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第3 7卷 第 1 3期 1 6 8 2 0 1 1年 5月 山 西 建 筑 S HAN XI ARCHI T EC T UR E Vo 1 ． 3 7 No ． 1 3 Ma v ． 2 011 文章编号 1 0 0 9 6 8 2 5 2 0 1 1 1 3 0 1 6 8 0 2 浅析 T S P及 T R T超前探测在 贾 祥 雨 T B M隧道中的探测特点 摘要 通过对T S P与T R T两种探测方法的介绍， 结合二者在 T B M 中对断层进行超前探测的应用， 简要分析 了T S P与 T R T的探测特点， 以保证隧道的施工与机械安全， 为隧道信息化施工提供了地质依据。 关键词 T S P 。 T R T ， T B M， 超前探 测 中图分类号 U 4 5 6 ． 3 文献标识码 A 随着 T B M掘进机在隧道施工中的进一步应用 ， 隧道内复杂 地质条件对 T B M掘进机的威胁也被广泛关注， 在施工 中开展超 前地质预报工作可在一定程度上保证隧道的施工与机械安全， 为 隧道信息化施工提供一定的地质依据。 1 工程概 况 中天山隧道为新疆境内南疆铁路吐 鲁番 库 尔勒 段增建 二线工程， 全长2 2 4 6 7 m。中天山隧道进 口端利用 T B M施工， 出 口端采用钻爆法施工。 中天山隧道 T B M端通过的地层岩性主要为变质砂岩夹片 岩、 华力西期花岗岩和加里东期闪长岩， 主要地质构造为 F 2断 层 ； 地下水类型主要为基岩裂隙水 、 构造裂隙水， 在断层或破碎带 可能存在涌水。 2 TS P与 T RT介绍 在中长距离超前地质预报方法中， 国内广泛采用的是 T S P探 测 ， 近年引进的T R T 6 0 0 0层析扫描成像系统 简称“ T R T ” 也正被 越来越多的应用于隧道超前地质预报中。 2 ． 1 仪器简介 二者探测原理基本相同。当地震波遇到声学阻抗差异界面 时， 一部分信号透射进入前方介质， 一部分信号被反射回来。反 射的地震信号被传感器接收， 通过分析处理 ， 可判定隧道工作面 前方地质体的性质、 位置及规模。 3 对塌腔通过预留注浆管泵送混凝土回填。4 洞内如有积水， 需 拉槽排水或集中排水， 以免因积水对隧底特别是拱脚的浸泡 ， 造 成初支 的变形失稳 。5 根据塌方情况 ， 施 工超前导管 或管棚进行 超前支护， 对塌方情况复杂的段落， 可采用施作止浆墙， 全帷幕注 浆的方法通过。 7结语 在千枚岩隧道施工中， 水量很少时， 千枚岩的粉尘化会造成 施工路面尘土飞扬， 影响施工安全和效率。富水段施工时则变得 相当危险， 由于隧道开挖， 使千枚岩原有受力平衡遭到破坏， 原始 T S P主要包括记录单元、 接收单元及附件三大部分。T R T主 要包括震源激发装置 、 传感器与无线传输模块、 基站三大部分。 2 ． 2施 工 准备 T S P的施工准备主要包括三个方面 技术交底的落实情况、 仪 器与耗材的检查及辅助物品的准备。技术交底的内容包括接收 器孑 L 及爆破孔的数量， 布置方式， 孔深、 孔径、 倾角等技术参数 ； T R T则需准备 1 5磅左右的大锤、 喷漆、 挂钩、 水与耦合剂、 全站仪 或者激光测距仪及电动冲击钻。 2 ． 3 震源点与传感器点的布置方式 T S P的震源点布置在隧道左或右边墙 ， 间距 1 ． 5 m， 最后一个 震源点尽量靠近掌子面； 传感器布置在隧道左 、 右边墙 ， 各 1个， 距离第一个震源点 1 5 m一2 0 m， 距离掌子面 5 0 m一5 5 m。由于 T B M结构特殊 ， 空间受限， 传感器与最后一个震源点的距离不足 5 0 m， 传感器与第一个震源点的距离应适 当缩小 ， 震源点的间距 及数量也需适当的缩短和减少。 T R T的震源点应布置在尽量靠近掌子面的稳定围岩上， 震源 点不得少于 1 2个， 传感器的位置采取立体方式布置在隧道两侧 及拱顶， 共 1 0个 ， 如图 1 所示。实际操作过程中， 为方便、 快捷地 进行数据采集， 可将震源点和传感器的位置均布置在 T B M结构 的上部分 如图2所示 。 2 ． 4数据采集 含水量发生改变， 千枚岩的节理面错动挤压出现软化、 泥化 ， 往往 形成滑动面， 最终形成塌方、 涌泥、 涌砂等隧道地质灾害。严格积 极地按照新奥法的理念施工 ， 做到短进尺， 快支护， 勤监测， 早封 闭。 参考文献 [ 1 ] J T G D 7 0 - 2 0 0 4 ， 公路隧道设计规范[ s ] ． [ 2 ] J T J 0 4 2 9 4 ， 公路隧道施工技术规范[ s ] ． [ 3 ] 铁道部第二勘测设计 院． 铁路工程设计技术手册 隧道 [ M] ． 