隧道监控及超前预报项目实施方案(4)

2019-03-03 20:53

乐昌至广州高速公路第T15合同段监控量测实施方案

e、 联线:将设备各组件及爆破导火线联接好。 f、 放炮、接收信号。 g、 拆线、清理设备。

TGP洞内数据采集部分示意图

②室内计算机分析处理

采集的TGP数据,通过TGPwin软件进行处理。TGPwin软件处理流程包括11个主要步骤,即:数据设置→带通滤波→初至拾取→拾取处理→炮能量均衡→Q估计→反射波提取→P-S波分离→速度分析→深度偏移→提取反射层。通过速度分析,可以将反射信号的传播时间转换为距离(深度),可以用与隧道轴的交角及隧道工作面的距离来确定反射层所对应的地质界面的空间位置,并根据反射波的组合特征及其动力学特征解释地质体质。

通过TGPwin软件处理,可以获得P波、SH波、SV波的时间剖面、深度偏移剖面、提取的反射层、岩石物理力学参数、各反射层能量大小等成果,以及反射层在探测范围内的2D或3D空间分布。

提交资料室内分析处理一般在24小时内完成并可提交正式成果报告,报告一般包括如下内容:

a、 工作概况

b、 探测的方法、设备及原理 c、 测线布置

d、 对测试结果的初步分析

e、 结论TGP报告中应附的成果图表:

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现场数据记录表、岩石参数曲线图(横坐标为里程)、二维结果图(横坐标为里程)、岩石参数表。

岩石参数曲线图和二维成果图

f、 预报范围

g、 全隧采用连续重叠式预报,重复长度不小于20米。 (5)TGP地质预报法位置明细表

TGP超前地质预报每次可探测100~150m。为提高预报准确度及精度,本项目采取重叠式预报,每开挖约130m预报一次,重叠部分(约20m)对比分析。待掘进入洞80M左右且满足地震波探测仪探测要求时开始实施TGP超前预报。 5.2.3.地质雷达法

(1)地质雷达法探测原理

地质雷达法通常是一种使用甚高频~微波段的地下电磁波反射探测法。其探测原理是:发射器通过发射天线向隧道掌子面前方定向发射电磁波。电磁波在传播的路径上当遇到两种有电性差异(介电常数和电导率不同)的界面时即发生反射。反射波由设置在发射天线旁的接收天线所接收,另外还最先接收到由发射天线经收发两个天线所在介质表面到达接收天线的直达波并作为时间起始零点。经后处理后,取反射波往返时间之半,乘以相应介质中的雷达波传播速度即为反射目标深度,再根据不同位置反射波的组合特

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征、变化趋势和反射强度等,结合地质背景,判断反射目标的性质,如断层、溶洞、不同围岩级别分段等。地质雷达探测原理如图7所示,地质雷达探测线布置图如下图所示。

发射单元笔记本微机控制单元接收单元被探测体 地质雷达探测原理

(2)富水带的探测

富水带是含水量大的岩体区域,在隧道开挖后很可能产生涌水现象。水的相对介电常数最大为81,当岩体含水量较大时,介质的介电常数有较大的增大,而电磁波在介质中的传播速度则会降低,这样反射波表现较强的正峰异常,同时出现强反射,有时亦会产生绕射、散射现象,导致波形紊乱,频率成分由高频向低频剧变。下图8为某隧道富水带的雷达波形,该地质雷达图像出现强反射,频率变化,无绕射现象,有正峰异常,波形紊乱,电磁波的衰减速度增快,结合具体情况,推测该处为富水带。附图为9某隧道富水带实物照片。

(3)断层破碎带的探测

岩层或岩体受力破裂后,破裂面两侧岩块发生了明显位移,这种断裂构造称为断层。断层是地壳中广泛发育的地质构造。

由于岩层发生强烈的断裂变动,致使岩体的裂隙增多、岩石破碎、风化严重、地下水发育,所以断层破碎带岩石的强度和稳定性很差。在完整岩石与断层破碎带接触界面的两侧,由于破碎带内岩石的孔隙度和含水率均比完整岩石要大,而孔隙度和含水率对介质的?和?均有较大影响,这就造成接触带两侧存在一定的波阻抗差异,致使电磁波在穿过界面进入破碎带内后其反射波能量增强、波形幅值增大,穿过破碎岩层时视其胶结程度而使得波形比较杂乱。在雷达剖面上的波场特征为:地层反射波发育,同相轴错断,反射波振幅能量明显增强,电磁波频率发生变化,有时候会出现断面波、绕射波。因此,根据地质雷达的波形特征及相关地质资料,可以判明破碎带的厚度以及它与完整

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岩石的界面。下图为某隧道断层破碎带的雷达波形,反射波的同相轴出现多次错断,局部界面反射强烈,反射面附近波幅有所增强,电磁波的频率发生较大变化。

某隧道富水带的雷达波形

某隧道富水带实物

裂隙也称为节理。是存在于岩体中的裂缝,是岩体受力断裂后两侧岩块没有显著位移的小型断裂构造。岩体中的裂隙,在工程上除有利于开挖外,对岩体的强度和稳定性均有不利的影响。

裂隙密集带主要存在于断层影响带、岩脉带及软弱夹层中,由于裂隙内有不同成分、不均匀的充填物,与周边围岩形成电性差异,因此具有采用地质需达探测岩体中裂隙存在的地球物理基础。当电磁波传播到裂隙表面时,会产生较强的界面反射波,同相轴的连续性反映了裂面是否平直、连续;在穿越裂隙的过程中会产生绕射、散射、波形杂乱、波幅变化大,反映出裂隙内充填物的不均匀性。

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某隧道断层破碎带雷达波形

(4)裂隙密集带的探测

某隧道破碎带实物照片

某隧道裂隙密集带雷达波形

(5)岩溶探测

某隧道裂隙密集带实际照片

岩溶,又称喀斯特(Karst),是指可溶性岩层受水的化学和物理作用产生的沟槽、

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