8+549～YDK8+399段隧道超前地质预报报告(报告编号：TGP-KS1003)建设单位：昆明枢纽铁路建设指挥部设计单位：中铁二院工程集团有限责任公司监理单位：西南交大监理咨询有限公司施工单位：中铁六局集团有限公司报告审核人：检测负责人：检测单位：中铁六局集团有限公司桥隧分公司预报检测中心二〇一〇年六月目录一、工作概况 (1)二、探测方法、设备及原理 (1)三、测线布置 (2)四、探测数据整理与分析 (3)1．探测数据初步整理 (3)2．探测数据计算分析 (3)五、数据处理成果图表 (4)1．检测记录与测段岩体参数表 (4)2．三分量P波、SH波和SV波原始记录波形图 (5)3．综合成果图 (6)六、结论及建议 (7)附表Ⅰ (9)一、工作概况中铁六局集团有限公司检测中心于2010年6月14日对改建铁路昆明枢纽扩能改造工程新官庄隧道出口YDK8+549～YDK8+399范围段进行了隧道地质超前预报检测工作。

工作中利用地质理论分析既有地质资料、并采用先进的地质超前预报技术相结合，目的是为隧道施工提供工作面前方的围岩状态、特征，以及施工中可能引发的地质灾害位置、规模和性质。

二、探测方法及设备1．探测方法本隧道地质超前预报依据的技术文件是铁路工程施工技术指南TZ214—2005《客运专线铁路隧道工程施工技术指南》，采用隧道地震反射波探测技术。

隧道地震波超前预报技术TSP(Tunnel Seismic Prediction)是利用地震波在不均匀、不连续地质体中产生反射波，实现隧道地质超前预报目的。

地震波震源采用小药量炸药在隧道边墙的风钻孔中激发产生，激发炮孔在洞壁一侧沿直线布置，一般采用24个炮孔。

地震波的接收器也安置在孔中，一般左右壁各布置一个。

地震波在岩石中以球面波形式传播，当地震波遇到弹性波阻抗差异界面时，例如断层、岩体破碎带、岩性变化或岩溶发育带等，一部分地震信号反射回来，一部分信号透射进入前方介质继续传播和发生反射（见图2.1）。

