TST技術在阿拉套山隧道超前地質預報中的綜合應用

鄧亞峰

摘 要：在隧道施工過程中，隧道前方巖溶發(fā)育情況不清楚，地質構造復雜，巖體破碎情況不明確。為了確保施工安全，減少和避免地質災害發(fā)生，人們可以采用TST技術對隧道進行超前預報。結果表明，TST技術有效地提高了分析精度和構造定位精度，消除了側向回波和面波，成功地解決了斷層、破碎帶及含水帶的超前地質預報問題，因此該技術可以廣泛應用于隧道施工地質災害的預報中。

關鍵詞：TST技術;超前地質預報;阿拉套山隧道

中圖分類號：U452.11文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2020）20-0114-02

Abstract： During the construction of the tunnel， the development of the karst in front of the tunnel is unclear， the geological structure is complex， and the rock fragmentation is unclear. In order to ensure construction safety， reduce and avoid the occurrence of geological hazards， people can use TST technology to forecast the tunnel in advance. The results show that TST technology effectively improves the analysis accuracy and tectonic positioning accuracy， eliminates lateral echoes and surface waves， and successfully solves the problem of advanced geological prediction of faults， fractured zones and water-bearing zones. Therefore， this technology can be widely used in the prediction of tunnel construction geological hazards.

Keywords： TST technology;advance geological forecast;Alatau Mountain Tunnel

新時代，中國經(jīng)濟快速發(fā)展，公路及鐵路數(shù)量不斷增長，隧道建設工程占比越來越大?？辈橘Y料、設計資料、施工資料等與實際情況往往存在一定偏差，因此施工時會出現(xiàn)一些難以控制的情況。圍巖的風化程度、斷層破碎帶、地應力等因素會影響隧道施工安全，帶來安全隱患，如突泥、崩塌、陷落等問題[1-2]。因此，必須重視隧道超前地質預報工作，對隧道情況進行預測，有效規(guī)避各種危險性因素，增強施工的安全性與全面性。基于此，本文以阿拉套山為研究對象，詳細分析了TST技術在隧道超前地質預報中的應用，特別是施工要點和技術應用細節(jié)。

1 TST技術原理

TST（Tunnel Seismic Tomography）技術就是反射地震技術，具有快捷、新穎、高效、經(jīng)濟的特點，能夠以CT形式進行散射，有效成像，顯示出地震狀況，如圖1所示。在進行空間布置時，隧道兩側圍巖設置有觀測系統(tǒng)、接收與激發(fā)系統(tǒng)等，產(chǎn)生地震波后，在實施小規(guī)模爆破時，接收主要由地震檢波器承擔。TST技術能夠對側面、上下底層的地震回波進行判別并有效濾除，使前方的回波得到有效保留，并能同時獲得掌子面前方圍巖的準確波速和地質體的位置圖像。

2 超前地質預報的重要性和TST技術特點

隧道超前地質預報，需要做好相關的準備工作，包括區(qū)域前期預測資料、地質素描、隧道掌子面開挖情況等，將各項數(shù)據(jù)進行整合，有效預測之后，探測出掌子面前一定范圍內的地質情況，結合地質學原理，將技術優(yōu)勢與地況特點相互結合，準確預測出規(guī)定范圍內的不良地質狀況，提前制定出相應的施工方案。隧道超前地質預報具有非常重要的地位，能夠對工程設計環(huán)節(jié)進行優(yōu)化，借助相關信息技術，提高隧道施工的安全度。人們要有效利用這項技術，優(yōu)化施工組織，不斷完善施工安全應急預案，增強工程設計變更的合理性，為隧道前期文件設計奠定基礎。

TST技術包含F(xiàn)-K變換技術，能夠對后方回波進行濾除，科學分離縱波和橫波，使地面干擾波的影響降到最低。借助TST技術進行超前預報，能夠對掌子面前方不良地質體的位置、形狀等進行預測，判斷圍巖結構的含水量，掌握其完整性，便于后期的支護參數(shù)設計，選擇正確的斷面進行開挖，形成最完整、最科學、最合理的施工方案。對于隧道可能出現(xiàn)的突氣、突泥、涌水等問題，提前提供關于災害性事故的相關信息，以便及時做好施工準備，使施工更加安全。TST隧道超前預報能夠減少人力、物力、財力等，縮短施工工期，節(jié)約投資，優(yōu)化和整合資源，在保證經(jīng)濟效益的基礎上，實現(xiàn)最大化的社會效益。

3 阿拉套山隧道現(xiàn)場實例分析

本次采用TST地震法技術對阿拉套山隧道DIK1+815～DIK4+400段進行長距離超前地質預報。每次預報長度為105 m，每次重疊超過10 m，共布置8個有效炮孔、8個接收孔。TST資料處理主要包括數(shù)據(jù)現(xiàn)場采集、預處理、波場分離、波速分析、偏移成像、地址解釋。對阿拉套山隧道部分區(qū)間圍巖參數(shù)進行統(tǒng)計，如表1所示。

本次隧道超前地質預報采用TST技術，對規(guī)定范圍內的地質情況進行了基本準確的預測，隧道掌子面前方巖性、軟弱巖層的規(guī)模、分布范圍、節(jié)理裂隙發(fā)育情況等參數(shù)比較明確，對開挖結果和對開挖的預報結果進行實時跟蹤，各項及整體結果的準確性較高。TST技術在阿拉套山隧道超前地質預報中的成功應用，對施工的順利進行起到了良好的指導作用，其能夠根據(jù)相關數(shù)據(jù)及時調整各項參數(shù)，確保隧道安全。

4 結論

本文以阿拉套山隧道為研究對象，詳細分析了TST超前地質預報工作的相關情況。在實際應用的過程中，必須做好現(xiàn)場勘測，得出相關數(shù)據(jù)指標，掌握相關理論方法，與實際相互結合，全面比對相關開挖資料，制定出最完善的施工方案，增強方案的針對性與科學性。同時，在隧道圍巖分級和地質災害預報中，TST技術的優(yōu)勢也非常明顯，人們需要進一步優(yōu)化該技術，使其發(fā)揮最大價值。

參考文獻：

[1]趙永貴.中國工程地球物理研究的進展與未來[J].地球學進展，2002（2）：301-304.

[2]曾昭璜.隧道地震反射法超前預報[J].地球物理學報，1994（2）：218-230.