中交路橋科技是從事工程檢測(cè)監(jiān)測(cè)、城市安全監(jiān)測(cè)預(yù)警與評(píng)價(jià)、數(shù)字智能化研發(fā)為一體的復(fù)合型高新技術(shù)集團(tuán)企業(yè)。
為對(duì)TSP地震波反射法進(jìn)行研究，以便進(jìn)一步指導(dǎo)隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確實(shí)施，本文首先對(duì)現(xiàn)有超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了概括總結(jié)，接著采用TSP法對(duì)云南某隧道出口ZK34+089～ZK33+980段進(jìn)行了超前地質(zhì)預(yù)報(bào)。對(duì)于指導(dǎo)地質(zhì)情況類(lèi)似的隧道掌子面施工具有重大意義。
【關(guān)鍵詞】超前地質(zhì)預(yù)報(bào);隧道;TSP;掌子面
中圖分類(lèi)號(hào)： U452.11文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)： 2095-2457（2019）21-0006-003
DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.21.002
0 引言
近年來(lái)，我國(guó)公路建設(shè)又迎來(lái)了一次建設(shè)高潮，尤其是高速公路的建設(shè)[1]。在我國(guó)西南省份公路建設(shè)的一大難題就是公路隧道，在一些地形條件和地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜的地區(qū)，不良地質(zhì)體、斷層帶、地下水豐富等又增加了隧道的施工難度[2]。在進(jìn)行隧道施工時(shí)若沒(méi)有及時(shí)的對(duì)掌子面前方進(jìn)行不良地質(zhì)體預(yù)報(bào)，很容易就會(huì)出現(xiàn)坍塌、突水突泥等災(zāi)害。相關(guān)研究表明，準(zhǔn)確的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)對(duì)于指導(dǎo)隧道的安全施工具有舉足輕重的作用[3]。國(guó)內(nèi)外隧道施工過(guò)程時(shí)，掌子面的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)都被化為一個(gè)十分重要的環(huán)節(jié)，可見(jiàn)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)對(duì)于指導(dǎo)隧道掌子面施工具有重大意義[4]。
TSP法超前預(yù)報(bào)是上世紀(jì)90年代瑞士安伯格公司研發(fā)的隧道地震預(yù)報(bào)系統(tǒng)，近年來(lái)逐步得到推廣應(yīng)用。對(duì)TSP超前預(yù)報(bào)的研究不僅可以提高實(shí)際應(yīng)用的精確性，也可更加貼合實(shí)際的指導(dǎo)施工，避免不必要的生產(chǎn)事故發(fā)生，同時(shí)可以增加相同圍巖狀態(tài)下掌子面的施工經(jīng)驗(yàn)[5-7]。本文為對(duì)隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)進(jìn)行研究，對(duì)現(xiàn)有超前地質(zhì)方法進(jìn)行了概括總結(jié)，同時(shí)采用TSP法對(duì)云南某隧道出口ZK34+089～ZK33+980段進(jìn)行了超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，為隧道施工支護(hù)提供了科學(xué)的技術(shù)依據(jù)，同時(shí)大大降低了隧道施工的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)于指導(dǎo)同類(lèi)隧道施工具有重大意義。本文僅采用了地質(zhì)雷達(dá)法進(jìn)行了地質(zhì)預(yù)報(bào)，在實(shí)際施工過(guò)程中，為更加準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)地質(zhì)信息，還應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)其他勘測(cè)信息。
1 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)概述
1.1 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)主要內(nèi)容
隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)主要是預(yù)測(cè)隧道掌子面前方圍巖的地質(zhì)狀況、不良地質(zhì)體的方位、圍巖性狀、水文狀況等信息，并以此來(lái)判斷隧道圍巖級(jí)別，為隧道施工支護(hù)提供技術(shù)依據(jù)、防止可能出現(xiàn)的工程險(xiǎn)情、確保合理的施工措施，指導(dǎo)隧道安全施工，降低施工過(guò)程中遇到的風(fēng)險(xiǎn)，力求隧道施工更加科學(xué)合理，降低風(fēng)險(xiǎn)的同時(shí)以便更好的服務(wù)隧道施工[8]。
1.2 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)主要方法