围岩类 别 ， 为施工 单位正确选择开挖断 面 、 护设计参数和施工方法 提 支 供依据 。所 以隧道地 质超前预报对于安全科学施 工 ， 提高施工效率 ， 缩 短施工 周期 ， 避免事故损失 ， 具有重 大的社会 效益和经济效益。 二 、 测 原 理 及 方 法 探 目 我国地质超前 预报 常使用到的技术方法 主要 有 ： 前 地震波法 、 地 质 雷达法 、 程地质 凋查与推 断 、 工 水平钻探 等 ， 另外 还有一些不 常用到 的技术方法 如 ： 水平声波剖面法 、 红外探水法及 陆地 声纳 法等。 １ Ｇ ２６ ． Ｐ ０ 探测原理及方法 Ｔ 隧道 地震波 超前预报 方法是利 用地震波 在不均匀 、 不连续 地质界 面产 生反射 ， 实现 隧道 地质超前 预报 的 目的 。地震 波震源采用 小药量 炸药震 源 ， 激发孔在 洞壁一侧沿 直线布置 ， 一般 采用 ２ 个炮孔激 发 ， ４ 激 发炮 点 的数量 与采集 的地震 波信 息量有 关 。地震波 接收 器安置 在孑 Ｌ 中 ， 取左右 洞壁各布置 一个接 收器的 原则 。地震 波在岩体 中以球面 采 波形式传 播 ， 当地震波遇 到弹性波 阻抗存在差 异的界面 时 ， 例如 断层 、 岩体破 碎带 、 岩性变化或 岩溶发育 带等 ， 一部 分地震信 号反射 回来 ， 一 部 分信号 透射进 入前方介 质继续传 播 ， 在传播 过程 中重 演着反射 与透 射 的不 断过程 ， 陆续反射 回来 的地震 波信号 被仪器设备 采集下来 。地 震 反射波信号 的旅行 时间与距离成正 比 ， 与传播速度成反 比 ， 过分析 通 各 种波型 的传播 时间 、 波形特征 和强度 变化 ， 实现预报隧道掌子 面前 方 地 质条件 的目的。 对测线 布置段 和隧道掌 子面岩体进 行地质描 述 ， 并选 择岩体相 对 完 整的地 段布置 接收孔位 置。记 录检波器接 收孔 、 激发孔 的炮孔 隧道 里 程 ， 于不等 间距 的炮孔要 测量炮孔 间距 ， 录隧道掌子 面的里程 ； 对 记 定 向并耦合安置孔 中三分量检波器 ； 逐炮孔安 置带有计时线 的炸药 卷 ， 药 量一 般 控制 在 ６ —１０ ； ０ ２ 克 根据 隧道 岩体 条件 选择 仪器 采集参 数 。 尔后进行 逐炮数据 的采集 工作 ， 所有炮孔 的数据 采集完毕 ， 在检查采集 数据合格 后结束现场测量工作 。 ２地 质 雷 达探 测 原 理 及 方 法 ． 地质 雷达是一种用 于确 定地下介质分布 的电磁波法 。其方法原理 类似 反射地震 勘探技术 ， 是一种 高分辨率 探测方法 。地质 雷达方法是 利用 高频 电磁 波 ， 以脉冲形式通 过发射 天线定 向地 向地下发射 。 电磁 波在地下 介质 中传播 ， 当遇到存 在 电性差异介质 的界面时 ， 电磁波便发 生反射 ， 返回地面后 由接 收天线 接收 ， 由采集 系统 以数 字形式记录下 并 来 。采集 的数 据通过处 理 ， 以获得时 间或深度剖 面。根据记 录到 的 可 反射波 的到达 时间和求 得的 电磁 波在介质 中的传播速 度 ， 来确 定反射 界面或 目标体 的深度 ； 同时根据反 射波 同相 轴的形 态以及反射 波振幅 的相对 强弱变 化等 因素来判断 目标体 的性 质及空 间规模 ， 而达到对 从 地 层或地下 目标体 的探 测。

Ｅ 础 、
１ 黄土 的特点
黄土成分以粉土为主 ， 包含细砂 （． ｍ ００５ｍ 、 Ｏ０ ｍ ～ ． ｍ）黏粒 ５ ０
（ 小于 Ｏ０ ５ｒ 等 ， ． ｍ） 黄土结构取决于颗粒级 配、 ０ ａ 孔隙的类 型和大 小 ， 土孔 隙率高达 ４ ％～ ０ 发育为粒 间小孔 和各种特有 的 黄 ０ ５ ％， 大孔隙， 水胶联合是黄土颗粒 间结合形式 ， 干燥 时黄 土有很高 的 强度 ， 遇水后结合形式发生变化 ， 强度降到很低 。
回路动作 ， 使风机停机事 故发生 ， 矿井无计 划停 风 ， 导致矿井安
全生产受到威胁 。
电器 ， 在控制 回路 中使用了 Ｕ Ｓ 间断电源 ， Ｐ不 从而使得风机在雷
雨季节保证 了电压瞬间 闪变而不停 机 ，大大提高了主通风机 的
开 】ＳＨ － ￣ Ｖｍ ７ ０ ｓ ＯＭ， ｐ ： ４ ｍｌ ｄ ０５ ｍ Ｒ： ０
懒 卅
３ｏ） （ ０
刚舭 —带
滑坡 ； 砂含量较大 的黄土无 自稳 能力 ， 引起 坍塌 ． 夕 界干扰引起
坍塌。
图 ２ 横波绕射波归为成果图
３ 针对黄 土隧道 开展 的地质 预报
塌方是黄土隧道施工时 的主要地质灾害 ，除 了黄土结构特 点外 ， 黄土含水量 、 孔隙率 、 砂含量等也是 隧道 塌方 的重要原 因。
采用 了在励磁柜的跳 闸回路和稀油站的油压低 继电器回路 中接入 断电延 时继 电器； 稀
油站的油压 正常继电器 Ｋ ５ 油压低 继电器 Ｋ Ｏ和 电机合 闸线 圈使用 Ｕ ｓ不间断电 Ａ、 ＡＩ Ｐ 源等技 术措施。
关 键 词 ： 矿 通 风机 ； Ａ 煤 Ｇ Ｆ型主 风 机 ； 电压 瞬 间 闪变 不停 机 技 术 ； 技 术 应 用 新 中图 分 类号 ：Ｄ ２ Ｔ ７ 文献 标 识 码 ： Ａ

