TGP206和SIR—3000地質(zhì)雷達(dá)在烏鞘嶺隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)中的對比應(yīng)用

楊欣 鄒函霏 王浩林

摘要：結(jié)合烏鞘嶺隧道工程介紹TDP206和SIR-3000地質(zhì)雷達(dá)在隧道工程中的對比應(yīng)用：1.使用TDP206隧道地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)，采用高頻地震反射波法對隧道掌子面前方的巖體的巖性變化的界面，構(gòu)造破碎帶，巖溶和巖溶發(fā)育帶等地質(zhì)條件進(jìn)行長距離的判斷和預(yù)報(bào)。2.使用SIR-3000地質(zhì)雷達(dá)，采用中心頻率為100MHz天線對隧道掌子面前方工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件進(jìn)行短距離的預(yù)報(bào)。3.兩者的長短結(jié)合綜合對比應(yīng)用為提前選擇施工方法，優(yōu)化支護(hù)，采取特殊措施提供依據(jù)，指導(dǎo)工程施工的順利進(jìn)行。

關(guān)鍵詞：TDP206 地質(zhì)雷達(dá) 超前預(yù)報(bào)

1.概述

我國的隧道隧道隨著交通建設(shè)的高速發(fā)展而不斷增加，它以自身具有縮短里程和行車時間，改善線性，提高運(yùn)營效益等方面的優(yōu)勢，已經(jīng)成為公路，鐵路等大型項(xiàng)目中的重要工程。隧道超前預(yù)報(bào)的主要目的：⑴進(jìn)一步查清隧道開挖工作面前方的工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件，指導(dǎo)工程施工的順利進(jìn)行（2）對斷層破碎帶、軟弱帶、圍巖的賦水情況、巖溶的發(fā)育情況等不良地質(zhì)條件進(jìn)行探測，降低地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的幾率和危害程度[1][2]。

2.TGP206和SIR-3000地質(zhì)雷達(dá)的探測原理[3]

TGP206隧道地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)的預(yù)報(bào)原理是采用高頻地震反射波法，即以線陣激發(fā)的彈性波，在遇到巖體彈性波阻抗界面，反射波通過預(yù)先埋置在隧道圍巖中的檢波器接收。通過處理軟件系統(tǒng)，對反射波到達(dá)時間，傳播過程的衰減，相位以及波形的變化等進(jìn)行分析，進(jìn)而對掌子面的前方巖體地質(zhì)條件作出判斷和預(yù)報(bào)。

SIR-3000地質(zhì)雷達(dá)的探測原理是根據(jù)土質(zhì)，巖層及其他物質(zhì)電導(dǎo)率（電導(dǎo)率的倒數(shù)）及介電常數(shù)的不同，以及相鄰的兩種物質(zhì)的電性，物性差異作為測試條件，形成反射界面而探測地下的目的體。

3.TGP206和SIR-3000地質(zhì)雷達(dá)在烏鞘嶺隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)中的應(yīng)用[4]-[6]

3.1烏鞘嶺群高嶺隧道概況

烏鞘嶺隧道位于祁連山高寒亞干旱區(qū)，連年干旱風(fēng)沙多，冰凍期為11月至次年3月。烏鞘嶺隧道僅在隧道進(jìn)出段處有松散的巖土，剩余全段基本處于基巖中。該隧道穿越兩大區(qū)域性斷層，破碎帶較寬，經(jīng)分析該兩大斷層破碎帶寬度分別為300m與238米，均為逆斷層，且與隧道軸線近乎直交，斷層傾向與隧道前進(jìn)方向基本一致。且隧道所處區(qū)域地下水分布復(fù)雜，地下水類型為第四系松散孔隙水或基巖裂隙水，其中中等富水區(qū)約占隧道全長的70%左右，對隧道圍巖穩(wěn)定性影響較大。

3.2.測試結(jié)果分析

首先采用TGP206預(yù)報(bào)系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)，通過TGPW N軟件進(jìn)行處理，獲得P波，SH波，SV波的時間刨面等成果。以烏鞘嶺隧道右線進(jìn)口YK2387+092～YK2387+242段進(jìn)行了長距離地質(zhì)超前預(yù)測工作，為了確保安全采用地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)一步的探測，以提高預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率。如圖1

圖1

從預(yù)報(bào)成果可以看出YK2387+092～YK2387+111，YK2387+145～YK2387+210，YK2387+220～YK2387+242波反射強(qiáng)度一般，無異常反射特征，推斷上述里程段圍巖特征與目前掌子面基本相似。而YK2387+111～YK2387+145，負(fù)反射比較明顯，反射振幅大，結(jié)合掌子面的地址情況，推測上述里程段節(jié)理、裂隙發(fā)育，塊碎～碎裂狀結(jié)構(gòu)，潮濕，整體穩(wěn)定性較差。

地質(zhì)雷達(dá)探測結(jié)果，隧道施工到Y(jié)K2387+108里程時， 進(jìn)一步探測，進(jìn)過雷達(dá)軟件處理.如圖2.

圖2 YK2387+108～YK2387+140

從雷達(dá)剖面圖可以看出YK2387+108～YK2387+140，電磁波反射較強(qiáng)，說明該段圍巖特征發(fā)生變化，有裂隙發(fā)育巖體破碎反射的特征，與TDP206探測結(jié)果基本吻合，故確定為斷層破碎帶。后經(jīng)開挖驗(yàn)證此段里程巖體破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育，塊碎～碎裂狀結(jié)構(gòu)，潮濕，整體穩(wěn)定性較差。

4.結(jié)語：

1）TDP206隧道預(yù)報(bào)系統(tǒng)有探測深度長和廣度大等優(yōu)點(diǎn)，地質(zhì)雷達(dá)具有分辨率高，便于攜帶，預(yù)報(bào)可靠度較高，兩者相結(jié)合的綜合應(yīng)用，能夠準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)隧道掌子面前方的地質(zhì)情況，降低地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的幾率和危害程度.

2）隧道超前預(yù)報(bào)進(jìn)一步查清隧道開挖工作面前方的工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件，對掌子面前方圍巖的完整性進(jìn)行探測，對斷層破碎帶、軟弱帶、圍巖的賦水情況、巖溶的發(fā)育情況等不良地質(zhì)條件進(jìn)行探測為工程施工的順利進(jìn)行提供了有力的依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]葉英.隧道施工超前地質(zhì)預(yù)報(bào)[M].人民交通出版，2011.

[2]蔣爵光.隧道工程地質(zhì)[M].北京： 中國鐵道出版社，1991-02.

[3]劉奕輝.TGP206 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)在大王頂隧道中的成功應(yīng)用[J].公路交通技術(shù)，2011.

[4]吳俊，毛海和，應(yīng)松，等.地質(zhì)雷達(dá)在公路隧道短期地質(zhì)超前預(yù)報(bào)中的應(yīng)用[J]. 巖土力學(xué)，2003.

[5]劉志剛，劉秀峰.TSP（隧道地震勘探）在隧道隧洞超前預(yù)報(bào)中的應(yīng)用與發(fā)展[N].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2003，22（8）.

[6]何發(fā)亮，李蒼松.隧道施工期地質(zhì)超前預(yù)報(bào)技術(shù)的發(fā)展[J].現(xiàn)代隧道技術(shù)，2001.