TSP法在铁路客运专线隧道超前地质预报工作中的应用前景

介绍TSP(隧道前方地震反射)法的原理以及资料采集和资料解释的方法;应用TSP资料对隧道掌子面前方的地层分界面、破碎带、岩溶等进行预报,预报结果得到了后续施工开挖的验证。这些实例说明,从工期、费用和精度等因素综合考虑,在今后铁路客运专线隧道的超前地质预报工作中,TSP法是最具有应用前景的物探方法。     

基于TSP的隧道施工风险评估

基于地质资料和工程经验的高速铁路隧道施工风险评估具有较大的主观性影响。为了提高施工风险评估的精确性和可靠性,从而降低较大的主观性影响,以邓家湾高速铁路隧道为依托,采用隧道超前地质预报TSP303地震波法对隧道施工段进行超前探测预报,对TSP系统采集的数据进行整理分析,同时用模糊综合评价理论建立风险因素判断矩阵和确定风险的权重及隶属度,对隧道施工风险进行评估。结果表明:相比于基于地质资料和工程经验的主观评估法进行的隧道施工风险评估,基于TSP的隧道施工风险评估与工程实际更加契合,更能准确反映掌子面前方围岩情况,评估结果可作为评估铁路隧道的有效模型。     

超前地质预报技术在海底隧道施工中的应用

研究目的：厦门翔安海底隧道是我国大陆地区第一座海底隧道，是我国隧道建设史上的一个里程碑，隧道所处地质条件复杂。本文总结多种超前地质预报技术在海底隧道施工中的应用，为制定相应的施工方案、加快施工进度、确保施工安全提供重要依据。研究方法：结合厦门翔安海底隧道A3标施工过程中采用的多种超前地质预报技术，阐述不同地质条件下超前地质预报手段和方法的优选原则。研究结果：施工中遵循“岩变我变”的原则做好超前地质预报工作，准确地查清了地质情况。研究结论：采用TSP202超前地质预报仪、超前钻孔、红外探水、地质素描等多种超前地质预报技术长短距离相结合进行综合超前地质预报，可以比较准确地探明掌子面前方100m范围内砂层分布、含水情况以及掌子面前方15～30m范围内地下水分布情况。     

TSP超前预报在隧道工程中的应用研究

研究目的:隧道开挖过程中常遇到岩溶、塌方、涌水等不良地质现象,为确保施工安全,超前地质预报应运而生.其中TSP地质超前预报由于具有适用范围广,预测距离远,精度高,操作简单,成果丰富,对施工干扰小,预报工期短等特点,已成为国内外隧道地质预报的常用方法之一.研究结论:李家营隧道采用TSP技术成功地进行了预报,并验证了预报成果,证明TSP方法能够及时地了解掌子面前方100～ 150 m内的地质情况,并且能够及时提交掌子面前方预报结果,同时TSP预报实施步骤比较简单,可在不影响施工的前提下在隧道中进行作业.为隧道的正常施工和及时地调整支护参数提供依据,能够有效地控制施工安全事故的发生.     

华蓥山隧道东口岩溶分析及溶洞处理

研究目的：通过对华蓥山隧道东口岩溶发育地质条件的分析及掘进段1000余m所遇3处溶洞的情况及处理措施，对在岩溶发育地段如何提早预防以减小损失提出建议。 研究方法：针对华蓥山隧道东口的地形地质情况，分析在东口段可能出现岩溶的地层，并结合施工实际中遇到溶洞的处理分析，得出岩溶隧道施工防止灾害性事故发生的处理办法。 研究结论：对岩溶隧道采取的超前地质预报工序为：远距离探测——中距离探测——近距离探测。采用地质雷达或其它物探手段对岩溶发育段落掌子面前方50m范围的岩溶情况进行探测并定位；根据远距离探测的结果对掌子面前方25m范围内的可疑点超前探孔进行精确定位，及早探明掌子面前方岩溶的富水存泥情况；根据炮眼钻孔及掌子面地质素描，判断掌子面前方的岩溶情况；根据超前探明的岩溶情况提前采取排或堵的预防性措施。     

隧道综合地质预报技术

综合物探方法在隧道地质预报中的应用研究和隧道开挖结果表明:长大隧道的物探地质预报工作最好先开展可控源音频大地电磁法勘探查明各种构造、岩溶发育区、油汽囊等的位置、形状、规模和埋深,对地质情况有一个半定量认识,然后在开挖的掌子面附近开展负视速度地震反射波法或TSP法精确预报掌子面前方的不良地质。     