在 距 离 掌 子 面 ７ 的左 右 洞 壁 分 别 钻 一 个 接 收 孔 ， ５ｍ 该
钻孔 略向上倾斜 ， 高度 １ １ｍ、 ２ｍ， ． 深 直径 ５ ｍ； 隧道左 ５ｍ 在
洞 壁 或 右 洞 壁 距 离 接 收 孔 ２ 靠 掌 子 面 方 向 ） 相 隔 ２ｍ ０ｍ（ 每 的地 方 钻 爆 炸 孔 ， 钻 ２ 共 ４个爆 炸孑 ， 孑 高 度 均 为 １ １ｍ， Ｌ钻 Ｌ ． 深 为 １ ８ｍ， 须 向 下倾 斜 １。 右 ， ． 必 ５左 直径 为 ４ ｍ， 须一 侧 洞 ０ｍ 只
大量的隧道工程建设实践表 明， 由于隧道 的 自身隐蔽特
【 文献标 识码 】 Ｂ
点， 地质勘察的准确度 较低 以及 经 费控 制等 诸多条 件 ， 往往
根据地质勘察资料做 出 的设 计与 工程实 际情况有 一定 的 出 人， 有时差别很大 ， 由此给隧 道施工 带来 了很多不 确定 的因 素， 造成隧道施工期 间的诸 多 自然灾 害 ， 给隧道施 工造 成极
大 的 危 害 。 因此 ， 隧 道 施 工 期 间 ， 行 地 质 超 前 预 报 就 显 在 进 得 尤 为 重要 。 目前 ， 道 地 质 超 前 预 报 的 主 要 方 法 有 传 统 地 质 分 析 隧 法 、 前 平 行 导 坑 预 报 法 、 前 水 平 钻 孔 法 、 理 探 测 法 等 超 超 物 等 。其 中物 理 探 测 法 是 利 用 物 体 物 性 差 异 进 行 地 质 判 断 的 间 接方 法 ， 操 作 方 便 、 前 探 测 距 离 大 ， 施 工 干 扰 小 ， 其 超 对 受 到 了广 大 隧 道 工 程 师 的 青 睐 。本 文 就 Ｔ Ｐ ０ Ｇ ２ ６隧道 地 质 超 前
条直线 。地震波的接收器也安 置在 孔中 ， 般左右洞壁各布 一 置一个 。地震波在岩石 中以球面波形式传 播 ， 当地震波遇到