我國(guó)隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)目前主要采用地質(zhì)調(diào)查法、地震波反射法（TSP）、紅外探測(cè)、超前地質(zhì)鉆探、電磁波反射法（地質(zhì)雷達(dá)）、加深炮孔探測(cè)、陸地聲納法七種方法[9-11]。本文從其主要內(nèi)容、優(yōu)缺點(diǎn)、適用范圍進(jìn)行了概括總結(jié)，以便更好的指導(dǎo)隧道施工，詳見(jiàn)上表1。
由上表1可以看出，可依據(jù)隧道的不同圍巖特性，選擇適合超前預(yù)報(bào)措施，以便可以更好的指導(dǎo)隧道施工。本文結(jié)合云南省某某隧道的圍巖性質(zhì)，擬采用TSP地震波反射法對(duì)其進(jìn)行超前預(yù)報(bào)，以便更好的指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。
2 工程應(yīng)用
該隧道為分離式隧道，左幅起止樁號(hào)為ZK24+915～ZK34+785，左幅長(zhǎng)9870m。出口左幅ZK34+089～ZK33+980段設(shè)計(jì)圍巖等級(jí)為Ⅳ級(jí)，該段圍巖節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖體較完整且穩(wěn)定性較好。擬采用TSP法對(duì)該段圍巖進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，以便指導(dǎo)隧道掌子面施工。
2.1 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)及分析
現(xiàn)場(chǎng)采用為AmbergMeasuringTechnique公司生產(chǎn)的TSP203型地質(zhì)超前預(yù)報(bào)儀，現(xiàn)場(chǎng)掌子面樁號(hào)為ZK34+089，在ZK34+145左右兩側(cè)邊墻上分別布置接收器2、1，距第1炮點(diǎn)14.7m;在ZK34+130.3～ZK34+097線(xiàn)路右側(cè)邊墻上布置24 炮孔，炮孔間距1.0m～3.0m，孔深為1.3m左右，S24距離掌子面8m左右，炮點(diǎn)布置詳見(jiàn)圖1。
現(xiàn)場(chǎng)掌子面采用兩臺(tái)階開(kāi)挖，掌子面穩(wěn)定性較好，需及時(shí)支護(hù)。開(kāi)挖掌子面潮濕，揭露圍巖為灰白色英安巖， 巖性為堅(jiān)硬巖，弱風(fēng)化，富水性較弱，圍巖整體完整性較好，以構(gòu)造型節(jié)理或?qū)用鏋橹鳎喑蕢K狀，結(jié)合面中等發(fā)育，結(jié)合面好，整體穩(wěn)定性稍好，掌子面照片見(jiàn)圖2。
2.2 檢測(cè)結(jié)果及分析
檢測(cè)過(guò)程中，實(shí)際激發(fā)并采集地震數(shù)據(jù)24炮，但只有23炮有效。利用TSPwin軟件對(duì)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到P 波、SH 波、SV 波的時(shí)間剖面、深度偏移剖面和反射層提取以及巖體物理及力學(xué)參數(shù)等成果（圖3～圖5）。
利用TSPwin軟件通過(guò)反演數(shù)值計(jì)算得出的圍巖參數(shù)如表2所示。
通過(guò)圖3～圖5以及表2可以得出隧道掌子面ZK34+089～ZK33+980段的圍巖狀況：ZK34+089～ZK34+044段圍巖縱波波速、橫波波速、泊松比值較為穩(wěn)定，動(dòng)態(tài)楊氏模量等物性參數(shù)稍微降低;強(qiáng)反射界面及繞射異常密集。該段圍巖與已開(kāi)挖段近似，預(yù)測(cè)出露巖性應(yīng)為英安巖，中厚層狀，地層單斜。ZK34+044～ZK34+010段縱橫波波速降低，泊松比值降低、動(dòng)態(tài)楊氏模量等物性參數(shù)值降低。該段圍巖物性較上一段稍有變好的趨勢(shì)，預(yù)測(cè)出露巖性仍為英安巖，中風(fēng)化，中厚層狀為主，地層單斜，繼續(xù)存在順層偏壓?jiǎn)栴}，節(jié)理較發(fā)育，巖體較破碎，局部可能有褶曲和小型斷層等次生構(gòu)造發(fā)育。ZK34+010～ZK33+980段縱波波速上升、橫波波速變化不大，泊松比值上升，動(dòng)態(tài)楊氏模量等物性參數(shù)略微降低;強(qiáng)反射界面及繞射異常不密集。該段圍巖較已開(kāi)挖段好，預(yù)測(cè)出露巖性應(yīng)為英安巖，巨塊狀，地層單斜。
依據(jù)現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范要求，可以預(yù)測(cè)ZK34+089～ZK34+980段圍巖狀況：節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖體較完整，呈塊狀結(jié)構(gòu)，圍巖整體穩(wěn)定性較好，結(jié)構(gòu)面不發(fā)育，地下水不豐富，可以按照Ⅳ級(jí)圍巖施工。
3 小結(jié)
本文對(duì)現(xiàn)有超前地質(zhì)預(yù)報(bào)常用方法進(jìn)行了概括總結(jié)，并采用TSP法進(jìn)行了實(shí)際工程應(yīng)用，可以發(fā)現(xiàn)TSP法可以較為準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)前方掌子面的圍巖狀況，對(duì)于指導(dǎo)圍巖情況較為復(fù)雜的隧道具有重要意義。目前我國(guó)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)還處于探索階段，相應(yīng)技術(shù)仍待完善。
