隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)系統(tǒng)

1、我國西南地區(qū)巖溶地貌發(fā)育， 隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)工作非常必要。以下是一個(gè)貴州附件的淺埋隧道超前預(yù)報(bào)的實(shí)例。

頂效隧道位于汕頭--昆明國道高速貴州段內(nèi)，屬于卡斯特地形中的淺埋隧道。如圖1所示，上部是超前預(yù)報(bào)的偏移圖像，從中可以清楚地看出斷裂構(gòu)造、巖性界面的組合關(guān)系和地質(zhì)結(jié)構(gòu)圖像。下部是圍巖速度掃描圖，從中可以看到巖石的速度分布。圍巖速度圖像與地質(zhì)構(gòu)造圖像（偏移圖像）有很好的對應(yīng)性。

2、在貴州巖溶多個(gè)隧道上的TST隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)得到成功應(yīng)用，詳見發(fā)表于隧道建設(shè)的文章：TST 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)在貴州巖溶地區(qū)的應(yīng)用實(shí)例。

3、NJ引水隧道T3’R下游K1861段地質(zhì)情況復(fù)雜，利用TBM和鉆爆法進(jìn)行隧道開挖?，F(xiàn)采用TST隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)技術(shù)對TBM施工前方進(jìn)行超前預(yù)報(bào)，以采取有效的超前支護(hù)措施或調(diào)整掘進(jìn)參數(shù)等，確保施工高效、安全。

預(yù)報(bào)結(jié)果：

圖2上部為偏移圖像，圖中紅色條紋表示巖層堅(jiān)硬，藍(lán)色條紋表示巖層變軟；藍(lán)紅條紋交替出現(xiàn)，為破碎帶或斷裂構(gòu)造。圖2中部為圍巖波速圖像，高速波區(qū)對應(yīng)巖層結(jié)構(gòu)完整，低速波區(qū)為構(gòu)造發(fā)育。圖2下部為地質(zhì)解釋。

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通常由兩個(gè)大部分構(gòu)成：

硬件部分 -- 用來收集地震波信號，可以是標(biāo)準(zhǔn)的地震儀。

⑴地震儀：德國DMT公司生產(chǎn)。高采樣率、高分辨率及多通道。

儀器參數(shù)：

通道數(shù)：24道

采樣率：5或20 微秒

A/D位數(shù) ：24 比特

工作頻率：5-5000 Hz

記錄長度：120K字節(jié)

⑵電腦：筆記本電腦，選擇業(yè)界最好的硬件平臺。

⑶信號分離器

⑷檢波器：靈敏度高、抗干擾性強(qiáng)及頻帶寬。

特點(diǎn)：1、內(nèi)置IC放大器，傳輸距離大>200m；2、加速度型，頻帶10~1kHz；3、 帶阻尼；4、壓電晶體；5、埋入式，配有碳纖維拉繩；6、三分量或者單分量檢波器可選

軟件部分 -- 對收到的信號進(jìn)行處理，是整個(gè)系統(tǒng)的靈魂。

⑴ TST技術(shù)采用空間陣列觀測方式，使用獨(dú)有的二維方向?yàn)V波技術(shù)濾除上下、左右地層的反射，有效地提取出前方地震回波用于超前預(yù)報(bào)，避免了虛報(bào)誤報(bào)。

⑵采用速度掃描技術(shù)有效地解決了掌子面前方圍巖速度的分布問題，提高了構(gòu)造定位的精度；能成功解決復(fù)雜地質(zhì)條件下的地質(zhì)超前預(yù)報(bào)問題。

避免了不能準(zhǔn)確確定掌子面前方圍巖波速而導(dǎo)致虛報(bào)誤報(bào)的技術(shù)缺陷。

分別闡述了隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)的意義和內(nèi)容、隧道地質(zhì)特點(diǎn)和隧道主要工程地質(zhì)問題、隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)工作方法、超前水平鉆探法進(jìn)行隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)的技術(shù)應(yīng)用、地震映像法進(jìn)行隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)的技術(shù)應(yīng)用、TSP在隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)中的技術(shù)應(yīng)用、地質(zhì)雷達(dá)在超前預(yù)報(bào)中的技術(shù)應(yīng)用和TRT在隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)中的技術(shù)應(yīng)用。這些技術(shù)對我國的地下建筑施工是非常有幫助的?！端淼赖刭|(zhì)超前預(yù)報(bào)技術(shù)與應(yīng)用》可作為從事隧道或隧洞工程研究、施工的技術(shù)人員和從事相關(guān)技術(shù)工作的管理人員，高等院校師生的參考書。