体相对 完整新鲜 、 或为榔 蝴 的岩体； 反射振幅表明 负的 反射界面前方 膏等矿 物发育 ； 围 的岩体相对破碎风化、 或岩『改变为软岩。Ｚ ．强的纵波与横波的反射 ， 生 ４ ４ 岩稳定性差 ，受构 以及强的地震波衰减， 表征为张拉『构造 ， 生 构造带岩体破碎松散， 未充水 ； 造影响严重 ；掌子 弱的纵波与横波的反射 ，以及弱的地震波衰减 ，表征为破碎裂隙闭合。 面湿润 ， 松散结构。
该方法在隧道 岩性 突变带的应用。
关 键 词 ：Ｇ 一 ０ ； Ｔ Ｐ ２ ６ 隧道 ； 前 预 报 超
随着隧道施工技术的提高对 隧道施工期间地质超前预报提出了
更高的要求。 受地质勘察精 、 度 经费等诸多条件的限制， ｔ 实际不 ￣ － Ｗ
符的隋况屡有发生， 由此造成的隧道洞内塌方 、 、 涌水 涌泥、 涌砂、 岩爆、 瓦斯爆炸等灾害时有发生， 给隧道施工造成极大的危害。隧道施工期 地质超前预报显示出越来超 要的作用。鉴于断层破碎带、 重 岩溶对隧 道施工的巨大影响。 因此， 进行断层破碎带、 岩溶超前地质预报的研究 具有极其重要的意义。根据隧道隧洞开挖面前方隐伏断层及破碎带 、 岩溶规模准确定位和评价， 采取准确而有效的防治工作 ， 不仅可以减 少隧道塌方 、 突泥等灾害的发生、 加快施工进度， 而且可以为施工单位 图 １ Ｐ波、 Ｈ波和 Ｓ 节约大量成本， 显著提高经济效益。 它既可以产生巨大的经济效益 ， Ｓ 又 Ｖ波原始 波形 图 具有广泛的社会效益。 洞身穿越地层主要 ２探 测方法 、 设备及 原理 为砂岩、 板岩、 砾岩、 ２ 探测原理。Ｔ Ｐ ｕ ｎ ｌ ｅｌ ｙＰｅ ｉｉ ＿ １ Ｇ （ ｎ ｅ Ｇ ｏ ｇ ｒ ｃｏ Ｔ ｏ ｄ ｔ 翻预 报方法是利用 灰岩夹砂岩、泥灰 地震波在不均匀 、 不连续地质体中产生反射波 ， 实现隧道地质超前预报 目 岩及页岩等。隧道 的。地震波震源采用小药量炸药在隧道边墙的风钻孔中激发产生。地震 通过二条区域性断 波的接收器也安置在孔中， —般左右壁各布置—个。 地震波在岩石中以球 裂， 断带宽度 １０～ ０ 面波形式传播 ， 当地震波遇到弹陛波阻Ｉ差异界面时， 亢 例如断层、 岩体破 １０ ３ ｍ不等 ， 断带物 碎带 、 生 岩ｌ变化或岩溶发育带等， 一部分地震信号反射回来 ， 一部分信号 质 主 要 为 断 层 角 透射进入前方介质继续传播和发生反射。 通过 墁直 达波速度 、 回波 反射 砾， 褶皱发育。本隧 的时间、 波形和强度 ， 可以达到预报隧道掌子面前方地质条件的目的。 道超 前 预报 的 重点 ２ 探测仪器简介。本次探测采用 Ｔ Ｐ ０ ２ Ｇ ２ ６型隧道地质超前预报系 为破碎带与含水构 统ｆ Ｐ即 Ｔ ｎ ｅ Ｇ ｏ ｇ ｒｄ ｔ ｎ的英文缩写 ， ｒ Ｇ ｕ ｎ１ ｅｌ ｙＰｅｉ ｉ ｏ ｃｏ 以下简称 Ｔ Ｐ Ｇ Ｇ） Ｐ 。Ｔ 造 以 及 岩 性 突 变 系统是北京市水电物探研究所专门为隧道及地下工程施工超前地质预 带。以祁连 山隧道 报研制开发的技术成果。Ｔ Ｐ系统隧道超前地质预报系统包括仪器主 Ｇ 掌子 面 Ｄ ３６２ Ｋ ３＋ ９ 机、 配件和处理软件三部分组成。 ８ 超前预报为例进 ２ 探澳方法。 ３ ０ 采用黄油耦合， 定向安置孔中三分量检波器； 激发孔药 行前方地质条件预 量一般控制在 ６ １０ ， ０ ２ 克 采用计时线炸断的触发方式 ， 在孔中灌满水 报分析。 的条件下激发， 按序依次起爆和进行数据采集。 工作中对测线布置段和隧 ３ 检测成果。 ． ２ 道掌子面岩体进行地质描述， 用于资料解释。 ３ ．掌子面地质素 ２１ ２ ４探测结果初步整理与分析。现场采集的 Ｔ Ｐ Ｇ 地震波数据，通过 描。预报时隧道掌 Ｔ Ｐ ｉ ．版本软件处理，提取三分量 Ｐ波、Ｈ波和 Ｓ Ｇ ｗｎ １ ２ Ｓ Ｖ波原始波形图； 子 为灰 色 细 砂 岩 ， 检测布置段岩体参数 ； 偏移与衰减成果 ； 合成偏移成果； 构造分布与产状 全 强风 化 ，岩 层 面 成果等。成果资料的分析与解释遵循以下原则 ：４ 分析解释以纵波（ 结合较差 ，层厚不 ２． ．１ Ｐ 波） 资料为主， 横波（Ｈ、ｖ ￣ ４ Ｓ ｓ ） 为辅的原则 ； 以接收与激发同侧的资料 薄层发育 ， 较坚 为主， 对侧资料为辅的原则。 ．２ ２ ．分析解释分布位置的判断以纵波（ ４ Ｐ波） 硬岩； 发育有主要 １ 资料为主， 横波（ ｈｖ ） Ｖ 、ｚ 资料为辅的原则； 地质『质的判断以纵波与横波 生 组节理， 宽张 ， 无充 结合分析的原则； 分析不 良地质体的规模以接收与激发同侧资料与对侧 填， 彼此间嵌合差， 资料相结合综合分析的原则。２ ３正的反射振幅表明反射界面前方的岩 岩体破碎 ，局部石 ． ４

