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TSP法隧道超前地质预报技术研究与应用牟元存，李星，高树全，王凯（中铁二院成都工程检测有限责任公司工程检测一所，四川成都610031）摘要：长大隧道无法绕避部分不良地质问题而面临着更为复杂的工程地质和水文地质环境，这对隧道施工过程中的防灾减灾和超前地质预报工作提出了更高要求。
采用隧道综合超前地质预报技术，通过二十余条铁路线的上百座高风险隧道（近2000km）超前地质预报实践，在总结经验教训的基础上，开展了隧道掌子面前方超前地质预报物探成套技术研究。
结合大量预报实践及课题中的TSP法正反演数值模拟预报效果测试情况进行阐述，对不同不良地质条件下的物探响应特征进行总结。
该研究成果对采用类似技术开展隧道超前地质预报的同类方法具有指导意义。
关键词：高速铁路；隧道超前地质预报；物探；TSP；正反演数值模拟中图分类号：U452文献标识码：A文章编号：1001-683X（2022）01-0045-06 DOI：10.19549/j.issn.1001-683x.2020.10.21.0450引言目前，我国铁路隧道超前地质预报技术体系包含的方法有地质调查法、物探法、钻探法和超前导坑法，其中物探法中又有地震波反射波法、地质雷达法、瞬变电磁法、激发极化法等。
由于各种物探方法有其优缺点和适用范围，针对不同的不良地质情况采用最优化的预报方法组合模式，能够事半功倍提高预报准确率［1-6］。
为此，在大量隧道超前地质预报工作实践的基础上，开展了隧道掌子面前方超前地质预报物探成套技术研究，基于TSP法结合大量的工程实践总结和数值模拟正反演情况进行阐述。
众所周知，TSP弹性波反射法属长距离预报的物探手段，一般当隧道开挖有60m左右空间时，可布置观测系统开展TSP法超前预报工作，在绝大多数环境下，其预报距离在100m以上。
采用该方法不仅能对断层破基金项目：中铁二院工程集团有限责任公司科技研究开发计划项目（12198008（12-14））第一作者：牟元存（1980—），男，高级工程师，硕士。
第1题隧道超前地质预报是指通过地质调查、钻探、和什么等探测手段获得的隧道掌子面前方的地质信息。
A.预估B.物探C.定量计算D.计算机答案:B您的答案：B题目分数：4此题得分：4.0批注：第2题中生代地层不包括A.白垩系B.侏罗系C.石炭系D.三叠系答案:C您的答案：C题目分数：4此题得分：4.0批注：下面哪一个不是沉积岩A.砂岩B.白云岩C.煤层D.凝灰岩答案:D您的答案：B题目分数：4此题得分：0.0批注：第4题下面哪一个不是特殊土A.膨胀土B.湿陷性黄土C.冻土D.粘土答案:D您的答案：D题目分数：4此题得分：4.0批注：第5题下面哪一个是变质岩B.辉绿岩C.橄榄岩D.粉砂岩答案:A您的答案：A题目分数：4此题得分：4.0批注：第6题Ⅲ级围岩BQ/[BQ]区间值为A.550-451B.450-351C.350-251D.≤250答案:B您的答案：B题目分数：4此题得分：4.0批注：第7题地质雷达说的超前预报连续预报时前后两次重叠的长度在多少米以上A.15米B.10米D.0米答案:C您的答案：A题目分数：4此题得分：0.0批注：第8题隧道超前地质预报的意义中哪一项是错误的A.为安全施工创造条件B.为信息化设计提供基础地质资料C.可以代替勘察工作D.为编制竣工文件和运营维护提供基础资料答案:C您的答案：C题目分数：4此题得分：4.0批注：第9题隧道超前地质预报的特点有那些？A.综合性B.系统性C.时效性D.适应性答案:A,B,C,D您的答案：B,C,E题目分数：4此题得分：0.0批注：第10题隧道超前地质预报的主要内容包括：A.地层岩性预报B.地质构造预报C.不良地质条件预报D.地下水预报E.围岩分级答案:A,B,C,D,E您的答案：A,B,C,D,E题目分数：4此题得分：4.0批注：第11题隧道超前地质预报方法一般有那几大类？A.地质调查法B.超前钻探法C.物探法D.超前导坑法E.地质罗盘法答案:A,B,C,D您的答案：A,B,C,D题目分数：4此题得分：4.0批注：第12题隧道岩溶突水的前兆有那些？