第1章 緒論

1.1 隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)的定義

1.2 隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)的目的與意義

1.3 隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)的內(nèi)容

1.4 隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)的方法

1.4.1 工程地質(zhì)調(diào)查與推斷、分析方法

1.4.2 超前導(dǎo)坑法、水平鉆機(jī)超前探測法

1.4.3 地質(zhì)雷達(dá)檢測方法

1.4.4 隧道內(nèi)反射地震預(yù)報(bào)方法

1.4.5 TSP超前預(yù)報(bào)技術(shù)

1.4.6 TRT反射地震層析成像方法

1.4.7 地震負(fù)視速度法

1.4.8 水平聲波反射法(HSP)

1.4.9 陸地聲納法(高頻地震反射法)

1.4.10 紅外探水法

1.5 隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)的方法比較

1.6 隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)的形式

1.7 隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)的時(shí)間安排

1.8 隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)的發(fā)展

參考文獻(xiàn)

第2章 隧道地質(zhì)

2.1 巖類

2.1.1 沉積巖

2.1.2 火成巖

2.1.3 變質(zhì)巖

2.2 地層

2.3 地質(zhì)構(gòu)造

2.4 地下水

2.5 特殊巖類及其工程地質(zhì)特性

2.5.1 構(gòu)造巖

2.5.2 軟巖

2.5.3 膨脹巖土

2.5.4 鹽溶角礫巖、喀斯特角礫巖

2.5.5 煤層

2.6 巖層、節(jié)理面、斷層產(chǎn)狀

2.7 不同結(jié)構(gòu)類型巖體水文地質(zhì)特征、變形破壞特征及主要工程地質(zhì)問題

2.8 不同地質(zhì)構(gòu)造與隧道組合的主要工程地質(zhì)問題

2.8.1 水平巖層中的隧道工程

2.8.2 傾斜巖層中的隧道工程地質(zhì)問題

2.8.3 斷層中的隧道工程地質(zhì)問題

2.8.4 節(jié)理裂隙等結(jié)構(gòu)面的不利組合及節(jié)理密集帶的工程地質(zhì)問題

2.8.5 向斜構(gòu)造中的隧道工程地質(zhì)問題

2.9 特殊工程地質(zhì)問題

2.9.1 巖溶工程地質(zhì)問題

2.9.2 在采及廢棄礦巷問題

2.9.3 煤層、瓦斯及軟夾層問題

參考文獻(xiàn)

第3章 隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)工作方法

3.1 資料收集與整理

3.1.1 預(yù)可研和可行性研究階段資料收集

3.1.2 勘察成果整理分析

3.1.3 熟悉設(shè)計(jì)文件、資料和圖紙

3.2 補(bǔ)充地質(zhì)調(diào)查

3.3 洞內(nèi)地質(zhì)調(diào)查和掌子面地質(zhì)素描

3.3.1 洞內(nèi)地質(zhì)調(diào)查

3.3.2 掌子面地質(zhì)素描

3.4 物探方法的選擇和現(xiàn)場實(shí)施掌子面探測

3.4.1 物探方法的選擇

3.4.2 掌子面探測

3.5 探測成果分析

3.5.1 界面距探測掌子面距離的確定

3.5.2 界面性質(zhì)的確定

3.6 隧道工程巖體分級

3.7 預(yù)報(bào)報(bào)告的內(nèi)容及報(bào)告的提交

3.7.1 預(yù)報(bào)報(bào)告的內(nèi)容

3.7.2 報(bào)告的提交

3.8 驗(yàn)證

參考文獻(xiàn)

第4章 超前水平鉆探法的應(yīng)用技術(shù)

4.1 超前水平鉆探法研究

4.1.1 超前水平鉆探法的基本原理與介紹

4.1.2 超前水平鉆探法的優(yōu)缺點(diǎn)

4.2 超前水平鉆探法施工技術(shù)

4.2.1 施工流程

4.2.2 主要技術(shù)要求

4.2.3 施工準(zhǔn)備

4.2.4 鉆機(jī)就位

4.2.5 施鉆

4.2.6 地質(zhì)分析判斷、成果報(bào)告

4.3 RPD-150C型鉆機(jī)的概況

4.3.1 RPD-150C鉆機(jī)

4.3.2 現(xiàn)場鉆進(jìn)技術(shù)指標(biāo)

4.4 工程實(shí)例

4.4.1 隧道地質(zhì)概況

4.4.2 把水寺隧道鉆探孔資料

4.4.3 結(jié)論與建議

參考文獻(xiàn)

第5章 地震映像法的應(yīng)用技術(shù)