超前地质预报在隧道施工中的应用发表时间：2021-01-05T06:05:03.857Z 来源：《新型城镇化》2020年19期作者：任俊李闯[导读] 隧道工程是地下隐蔽工程，地质条件千差万别，十分复杂，探明掌子面前方的地质情况已成为隧道施工安全的重要控制性因素之一。

中国水利水电第十工程局有限公司四川成都 610072摘要：隧道工程是地下隐蔽工程，地质条件千差万别，十分复杂，探明掌子面前方的地质情况已成为隧道施工安全的重要控制性因素之一。

本文以达州杨柳垭隧道工程的超前地质预报工作为研究实例，阐述了超前地质预报的目的，并论述了地质调查及地质观测素描、TGP206 隧道超前地质预报系统、地质雷达预报和超前水平钻探方法。

关键词：软岩隧道；TGP206 隧道超前地质预报系统；超前水平钻孔；地质雷达预报1、概述杨柳垭隧道位于达州经济开发区和达川区境内，隧道起点位于国道 210 线旁禾林汽车城，与南北 1 号干道及已通车的中青路平交，进口毗邻“好一新五金机电市场”、“强升药业”及“水上乐园”。

隧道出口位于南外镇火烽山村，洞顶为村民聚居区，房屋结构形式简易，大多为单层砖墙，抗震强度低。

隧道为分离式隧道，隧道左洞长710m，右洞长 690m。

进口为削竹式洞口，出口端为端墙式洞门，隧道净宽14.45m，净高 9.81m，隧道开挖断面 :S=164.06m2，隧道衬砌成型后 S=113.203m2。

2. 隧道地质状况杨柳垭隧道开挖所穿越的地层主要为砂岩、泥岩，围岩较差，以Ⅴ类、及Ⅳ类围岩为主，岩层产状 285°∠ 11 ～ 18°，为火烽山村向单斜，隧道区域岩体成块石碎石、层状结构～块状结构，局部巨块状整体结构。