A.岩层明显湿化、软化、或出现淋水现象B.岩体裂隙、溶隙间出现较多的铁染锈或粘土C.小溶洞出现的频率增加且多有水流、河沙或水流痕迹D.钻孔中的涌水量剧增，且夹有泥沙或小砾石E.钻孔中有凉风冒出答案:A,B,C,D,E您的答案：A,B,C,D,E题目分数：4此题得分：4.0批注：第13题岩石分为那几大类？A.岩浆岩B.花岗岩C.沉积岩D.变质岩E.砂岩答案:A,C,E您的答案：A,B,C,D题目分数：5此题得分：0.0批注：第14题隧道围岩完整性分为哪几级？A.完整B.较完整C.较破碎D.破碎E.极破碎答案:A,B,C,D,E您的答案：A,B,C,D,E题目分数：5此题得分：5.0批注：第15题隧道围岩结构分为：A.整体块状结构B.层状结构C.薄层结构D.碎裂结构答案:A,B,D,E您的答案：A,B,D,E题目分数：5此题得分：5.0批注：第16题隧道内地质素描内容一般包括哪些？A.地层岩性B.地质构造C.地层、结构面产状D.地下水出露位置、出水量E.施工人数答案:A,B,C,D您的答案：A,B,C,D题目分数：5此题得分：5.0批注：第17题片岩和页岩都是沉积岩答案:错误您的答案：错误题目分数：4此题得分：4.0批注：TGP/TSP预报中反射波振幅越高，反射系数和波阻抗的差别越大，说明围岩在此处变化小答案:错误您的答案：错误题目分数：4此题得分：4.0批注：第19题TGP/TSP图谱中正反射振幅（红色）表明正的反射系数，也就是刚性岩层；负反射振幅（蓝色）指向软弱岩层答案:正确您的答案：正确题目分数：4此题得分：4.0批注：第20题大理岩是沉积岩答案:错误您的答案：错误题目分数：4此题得分：4.0批注：第21题瓦斯含量突然增大或忽高忽低是煤与瓦斯突出的前兆之一答案:正确您的答案：正确题目分数：4此题得分：4.0批注：第22题地质雷达预报中雷达波遇中小型溶洞有明显的“双曲线”反映答案:正确您的答案：正确题目分数：4此题得分：4.0批注：第23题拱顶岩石开裂，裂缝旁有岩粉喷出或洞内无故尘土飞扬；支撑拱架变形或发生声响是隧道塌方的前兆答案:正确您的答案：正确题目分数：4此题得分：4.0批注：第24题岩层倾向与走向垂直答案:正确您的答案：正确题目分数：4此题得分：4.0批注：试卷总得分：83.0试卷总批注：。
超前地质预报（地质雷达法）和半航空物探（半航空瞬变电磁法）在隧道工程施工的运用摘要：复杂的地质条件和地质灾害是隧道施工中的难题，发生地质灾害将造成巨大的生命和财产损失。
因此，可靠地探测地质缺陷特征，如断层、岩溶洞穴和地下水，具有重要的现实意义和理论价值。
本文介绍了超前地质预报（地质雷达法）和半航空物探（半航空瞬变电磁法）在隧道工程施工的运用。
引言在中国，许多大型项目正在进行中水利、水利等建设水电站、铁路、公路、能源储存和运输系统，以及地下矿山。
这些项目为我们提供了一个重要的机会地球工程的进展。
然而，严重的由于环境复杂，也存在挑战地质条件和潜在地质灾害在隧道施工过程中，造成了巨大的生命损失还有财产。
因此，改进地质缺陷的探测能力是非常重要的，例如探测断层、溶洞和地下水涌出。
中国在建隧道具有长度长、体积大的特点覆盖层和复杂的地质条件。
例如，宜昌至万州铁路建在山区，以高风险岩溶程度高的突水危险。
该地区已发现严重的突水危险马鹿青隧道和沿途的野三关隧道宜昌至万州铁路发生严重伤亡事故经济损失。
在水电工程领域，北京锦屏二级水电站副洞四川省有2375米深和17.5公里深长覆盖层使隧道埋在下面极高的地应力。
1.隧道工程施工的探测技术1.现有的探测技术在这下面在这种情况下，隧道的施工可以受到潜在岩爆的影响通过释放地应力，尤其是在不良地质条件，如断层、软弱岩石特征和地下水。
地质灾害防治研究在隧道施工过程中已经成为一个重要的问题中国的问题，包括相关机制治疗技术和探测技术。
地质缺陷特征的探测在危险控制中起着重要作用本文提出。
目前，探测地质灾害的方法危险源可分为两类：地质调查和地球物理勘探。
地质调查包括工程地质分析、先导开挖和岩心钻探，同时地球物理勘探包括地震、电磁和地质雷达方法。