综合超前地质预报技术在高黎贡山隧道中的应用

大理—瑞丽铁路高黎贡山隧道沿线穿越多条断层,且受高地温、涌水突泥、高地应力、岩爆、软岩大变形等不良地质的影响。为确保隧道施工安全,选择以地质调查分析为主,中长距离与短距离相结合的物探法为辅,以超前钻探加以验证的综合超前地质预报体系。依据风险等级,构建了各级风险下的地质预报工作流程。在1#斜井高风险区段通过多种方法探测对比分析,查明了掌子面前方的围岩特征及地下水赋存情况,可为隧道施工方案的制订及围岩设计的变更提供依据。     

综合超前地质预报在涌水隧道中的应用研究

随着我国铁路建设的大发展,长大隧道数量越来越多,在没有探明隧道前方地质情况的条件下开挖极易导致塌陷、突泥、涌水等地质灾害发生,因此隧道超前地质预报越来越多地应用到隧道施工中。和顺铁路天河山隧道全长11 695 m,穿越太行山山脉及河北省邢台国家级地质公园天河山园区,最大埋深615 m,洞身共穿越21条断层破碎带。断层破碎带发育大量裂隙水,开挖过程易引发坍塌、涌水涌泥等问题。根据天河山隧道地质情况,采用地质雷达、弹性波反射法(TSP)和隧道超前孔内电视对天河山隧道进行综合超前地质预报。先使用弹性波反射法推断掌子面前方断层及破碎带位置,再根据地质雷达结果进一步推断前方含水、含泥情况,最后首次将孔内电视应用于隧道超前地质预报进一步验证预报结果,以保证结果准确可靠。     

基于TSP纵波的隧道地质异常体快速识别方法

在隧道超前地质预报中，TSP隧道预报系统广泛应用于探测隧道施工掌子面前方地质异常体，并取得较好的应用效果，其数据处理软件包能较好地完成数据采集、处理及结果评估。但是，TSP系统数据存储未采用SEG统一标准格式，也未公开数据格式，用户针对TSP数据处理开发的软件较少。针对这种情况，提出基于纵波资料的隧洞前方地质异常体的快速识别方法：采用小波变换对纵波信号进行时变高截滤波，消除时变的高频干扰；利用剪切波变换较好的时频聚集性和方向表征性来分离有效波，利用基于多道最大熵魏格纳-威尔分布改进方法获取TSP纵波资料高精度时频谱；对高精度时频谱提取各采样点的振幅对数衰减梯度，实现掌子面前方地质异常体的快速识别。识别方法在岩体较完整的花岗岩段开展预报应用，其结果显示存在频率异常峰值，与隧道开挖揭示花岗岩富水张性节理发育一致，说明识别方法简单有效，值得进一步推广。     

川藏铁路高地温隧道建设技术

以川藏铁路一超高地温隧道为工程依托,结合现场实践经验探究高地温隧道的超前地质预报、高温爆破和通风降温技术。研究结果表明:高地温隧道的超高地温源于地层高地热值以及地层裂带间的高温水和水汽;综合使用超前地质钻孔法和红外探水法能够有效探明高地温段掌子面前方围岩温度场和水文地质情况;掌子面前方围岩温度随着探孔深度的增加而增高,增长速率先大后小,深度大于11 m后围岩温度基本维持不变;炮孔内温度可分为小于等于50℃,50～70℃和大于70℃3个等级,应分别进行爆破方案设计;综合式通风降温可将环境温度降低10～12℃,能有效改善施工作业环境。     

地质实测预报在凤凰山隧道施工中的应用

TSP203plus系统是一种新的隧道地震探测仪．可对隧道掌子面掘进前方进行长距离超前地质预报．便于更准确和有效地指导隧道施工。介绍了利用TSP20aplus超前地质预报系统．在黄织线凤凰山隧道所出现的（溶洞、围岩富水、断层和软弱岩层）4种典型不良地质体施工中的应用。     

TSP超前地质预报系统在水平层状砂泥岩黄土地区的应用

采用TSP超前地质预报系统可以准确预报隧道工作面前方100～200 m范围内的围岩变化情况,为后续的施工提供参考。本文把TSP系统在太中银铁路魏家楼隧道不良地质灾害探测中的结果同开挖结果进行比较,说明TSP超前地质预报准确,确保了隧道的施工安全。     

隧道综合超前预报法在北京地铁施工中的应用研究

针对北京地铁矿山法施工中存在的主要地质问题,提出采用地质雷达法、瞬变电磁法及地质分析法相结合的综合隧道超前预报技术预测、预报隧道开挖工作面前方的地质构造,准确查出隧道掘进方向的围岩性状、结构面发育情况,特别是断层、破碎带和含水情况,减少隧道施工的盲目性。通过两个工程实例验证了该方法的有效性和可行性。     