出露的地层有 : 人工填土层 (Q4ml)、第四系全新统崩坡积层(Q4c+dl)、侏罗系中统沙溪庙组 (J2s) 等地层。

洞内地下水较丰富，单洞涌水量达 470m3/d，反坡开挖时排水难度较大。

TGP206与TSP200在京西黎园岭隧道的试验总结一、工程概况与本次试验目的1、工程概况京西门头沟双大路第一标段的黎园岭隧道是公路隧道。

隧道全长713米，隧道进口标高990米，出口标高1020米，沿隧道轴线的山体地形最大标高为1135米。

隧道建筑净宽9米，限高5米，隧道轴线走向约北东75°。

隧道工程地质和水文地质条件如下：① 隧道岩性为灰岩、砂岩和页岩，在K6+640至K7+100段的隧道顶板高程以上30多米的灰岩中有4处岩溶溶洞，规模不大，洞内无水和无泥质充填。

② 隧道区的地质构造条件，隧道位于沿河城断裂和与沿河城断裂近乎平行的两条断裂之间，两条断裂为压扭性断裂，隧道距离沿河城断裂200多米。

沿河城断裂在黎园岭附近的走向60°，倾向南东，倾角73°。

隧道围岩岩层走向55～80°，倾向145～170°，倾角25～55°；隧道围岩发育两组节理裂隙：第一组走向50～70°，倾向320～340°，倾角50～60°；第二组走向340～350°，倾向250～260°，倾角75～85°。

隧道轴线走向与第二组节理裂隙的走向近正交；与岩层层面和第一组节理裂隙的走向夹角小于25°。

③ 隧道出口段进入页岩，页岩长度约250米，有的页岩中含有碳化的有机质，隧道附近岩体中存在煤系地层和废弃煤巷，页岩段施工注意瓦斯气体存在的可能性，和注意季节降水期间因废弃煤巷滞水，以裂隙渗水对隧道施工的影响。

2、试验目的借助TSP200在黎园岭隧道预报的机会，应关心隧道地震波预报技术专家们的要求，我们携带TGP206参加了黎园岭隧道的预报工作。

大家又促成了一次使用进口设备和国产设备在一个隧道对同里程段进行预报的机会。

这是一次有意义的试验，大家为了客观的、科学的探索隧道地震波技术聚在一起。

石家庄铁道学院的刘志刚先生参加并组织了本次试验，参加本次预报工作的单位还有：长安大学、中南大学、中冶建筑勘察院、北京市水电物探研究所和北京华安恒业有限公司等。

TGP206与TSP200在京西黎园岭隧道进行超前预报试验的对比与分析刘云祯北京市水电物探研究所2008年6月16日目录一、工程概况与本次试验目的二、探测方法原理及设备三、测线布置四、预报成果图和成果表五、隧道预报的推断结论六、对比试验总结一、工程概况与本次试验目的1、工程概况京西门头沟双大路第一标段的黎园岭隧道是公路隧道。

隧道全长713米，隧道进口标高990米，出口标高1020米，沿隧道轴线的山体地形最大标高为1135米。

隧道建筑净宽9.0米，限高5.0米，隧道轴线走向约北东75°。

隧道工程地质和水文地质条件如下：○1隧道岩性为灰岩、砂岩和页岩，在K6+640至K7+100段的隧道顶板高程以上30多米的灰岩中有4处岩溶溶洞，规模不大，洞内无水、无泥质充填。

○2隧道区的地质构造条件，隧道位于沿河城断裂和与沿河城断裂近乎平行的两条断裂之间，两条断裂为压扭性断裂，隧道距离沿河城断裂200多米。

沿河城断裂在黎园岭附近的走向60°，倾向南东，倾角73°。

隧道围岩岩层走向55～80°，倾向145～170°，倾角25～55°；隧道围岩发育两组节理裂隙：第一组走向50～70°，倾向320～340°，倾角50～60°；第二组走向340～350°，倾向250～260°，倾角75～85°。