北京 中国铁道 出版社， 1 9 9 9 ． Tr e a t me nt o n t un ne l p hy l l i t e g e o l o g y d i s a s t e r i n S ha a n x i - Hu be i b o r de r a r e a YU Zh a o ． X U Ab s t r a c t T h i s a r t i c l e a n a l y z e s t h e c h a r a c t e ri s t i c s o f p h y l l i t e，d i s c u s s e s t h e s u p p o rt f o r m i n w a t e r r i c h t u n n e l s e c t i o n wi t h p h y l l i t e ，s p e c i fi c a l l y d e s c rib e s t h e c o n s t r u c t i o n me t h o d s a t wa t e r r i c h t u n n e l s e c t i o n wi t h p h y l l i t e ，a n d p r o p o s e s p r o c e s s i n g me t h o d s for p h y l l i t e t u n n e l c o l l a p s e，w h i c h h a s p r o v i d e d v a l u a b l e e x p e ri e n c e f o r f u t u r e s i m i l a r t u n n e l p r o j e e t ． Ke y wo r d s p h y l l i t e ，t u n n e l ，wa t e r - ri c h s e c t i o n，c o l l a p s e 收稿 F t 期 2 0 1 1 - 0 1 0 7 作者简介 贾祥雨 1 9 7 9 ． ， 男， 工程师， 中铁隧道勘测设计院有限公司， 天津3 0 0 1 3 3 爹 71 荤 贾 祥 雨 浅 析 T s P 及 T R T 超 前 探 测 在 T B M 隧 道 中 的 探 测 特 点 l 6 9 薹 掌 子 面 a T - l 鲁『 隧道 I言J A 3 I A 2 1 f A 4 A 64 A5 A6l l 1 ． 8 l A 7 A I ．三 l ● ● ● l A2 A7 A A 注 震 源点 ● 传感器 图 1 震源点与传感器布设图 2 3 s 4 F 寥 O 6 7 8 。 r ＼ 9 f-T z 4 7 n 图 2 震源点与传感器 改进后布置 图 T S P 数据采集前 ， 应先输入隧道参数、 掌子面及参考点里程； 激发第一炮后， 应输入接收器与震源点的参数及放炮药量， 以后 每激发一炮 ， 均应输入各震源点的参数 ， 直至所有爆破孔激发完 毕 ， 采集到完整的地震波数据。 T R T系统连接完毕后， 在震源点上锤击， 通过传感器与基站 完成一次地震波数据采集。锤击一个震源点， 可通过 1 0个传感 器得到 l 0组地震波数据， 依次在其余震源点上锤击 ， 直至所有地 震波数据采集完毕。 2 ． 5数据 分析 T S P数据分析步骤包括 数据设置、 带通滤波、 初至拾取、 拾取 处理、 炮能量均衡 、 Q值估算 、 反射波提取 、 P _5波分离、 速度分 析、 深度偏移和反射层提取。所有步骤处理完毕后 ， 在反射层浏 览界面内， 根据不同的探测需要 ， 选定不同的筛选条件， 即可筛选 出符合需求的反射层及其物理参数， 并形成岩石参数曲线图。 T R T数据分析步骤包括 地震波数据导人、 输入隧道设计参 数与震源 、 传感器等的位置坐标 、 设定地层成像 区域 、 对每个记录 的直达波进行初至拾取并计算地震波 的平均波速、 建立波速模 型、 设定滤波器、 选择合适背景颜色进行反演计算， 最终获得岩层 中探测到的地质体的俯视图、 侧视图和立体图。 2 ． 6资料判 释 T S P与 T R T的资料判释均应以地质资料为基础， T S P以速度 及偏移剖面图、 岩体物理力学参数的变化等分析结果为依据， T R T 以纵横波波速资料、 地震波反射能量分布及地质层析扫描成像 为依据 ， 综合分析隧道开挖工作面前方围岩的工程地质与水文地 质条件 ， 并对隧道围岩级别进行初步评估。 3 T S P与 T R T在 中天山隧道超前探测 中的结果对比 为探明中天山隧道 F 2断层的发育位置， 采用 T S P与 T R T进 行了对比、 重叠探测， 探测结果与设计情况、 实际开挖情况对照见 表 1 。 由表 1 可知 ， 在对分析成果的解译上， 二者对破碎带起始里 程 4 7 0 的推测基本一致 ， 但对地下水的判断均存在误判。由 岩石参数曲线图可以发现， 4 6 6～4 7 9段虽然密度下降较大 ， 但纵波速度前后变化并不大， 因此 T S P没有将该段解释为断层， 但其对破碎带长度的判断存在一定误差 ； T R T缺少必要的岩石参 数支持， 仅依据 T R T探测成果图将 4 9 3～ 5 1 7段解释为断层 ， 虽不确切 ， 但其对破碎带长度的判断还是基本准确的。 表 1 T S P。 T R T探测结果与设计、 实际情 况对照表 特征 工程 地质特征 水文地质特征 4 3 6 ～ 5 3 6段为断层影响带， 围岩级别为 设计 Ⅳ级； 5 3 6一 十 5 5 6 段为F 2断层破碎带， 围 该段为弱富水区， 构造裂 情 况 岩级 别为V级； 5 5 6一 7 0 6 段 为断层 影响 隙水发育 带， 围岩级剐为Ⅳ级 3 8 9 ～ 4 6 6段岩体较完整， 围岩级别为Ⅲ 地下水总体不发育， 以渗 T S P探 级 ； 4 6 6～4 7 9段岩 体较破 碎 ， 围岩 级别 水和滴水为主 。