齐岳山隧道综合施工地质技术研究

隧道施工安全的前提是对隧道所在区域宏观地质构造和掌子面前方微观(相对而言)地质信息的掌握程度。通过对齐岳山隧道施工以来展开施工地质工作内容、项目、做法以及对地质信息的综合应用分析,为隧道施工阶段地质工作采取的方法、手段和分析提供了一个系统的工作流程。     

强富水地层隧道含水构造精细预报技术研究

锦屏水电站引水隧道群施工中面临高压大流量地下水,富水地段占隧道全长约40%,主要采取表面雷达、钻孔雷达及地震波CT 3种方法综合对地下水进行预报,在引入钻孔雷达后,预报隧道掌子面前方含水构造比一般物探方法要准确且直接得多。引水隧洞群工程自开工到全部洞室贯通4 a间,经过多次突涌水的考验,从典型断面突涌水实例可以看出:钻孔雷达与地震CT法相结合能够精细预报地下含水构造和岩溶分布范围,有效探测掌子面前方的不连续体,判断含水、破碎带情况,预报准确性高,效果良好。同时要重视地质分析,结合预报图件、地质资料、水文资料以及掌子面地质描述,开展综合细致的解译工作,才能更好地为地下水导排及安全预警提供设计依据。     

TSP超前地质预报系统在隧道工程中的应用

在近几年的隧道工程施工实践中,利用TSP超前地质预报系统进行有效地预测预报掌子面前方的地质情况,已经得到我国隧道工程技术人员的广泛的认同.根据TSP的探测原理、最新的技术发展和工程实例的应用情况,总结了TSP在应用过程中应该注意的问题,供设计人员和现场预报人员参考.     

高速铁路隧道超前支护稳定性试验研究

为研究深埋隧道超前支护的应用效果,依托银兰高铁香山隧道工程,模拟开展隧道三台阶法开挖对比试验,通过分析不同位置土压力变化情况、掌子面变形情况和锚杆微应变峰值变化,研究锚杆支护对于掌子面和围岩稳定性的影响。研究表明：(1)锚杆支护对土体变形有很好的限制效果,并且对于竖直方向土体限制要优于水平方向。(2)锚杆支护对于掌子面前方土体的加固限制了上方围岩的变形范围,间接提高了围岩稳定性。(3)锚杆支护后,掌子面最终变形量减少0.92 mm,位移量较未支护减小近50%。(4)掌子面中部位置的锚杆支护效果最优,而上部锚杆变形较大,建议与小导管、管棚等配合使用。研究成果可为隧道施工时对于掌子面锚杆超前支护的稳定性提供理论参考。     

TSP 203在隧道施工中的应用

研究目的:太行山隧道地形地质条件极为复杂,工期紧。为确保工期,加快施工速度,本文通过对隧道超前预测预报技术TSP 203的使用方法、工作内容、工作程序和数据分析方法的研究,以达到TSP 203能够迅速、准确地探明隧道前方的工程地质和水文地质情况的目的。研究结论:TSP 203能够准确地预测隧道前方100～150 m处围岩地质体的性质、位置和规模,特别是溶洞、断层和破碎带等不良地质。隧道施工通过TSP 203超前地质超前预测预报系统提前预知隧道前方围岩情况,可减少隧道施工的盲目性,避免隧道施工过程中可能的重大不良地质或灾害地质发生,进而有效地防止工程事故,加快施工进度。     

TSP超前预报在新万山寺隧道涌水灾害防治中的应用

TSP(Tunnel Seismic Prediction)超前预报系统是一种在地下工程领域中使用较为广泛的超前预报系统。在详细分析了发生在达成铁路新万山寺隧道施工中的涌水灾害的形成的规模、位置、诱发因素等综合地质条件的基础上,借助TSP地质超前预报系统,对新万山寺隧道发生涌水灾害的掌子面前方的围岩进行了详细的探测,初步查明涌水灾害的成因和主要隐伏控制构造,在验证前期地质推断的同时,提出了"先疏导排水、后注浆封闭"的涌水防治措施。     

软弱围岩大断面隧道开挖面变形控制技术

软弱围岩隧道的开挖容易造成开挖面失稳坍塌、冒顶,以及地面与拱顶沉降过大等险情,所以需要对围岩和掌子面进行加固,以保证施工安全。以浙江野猪山隧道为工程背景,根据其掌子面采用长14 m、搭接长度为8 m的玻璃纤维锚杆加固后的实际监测,通过有限元模拟理论分析,得出掌子面挤出变形和拱顶沉降近似成线性关系。由此可以根据掌子面后方的拱顶沉降值预测掌子面前方的土质情况,以便及时采取加固措施。