隧道轴线走向与第二组节理裂隙的走向近正交；与岩层层面和第一组节理裂隙的走向夹角小于25°。

○3隧道出口段进入页岩，页岩长度约250米，有的页岩中含有碳化的有机质，隧道附近岩体中存在煤系地层和废弃煤巷，页岩段施工注意瓦斯气体存在的可能性，和注意季节降水期间因废弃煤巷滞水，以裂隙渗水对隧道施工的影响。

2、试验目的借助中冶建筑勘察院使用TSP200在黎园岭隧道预报的机会，应关心隧道地震波预报技术专家们的要求，我们携带TGP206也参加了黎园岭隧道的预报工作。

随着高速公路 和铁路 的不断建设 和发展 ，长大 隧 道在路 网中所 占比例逐步上升。由于隧道 工程的工程
工干扰小 ，预报范围较 为广泛 等优点 ，在隧道超前地 质预报 中，应用越来越 广泛。 本文针对 中山顶隧道溶岩 ，采用 Ｔ Ｐ ０ ６超前地 Ｇ ２０ 质预报 系统 获取隧道 的地质 信息 ，调 整 了防护措 施 ，
。
作者简介 ：黄元元 （ ９ ４一） １８ ，湖北随州人 。助 理工程师 ，从 事工 程地质研究 。Ｅ ｍ ｉ：５ ６ ２３ ＠ｑ． ｏ — ａ ３ １８ ５ １ ｑ ｅｍ。 ｌ
（ ）接收 探头 用三 分量 速度 型 传感 器 ，与 压 电 ２
黄元元 ，等 ：Ｔ Ｐ ０ Ｇ ２６型隧道地质超前预报仪在岩溶发育隧道 中的应用
灰岩 ， 岩体较破 碎， 岩层为强富水 、 透水层 ， 隧道 地表两侧均 发育有 大型的岩溶 洼地 ， 地表 岩 溶漏斗 、 落水洞较发育 ， 推测发育有岩溶管道 ， 雨季可能会有地下水顺 岩溶管道产生 突水 、 突 泥现象
Ｚ ６ Ｋ１ ６＋９ ７ ～ＺＫ１ ７ ＋０ ５ ０ ６ ７ ＹＫ１ ６＋９１ ～ＹＫ１ ７ ＋０ ０ ６ ０ ６ ７
Ｖ Ⅳ
摘
要 ：介绍 了 Ｔ Ｐ ０ Ｇ ２ ６型隧道地 质超前预报仪 的基本原理和探测过程 ，并结合 Ｔ Ｐ探 测技 术在 Ｇ
隧道岩溶 中的超 前地质预报 的具体应 用，通过 对 比分析 验证 了预报 结 果的准确性 ，展 示 了 Ｔ Ｐ预报 Ｇ 系统在 隧道施 工地质超前预报 中的广 阔前景 。
地质描述
表 １ 中山顶 隧道 围岩等级 分布
围岩等级
第四系残破积层及灰岩层 ， 下伏灰岩为较坚硬岩 ， 裂隙、 溶隙发育 ， 围岩较破 碎 ， 稳定性较好 ， 埋 深 浅 灰岩 ， 岩体较完整 ， 中 一厚层结构 ， 呈 洞身侧壁基本稳定

TGP 地震波超前预报技术探讨金荣杰（北京市水电物探研究所，北京100027）摘要：地质超前预报是隧道施工的重要工序，要做好超前预报工作，必须提高科学性、克服盲目性，采取合理的、行之有效的工法，采集到高质量的地震波记录；通过对三分量检波器接收到的三维矢量信息进行极化波计算处理才能真正获得地质界面的空间位置及产状，从而达到预报目的。