每种方法它有自己的优点和缺点。
2、隧道工程施工探测的难点可靠探测的挑战性问题包括：（1）故障的识别和定位，裂缝、溶洞和地下水体（如地下河）；（2）含水层探测；（3）探测的解释结果在多种解释的背景下物探成果及优化探测方法的选择。
超前地质预报在公路隧道施工中的应用研究工程技术唐金(湖南通业工程有限公司，湖南长沙411004)}。
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’(，瞒要】本文介绍了公路砭道施工超前地贡预报的常用方法，并以基高速公路{燧道施工为钢，介绍了几种超前地质预报的方法在隧道施工1：中的应用，最后指出当今公路j莲道施工超前地质预报中常见问题及相应措施．，本研究聍公路隧道施工具有重要的参考价值。
：饫j键词】公路隧道；超前地赍预报；地质雷达||4hjj；r．／／?公路隧道施工前先了解其地质情况，对隧道建设有着重要的现实意义。
通过地质超前预报，可以了解掌子面前方短距离内的围岩类别及工程地质条件，为施工争㈣选择支护设计参数、开挖断面和施工方法提供依据。
通过地质超前预报，还可以及时发现异常情况，提前预报掌子面前方的不撇体的产状、位置及其围岩结构含水的可能性与完整性，为隧道施工单位提供依据进行优化施工方案设计，为预防隧道突泥、突水、突气等可能发生的灾害性事故及时提供预报信息，保证工程单位能够提前做好施工准备，所以隧道超前地质预报对于提高施工效率，安全羊斗学施工，缩短施工周期，具有重大的经济效益和社会效益。
1公路隧道艘前地质预报及常用超前地质预报方法隧道施工中超前地质预报是隧洞地质监测的重要组成部分，它包括围岩变形监测、隧洞围岩描述、仪器现场量测、水文地质监测、施工地质测绘、围岩类别判别及相应的地质、不良地质体预报、成果整理和测试资料分析等工作，并按时提供超前地质预报的成果资料。
隧洞施工超前预报的内容主要包括以下几个方面。
1)围岩类别及其稳定性预报。
判断围岩稳定性，预报掌子面前方的围岩类别与设计是否吻合，并随时调整支护类型、提供修改设计、确定=次衬砌时间的建议等。
2)断层及破碎带的预报。
预报断层的宽度、位置、性质、产状等，是否为充水断层，并进—步判断其稳定程度，据此提出旌工对策。
3)水文地质环境预报。
预报洞内突涌水量的大小及变化规律，并评价其对水文地质和环境地质的影响。
地质雷达在隧道超前预报中的应用曾爱霞杨峻摘要：隧道开挖掘进过程中常遇到不良地质体，需要提前进行预报。
以王子石隧道为例，研究断层破碎带、富水带、裂隙密集带等不良地质体在地质雷达图像中的显现特征，论证了地质雷达探测结果的可靠性。
关键词：地质雷达；不良地质体；超前预报1 前言在隧道施工中，由于前方地质情况不明，常遇到不良的地质因素，如断层、破碎带、溶洞、暗河等。
一般地面测绘所遇到的这类地质现象仅为地下开挖时所遇到的1%～9%，因而隧道施工的危险性很大[1]。
若能准确地在隧道掘进中提前了解掌子面前方岩性结构的变化情况，可及时合理地安排掘进进度，修正施工方案，安排防护措施，避免险情发生。
地质雷达技术被应用于隧道工程的地质超前预报中，它具有速度快、成本低及分辨率高等特点，因此具有广泛的应用前景。
2 隧道超前地质预报的雷达探测理论地质雷达是一种无损探测仪器。
地质雷达方法是一种用于确定地下介质分布的广谱(1MHz-1GHz)电磁技术。
它依据电磁波脉冲在地下传播的原理进行工作，电磁波脉冲由发射天线T发出，被地下介质介面（或埋藏物）反射，由接收天线R接收，见图2-1，然后将这王子石隧道隶属于沪蓉国道主干线湖北宜昌-恩施公路第一合同段，它位于宜昌市长阳县龙舟坪镇王子石村，呈近东西向展布，隧道地处构造溶蚀、侵蚀低山地貌区，山体总体呈北西向条形展布，沿隧道轴线总体呈东西高、中间低的特征，地面高程在230m~342m之间，最大相对切割深度212m。
隧道进口地形上表现为较陡斜坡，地形坡度在20°~40°左右；出口处地形陡峻，为近于直立的陡崖，垂直切割高度最大在70m以上；山坡植被较发育，进出口洞的冲沟边缘均分布有零星居民点。
