隧道地质超前预报、煤矿灾害探测和桥梁无损检测

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1、....页眉TST隧道地质超前预报系统近几年，隧道建设飞速发展，但由于隧道深埋于地下，工程地质条件和水文地质条件复杂多变，而目前地质勘察工作又受技术和水平所限，期望在施工前查明隧道围岩的状态、特性，特别是要准确地预测隧道施工中可能发生的地质灾害的位置、规模和性质是十分困难的，而由于地质灾害体的存在，仅依靠施工揭露再行处理的办法，带有很大的盲目性，常常发生各种突发事故，造成投资增加、人员和施工设备伤害、工期延误等诸多问题，因此，在隧道施工过程中，对掌子面前方的地质条件和可能的地质灾害进行超前地质预报，识别和预测隧道掌子面前方及

2、周围的工程地质、水文地质结构，提供准确的断裂带、含水带及岩体工程类别等地质参数，能有效地避免工程地质病害、减少处治费用、确保施工安全和进度，节约成本。目前隧道地质超前预报有多种方法，采用科学的、先进的隧道地质预报方法来准确地预报隧道开挖工作面前方岩体及其状态，一直是国内外隧道和地质工作的重要研究课题。目前隧道地质超前预报方法目前国内外应用的隧道地质超前预报方法有陆地声纳、负视速度法、HSP水平剖面方法、TSP203、TGP206、TRT、TST等，都属于地震法超前预报技术，以地震反射或散射理论为基础，通过隧道内的地震观测反演

3、掌子面前方的地质情况。（1）TST隧道地质超前预报法TST（即TunnelSeismicTomography的英文缩写）是利用地震散射原理和偏移成像技术开发的用于隧道地质超前预报的新方法。建立在地震散射理论基础上，检波器布置在隧道两侧，接收来自四面八方的散射波，利用方向滤波和三维滤波技术，滤除其它杂波，只保留掌子面前方回波，利用速度扫描和偏移成像直观显示缺陷构造。特点：TST技术采用空间阵列观测方式，使用独有的二维方向滤波技术滤除上下、左右地层的反射，有效地提取出前方地震回波用于超前预报，避免了虚报误报。采用速度扫描技术有效

4、地解决了掌子面前方围岩速度的分布问题，提高了构造定位的精度；能成功解决复杂地质条件下的地质超前预报问题。避免了目前一些超前预报技术存在的不能区分不同方向回波、不能准确确定掌子面前方围岩波速而导致虚报误报的技术缺陷。可应用于钻爆与盾构/TBM掘进的铁路、公路、水利水电、矿山及城建中的隧道与地下工程。预报地质构造、含水带、岩溶、含瓦斯构造、采空区及岩爆地段。预报距离为100米到200米。（2）负视速度法该方法的观测是垂直剖面法，在隧道侧壁打孔布置检波器和炮点，检波器和炮点在一条平行隧道轴线的直线上，利用直达波估计岩体波速，利用反

5、射波走时曲线与直达波走时曲线的交点推测前方反射界面的位置。仅适合简单的地质条件、规模较大的地质体的预报，对于构造复杂地质条件难于应用。该方法不能确定掌子面前方围岩的波速，不能区分回波的不同方向，也不能运用波的动力学信息，属于初级预报技术。(3)HSP水平剖面方法水平地震剖面法（HSP....页脚.....页眉）的激发点和接收点布置在隧道两侧。在隧道的一个侧壁上规则设置检波点，另一侧壁上规则布置炮点，根据接收到的反射信号，确定前方不良地质体的位置。资料处理时先对记录进行抽道，按等时程原则进行重排，然后利用重排后记录的线性同相轴

6、，确定反射界面的位置。该方法有一定的直观性，能确定主要反射界面。水平剖面法观测系统的横向展布较大，可进行速度分析，但是等时程资料处理方法本身不能分析速度，无法精确地确度定断层的位置。在西南铁路系统中有一定应用，在台湾和日本也有一些应用实例。该方法难于区分回波的不同路径，不能滤除干扰波，难于确定围岩波速，也不能运用波的动力学信息。(4)TSP（TunnelSeismicPrediction）超前预报方法由瑞士Amberg测量技术公司上世纪90年代初开发的用于隧道超前预报的技术。该方法90年代末引入中国，有TSP202、TSP2

7、03等型号，铁路系统引进数量较大，我国成为TSP的最大用户。TSP的观测是垂直剖面法，一个三分量检波器埋入隧道侧壁岩体中1-1.5m，炮点与检波器同侧，观测方式与负视速度法基本相同。该技术采用深度偏移成像方法，软件名称为TSPWIN，有11个自动处理步骤。应用案例NJ引水隧道利用TBM和钻爆法进行隧道开挖，采用TST隧道地质超前预报技术对TBM施工前方100m的地质情况进行探测。下图上部为偏移图像，图中红色条纹表示岩层坚硬，蓝色条纹表示岩层变软；蓝红条纹交替出现，为破碎带或断裂构造。下图中部为围岩波速图像，高速波区对应岩层结

8、构完整，低速波区为构造发育。下图下部为地质解释。（图册）煤矿灾害探测系统煤矿生产时一个危险行业，它属于隐蔽工程，处于地下深部，煤矿开采巷道地质环境复杂，严重受到水（透水事故）、火、煤尘、瓦斯、顶板等五大自然灾害的威胁。一旦发生事故，往往造成群死群伤的后果，经济损失无法弥补。由此可见，煤矿安