5.1 概述

5.1.1 地震映像法原理

5.1.2 地震映像法的分類

5.1.3 地震映像法數(shù)據(jù)采集要點(diǎn)

5.2 野外數(shù)據(jù)采集的方法及技術(shù)

5.2.1 工作儀器和方法

5.2.2 野外工作方法試驗(yàn)

5.2.3 地震映像法在不同地質(zhì)條件下的應(yīng)用

5.2.4 地震映像解釋方法

5.3 工程實(shí)例

5.3.1 工程簡介

5.3.2 隧道地質(zhì)概況

5.3.3 工作方法

5.3.4 ZK269 393～ZK269 443段調(diào)查測試結(jié)果及分析

參考文獻(xiàn)

第6章 TSP在隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)中的應(yīng)用技術(shù)

6.1 TSP203的工作原理和組成

6.1.1 TSP203預(yù)報(bào)原理

6.1.2 TSP203測量方法的原理基礎(chǔ)

6.1.3 TSP203系統(tǒng)的儀器組成

6.1.4 TSP203系統(tǒng)的優(yōu)勢

6.2 野外信號數(shù)據(jù)采集

6.2.1 TSP203野外信號數(shù)據(jù)采集

6.2.2 原始記錄注意事項(xiàng)

6.3 數(shù)據(jù)處理流程

6.3.1 原始數(shù)據(jù)編輯

6.3.2 初至波拾取

6.3.3 選擇時(shí)窗長度

6.3.4 帶通濾波

6.3.5 道能量均衡

6.3.6 計(jì)算品質(zhì)因子Q

6.3.7 反射波提取

6.3.8 縱橫波分離

6.3.9 速度分析

6.3.10 深度偏移成像

6.3.11 反射界面提取

6.4 TSP技術(shù)的資料分析原則

6.4.1 反射系數(shù)

6.4.2 橫波與縱波的速度比

6.4.3 橫波分裂與裂隙發(fā)育帶

6.5 工程實(shí)例

6.5.1 TSP技術(shù)在擦羅2號隧道中的應(yīng)用

6.5.2 TSP技術(shù)在明月峽隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)中的應(yīng)用

參考文獻(xiàn)

第7章 地質(zhì)雷達(dá)在超前預(yù)報(bào)中的應(yīng)用技術(shù)

7.1 引言

7.2 地質(zhì)雷達(dá)的基本原理

7.2.1 電磁波的傳播與波速

7.2.2 電磁波的反射與折射

7.2.3 地質(zhì)雷達(dá)的組成及工作原理

7.3 地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行超前預(yù)報(bào)的技術(shù)與方法

7.3.1 地質(zhì)雷達(dá)的技術(shù)參數(shù)

7.3.2 地質(zhì)雷達(dá)測量參數(shù)的選取

7.3.3 地質(zhì)雷達(dá)的測量方式和信號觸發(fā)方式

7.3.4 地質(zhì)雷達(dá)的探測方法

7.4 地質(zhì)雷達(dá)的數(shù)據(jù)處理技術(shù)

7.4.1 地質(zhì)雷達(dá)的數(shù)據(jù)文件編輯

7.4.2 波速估計(jì)

7.4.3 數(shù)字濾波

7.4.4 反褶積

7.4.5 偏移歸位處理

7.5 地質(zhì)雷達(dá)的數(shù)據(jù)解釋技術(shù)

7.5.1 地質(zhì)雷達(dá)地質(zhì)超前預(yù)報(bào)適宜性評價(jià)

7.5.2 地質(zhì)雷達(dá)解譯圖件

7.5.3 后期解譯方法及其規(guī)范化

7.5.4 提高解譯精度的途徑與方式

7.5.5 解譯標(biāo)志的初步建立

7.6 工程實(shí)例

7.6.1 工程概況

7.6.2 探測依據(jù)及方法

7.6.3 現(xiàn)場探測

7.6.4 數(shù)據(jù)處理

7.6.5 探測結(jié)果

參考文獻(xiàn)

第8章 TRT地質(zhì)超前預(yù)報(bào)法

8.1 TRT技術(shù)原理與儀器應(yīng)用方法

8.1.1 TRT方法原理

8.1.2 TRT技術(shù)原理

8.2 TRT工作流程

8.3 數(shù)據(jù)處理

8.3.1 TRT數(shù)據(jù)處理流程

8.3.2 具體操作

8.4 TRT技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)及存在的問題

8.5 工程實(shí)例

8.5.1 地質(zhì)概況

8.5.2 探測方法及結(jié)論

8.5.3 建議2100433B