隧道区地质构造较复杂，有断裂构造带通过且有岩溶发育；隧道区岩层产状总体上在195°~203°∠70°~84°之间，仅在隧道右线进洞口段岩层产状不同，其产状为5°∠42°。
TSP303系统在某铁路隧道超前地质预报中的应用TSP系统作为地震波反射法的一种，因其操作简便、预报距离长、预报准确性高等特点，目前被广泛应用于铁路隧道超前地质预报工作中。
文中结合该系统在某铁路隧道的应用实例，介绍了TSP303系统的基本原理和操作方法，阐述了该系统在超前地质预报中的应用效果，通过对比分析了其在超前地质预报应用中的准确性和适用性。
标签：隧道;TSP303系统;超前地质预报0 概述进入21世纪，我国铁路建设步伐逐渐加快，复杂地质铁路隧道越来越多，如何在施工阶段做好地质工作，进一步查清隧道开挖工作面前方的工程与水文地质条件，降低地质灾害发生几率和危害程度，指导工程顺利进行，是铁路建设者需要重视的一项重要工作。
为提高铁路隧道超前地质预报水平，保证隧道工程质量和施工安全，结合多年来隧道超前地质预报技术的发展，原铁道部及时发布《铁路隧道超前地质预报技术指南》[1]，规范了铁路隧道超前地质预报技术工作，并将该项工作纳入工序管理，后结合实践经验，铁路总公司于2015年发布《铁路隧道超前地质预报技术规程》[2]，为铁路工程建设施工质量和安全提供了技术支撑。
铁路隧道超前地质预报的主要方法有地质调查法、超前钻探法、物探法、超前导坑法等，其中物探弹性波反射法作为长期预报方法，在隧道超前地质工作中发挥了重要作用，其中地震波反射法应用最为广泛。
1 TSP303法原理和操作方法TSP方法属于多波多分量高分辨率地震波反射法。
地震波在设计的震源点用小量炸药激发产生，当地震波遇到岩石波阻抗差异界面（如断层、破碎带和岩性变化等）时，一部分地震信号反射回来，一部分信号透射进入前方介质，反射的地震信号将被高灵敏度的地震检波器接收。
数据通过TSP303软件处理，便可了解隧道工作面前方不良地质体的性质（软弱带、破碎带、断层、含水等）和位置及规模。
TSP303隧道地质超前预报系统观测系统设计如下：炮孔设计在隧道的左边墙或者右边墙，第1个炮孔离同侧接收孔为20m，炮孔间距1.5 m，数量24个，直径40mm，孔深1.5m。
超前地质预报技术在隧道施工中的应用一、引言隧道施工作为一项综合性大型工程，在建设过程中所面对的地质条件多种多样，极易带来巨大的风险和损失。
因此，超前地质预报技术在隧道施工中得到了越来越广泛的应用，它能帮助工程团队及时发现隧道施工中可能出现的地质灾害，从而采取相应措施加以应对。
二、研究背景隧道施工中的地质灾害是由随机变化的地质构造和地质体性质以及施工工艺等因素综合作用引起的，具有不确定性和难以预测性。
在以往隧道施工中，因为不能准确预测隧道所在地的地质状况而导致了许多任务滞后、突发事件难以控制的情况。
超前地质预报技术是一种可以将地质情况在所需时间内预报的方法，能够提高施工过程中地质预报的精度，为施工提供更多的信息并减少风险，同时也为隧道施工的进展提供了科学化的方案指导以及参考意见。
三、超前地质预报技术的应用1.实时监测技术在隧道施工过程中，实时监测技术可以通过现场观测、数据记录以及数据分析等方式，及时识别出地质变化和隧道内部的稳定性情况，帮助工程团队提前预计和解决地质问题。
实时监测技术可以使用遥感、激光测量、地下水位监测等多项技术手段实现，既可以监测现场状况，也可以提供数据参考。
2.先进的地质探测器超前地质预报技术越来越注重提高观测技术和方法，同时应用先进的地质探测器也是其应用的重要方面之一。
各种地质探测器的出现极大地拓宽了隧道施工工程地质预报的思路，大大提高了地质探测的能力，从而为隧道施工过程中的地质探警告提供更加准确和完善的信息支持。
3.高分辨率地质发掘技术高分辨率地质发掘技术具有高精度和多参考性等特点，可以将地质发掘的范围、深度等进行准确评估，同时提供详细的地质信息，从而帮助工程团队更快、更准确地完成地质数据收集、评估、分析等工作。
高分辨率地质发掘技术的应用可以使施工方便捷，并且将工程风险升到最小值。
四、未来展望技术的更新换代不是一日之功，超前地质预报技术在隧道施工中的运用还存在许多问题和挑战。