关键词：超前预报；地震波；三分量；TGP0 引言隐蔽地质灾害严重威胁隧道工程的施工安全，科学地进行隧道地质超前预报已经列为隧道施工的重要工序。

隧道地质超前预报方法主要有：传统地质分析法、超前平行导坑预报法、超前水平钻孔法、物探法及特殊灾害地质所采用的相关预测方法。

其中物探法是利用介质物性差异进行地质判断的间接方法，例如电性差异、波阻抗差异等。

本文探讨利用岩体波阻抗差异产生反射波的地震波超前预报技术的应用。

地震波在隧道内是全空间传播，与其在地面半无限空间的传播规律有极大不同，传播更为复杂，要发挥其作用必须正确认识地震波在隧道全空间的传播规律，根据其传播特点采取有效的数据采集方案与数据处理方案才能达到地质预报目的。

1 地震波数据质量是超前预报的基础地质预报成果来自于现场所采集的地震波记录，合格的地震波记录是进行超前预报计算的基础。

为此必须要明确合格记录的特点，采取有效措施，确保采集到合格记录。

1.1 合格地震波记录的要求利用地震波进行超前预报时，通常采取的是钻孔中激发与接收，在一侧洞壁布置24个激发孔，在两侧洞壁对称布置2个接收孔，如图1。

通过拾取直达波的初至走时获得放炮段的围岩速度，然后据此推断前方围岩速度变化达到预报目的。

因此要想获得准确的放炮段围岩速度，直达波初至的时间必须读取准确，这就要求地震波记录要具有足够幅度、同相轴清楚，初至波起跳明显，如此方能准确读取初至走时，计算准确，如图2。

图1 地震波超前预报采集示意图1.2 改善不良采集条件数据采集过程中，难免会碰到所采集地震波记录不理想的情况，例如初至波幅度小、纵横波不易区分等，如图3所示。

隧道地质超前预报技术隧道地质超前预报技术前言一、TGP隧道地质预报观测系统二、TGP预报的基本原理三、隧道地震波预报与存在的问题四、TGP隧道地质超前预报技术五、TGP地质预报工程实例前言前言地质超前预报的作用与定位隧道工程巨大：高速铁路、公路、地铁、水电、矿山开采及军事等工程施工勘察延伸：弥补隧道勘察工作深度的不足1)地质灾害预报2)隐伏不良地质体预报3)围岩地质条件预报宜万铁路别岩槽隧道＋422大突水的溶腔规模：隧道长3721米，F1导水断层长483米，雨季有350米水压差，日最大涌水量28.6万立方米。

宜万铁路野三关隧道暗河岩溶溶腔规模：溶岩大厅断层连通岩溶构造水，一个半小时内突水15万立方，泥石量5万立方米。

前言前言齐岳山隧道掘进过程发现的岩溶构造溶腔近200处，危及安全的有22处，其中发生5次大事故，最大瞬间突水流量每小时达5.2万方。

前言五爪观隧道中的暗河前言龙鳞宫隧道的巨型岩溶溶腔前言掌子面突泥前言福建某公路隧道断层大塌方前言宜万铁路岩溶突水后调查的地质剖面前言岩溶空腔规模大，延展70多米宜万铁路岩溶突水后调查的地质剖面前言岩溶溶腔与构造的连通性好宜万铁路岩溶突水后地质调查剖面图前言突水突泥反映岩溶水、构造水具有水头压力。

以上地质问题与超前预报中的地震波存在何等关系？一、TGP预报的基本原理1,平(大)界面型地质：构造面、岩性接触面、规模溶洞条件：界面规模大于波长应用：反射波2,点（小）界面型地质：溶洞、溶腔、平界面上的突变点条件：规模小于波长应用：绕射波以岩体具有的波速、波长、和频率予以说明有序排列条件下：随地质界面与隧道夹角的变化，地震回波时距曲线形态变化的演示。

排列与界面平行条件二、TGP隧道地质预报观测系统排列布孔洞轴线方向有序排列，孔中激发，孔中三分量接收，多波全震相分析。

排列方式观测有利根据地震波传播的时距关系分析断面与隧道正交地震回波时距曲线形态有序排列条件下：在构造与隧道正交条件下，地震回波的“时~距”曲线形态如上。