4 3 0附 测结果 为Ⅳ级 ； 4 7 9一5 8 9段岩 体较 完整 ， 围岩 近、 4 6 6一4 7 9段 可能 级 别为Ⅲ级 发 育股状裂隙水 4 4 7一 4 7 3段岩体较 完整 ， 围岩级别为 Ⅲ T R T 探 级 ； 4 7 3～ 4 9 3段岩 体较破 碎 ， 围岩 级别 地下水总体 不发 育， 但 为1V 级 ； 4 9 3一 5 1 7段岩 体破碎 ， 存 在错 4 5 7一 4 7 3段 可 能 富含 测结果 段 ， 推测为断层 ； 5 1 7一 6 0 0段 岩体较 完 地下水 整 ， 围岩级别 为Ⅲ级 3 8 0～ 4 7 0段岩体较 完整 ， 围岩级别为 Ⅲ 实际开 级 ； 4 7 0～5 1 8段岩 体较破 碎 ， 围岩 级剐 地下水不发 育 ，无水 挖 情况 为Ⅳ级 ； 51 8一6 0 0段岩 体较 完整 ， 围岩 级 别为Ⅲ级 4 T S P与 T R T探测特点对 比 通过以上介绍可以看出， 利用 T S P与 T R T在 T B M中进行超 前探测 ， 有着各 自的特点。 T S P探测特点 震源由雷管引爆炸药产生 ， 危险性较大； 数据采集过程中产 生的震动 ， 有时可对隧道原岩及支护结构产生破坏； 分析软件的 优化与汉化 ， 使国内用户更易于采集和分析数据； 可生成大量的 岩石物理力学参数 ， 为成果判断提供量化依据。 T R T探测 特点 探测所需的大锤和全站仪、 测距仪等容易获得； 传感器与主 机采用无线连接， 轻便简洁； 震源由锤击产生， 操作简单， 但在介 质条件差的地段， 可能会造成能量衰减快、 能量不足， 以致探测距 离及探测精度受限； 采用扫描图像处理方式， 可实现地质体的三 维成像 ， 预报结论更直观， 对岩溶的判断可能略好。 T S P与 T R T除了上述不同的探测特点外 ， 还具有一些相同的 特点 均属于地震波反射方法 ， 隧道 内施工机械等的震动对探测 结果影响较大 ， 造成探测工作与 T B M开挖不能平行作业， 但二者 均可利用 T B M机械保养的时间段进行探测； 震源点与传感器点 均应布置在岩体完整性较好的位置； 对反射界面较规则的不 良地 质体均有较高的探测精度 ； 对地下水的判断均不准确 ； 若要做到 探测结果的精益求精， 均需要较高的地质知识储备及地质分析能 力 ， 以及丰富的物探知识及物探经验。 5结语 钻爆法隧道内超前地质预报的应用已经非常普遍， 对地质预 报方法的研究也越来越深入， 而在 T B M隧道中进行地质预报， 施 作条件相对受限， 方法相对单一。因此， T B M隧道中的超前地质 预报工作及方法还有待更进一步地研究、 提高与丰富。 参 考文献 [ 1 ] 魏龙刚． 浅谈 T S P超前地质预报在隧道施工中的应用[ J ] ． 山西建筑 ， 2 0 1 0 ， 3 6 8 3 3 7 3 3 8 ． On a n a l y s i s 0 f a d v a n c e d d e t e c t i 0 n 0 f TS P a nd TRT a n d d e t e c t i 0 n f le a t ur e s o f TBM t u nn e l J I A Xi a n g - y u Ab s t r a c t Ac c o r d i n g t o t h e i n t r o d u c t i o n o f t h e t wo d e t e c t i o n me a s u r e s ，t h a t i s T S P a n d TR T， t h e p a p e r c o mb i n i n g w i t h t h e a p p l i c a t i o n o f t h e t wo d e t e c t i o n me a s u r e s i n t h e a d v a n c e d d e t e c t i o n f o r t h e f a u l t s o f T BM．a n d a n a l y z e s t h e d e t e c t i o n f e a t u r e s o f T S P a n d T R T．s o a s t o e n s u r e t h e t u n n e l c o n s t r u c t i o n a n d t h e me c h a n i c a l s a f e t y，S O a s t o p r o v i d e t h e g e o l o g i c a l r e f e r e n c e for the t u n n e l i n f o r ma t i o n i z a t i o n c o n s t r u c t i o n． Ke y wo r d s T S P，T RT，T BM ，a d v a n c e d d e t e c t i o n
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