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随着隧道建设逐渐向着长、深方向发展,工程施工难度越来越大。由于对工作面前方地质情况了解不清,给隧道施工带来很大的盲目性,出现预想不到安全事故。TunnelseismiePerdietionsystem(简称TSP-203系统)就是专门针对上述问题而设计的隧道超前地质预报系统。采用该系统可以预报隧道工作面前方至少80m围岩地质体的性质、位置和规模,并可算出其岩石物理力学参数,为确定合理的支护参数提供依据,确保隧道施工安全和质量。
本文系统总结了隧道超前地质预报方法中的各种探测手段,侧重于各种手段的适用范围及其探测方法。从地震波的运动学及动力学两大方面分析了TSP系统的理论基础,详细介绍了TSP系统的野外工作流程;综合激发和接收两大因素,剖析了系统的误差因素;阐述了TSP勘探资料处理的流程及原则,并以一实际隧道工程为例进行TSP资料解释,并分析总结不同地质体的波场特征。
通过这些讨论,总结了下列主要的结论和认识:
(1)以重庆至长沙公路大涵至黔江段鹰嘴岩隧道工程为例进行TSP资料解释,应用结果表明TSP-203系统能在隧道超前地质预报中发挥重要作用。
(2)为确保原始数据的可靠性,尽量减少干扰因数,因此在数据采集过程中,我们应该特别注意接收器的安置、套管的埋设、震源炸药的选择和填充等因素。
(3)断层的出露会在偏移图像上造成同相轴的不连续。断层破碎带和断层最显著的区别就是,断层破碎带往往是一组同相轴出现不连续现象,而断层出现的地方,往往是个别独立的同相轴出现不连续现象。
(4)存在构造带的地方,都存在~组清晰而且反射强烈的同相轴,同相轴连续性较好,反射波频率没有明显变化,由此推断,构造带区别于断层的重要特征就是同相轴是否连续。构造破碎带和构造带的波场特征有些相似,但也存在稍许差异。构造破碎带存在的位置,反射强烈的同相轴明显增多,表现为一组同相轴。构造破碎带会降低反射波频率,同相轴颜色也相对深一些,即构造破碎带会加大波阻抗差异。
(5)波阻抗表现比较强烈且延续比较短的异常带,不仅可以表现为构造破碎带,也有可能是岩溶,构造破碎带和岩溶的波场特征非常类似。
(6)断层带和溶蚀带的波场特征也有相似之处。断层带和溶蚀带会造成同相轴的跳跃和间断,与断层不同的是,断层造成同相轴的突然间断,而断层带和溶蚀带使得同相轴逐渐变弱,直至消失,是一个渐变的过程。