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摘要：隧道安全施工需要超前地质预报的保证。在中山中路1号隧道施工中，采用物探与勘探结合的方法，根据地勘资料及隧道掌子面围岩，采取不同的超前预报仪器及方法，从而准确预报隧围岩断层破碎带、富水区、暗河等不良地质情况，并对工作流程进行介绍，为类似隧道施工提供参考。
关键词：隧道；物探；超前地质预报
1.引言
在隧道工程建设中，由于地质勘察精度、经费等诸多条件的限制，根据地质勘察资料做出的设计与实际不符的情况屡有发生，时常发生由此带来的隧道洞内塌方、涌水、岩爆、瓦斯爆炸等地质灾害，因此在隧道施工期间，采用各种技术、手段和方法对隧道掌子面前方地质条件（情况）进行及时准确的预测，是保证隧道安全施工的重要措施。
中山中路1号隧道位于贵阳市中心城区西面五里冲片区，起点紧邻贵阳市西郊自来水厂，终点设于在建的贵广高铁改茶1号隧道西侧，二者相隔34m；隧道走向由北至南，为双向6车道小净距隧道，隧道进、出口里程为K1+780～K2+290。隧道走向与构造线近于垂直。隧址区出露的地层岩性有侏罗系中统新田沟组的泥岩、粉砂岩、页岩，中下统自流井组的泥岩、粉砂岩、页岩，下统珍珠冲组的泥岩、砂岩；三叠系上统须家河组的砂岩、炭质页岩、薄煤层。当隧道掘进裂隙密集地段、断层破碎带及各岩组地层界面附近将发生冒顶、塌陷、大股涌水并夹带大量泥砂等，危及隧道安全施工。
2.TRT6000系统预报工作原理
TRT是隧道地震波反射层析成像技术的简称，该技术的基本原理在于当地震波遇到声学阻抗差异（密度和波速的乘积）界面时，一部分信号被反射回来，一部分信号透射进入前方介质。声学阻抗的变化通常发生在地质岩层界面或岩体内不连续界面。反射的地震信号被高灵敏地震信号传感器接收，通过分析，被用来了解隧道工作面前方地质体的性质（软弱带、破碎带、断层、含水等），位置及规模。
正常入射到边界的反射系数计算公式（1）：
假设R为反射系数，为岩层的密度，V等于地震波在岩层中的传播速度。地震波从一种低阻抗物质传播到一个高阻抗物质时，反射系数是正的；反之，反射系数是负的。因此，当地震波从软岩传播到硬的围岩时，回波的偏转极性和波源是一致的。当岩体内部有破裂带时，回波的极性会反转。反射体的尺寸越大，声学阻抗差别越大，回波就越明显，越容易探测到。通过分析，被用来了解隧道工作面前方地质体的性质（软弱带、破碎带、断层、含水等），位置、形状、大小。
3、数据采集
3.1观测系统布置
TRT的震源和检波器采用分布式的立体布置方式，具体方法见下图1。
图1 震源和检波器的布置方法
3.2仪器数据采集
仪器的工作过程为：在震源点上锤击，在锤击岩体产生地震波的同时，触发器产生一个触发信号给基站，然后基站给无线远程模块下达采集地震波指令，并把远程模块传回的地震波数据传输到笔记本电脑，完成地震波数据采集。
4.掌子面地质情况
当前掌子面桩号为左幅进口ZK1+830，岩性主要为砂岩夹碳质页岩薄煤层，掌子面围岩呈块状，围岩岩层产状相对平缓，岩体破碎且结合较好，自稳能力较好，节理裂隙较发育，掌子面无裂隙水渗出，掌子面地质状况见图2。
5、TRT6000的探测结果
5.1地质成果解译
TRT根据不同的围岩波速、声学阻抗进行地质求解，声学阻抗的变化，地震波在岩层中传播速度的反射的地震信号不同进行计算分析，见地质成果解译图3。
5.2三维成像地质立体图
TRT成像图采用的是相对解释原理，即确定一个背景场，所有解释相对背景值进行，异常区域会偏离背景区域值，根据偏离与分布多少解释隧道前方的地质情况。
图2 掌子面地质状况
判断围岩地质情况原则：
1）一般来说，软件设定围岩相对背景值破碎、含水区域呈蓝色显示，相对背景值硬质岩石呈黄色显示；
2）从整体上对成像图进行解释，不能单独参照一个断面的图像；
6、结论
通过勘测区域的地震波反射扫描成像三维图、P波波速、掌子面地质观测的信息可以得出如下结论：
1）桩号通风洞ZK1+830～ZK1+790段：该段围岩P波波速为5000m/s，岩体与掌子面相似，强～中等风化、节理裂隙有一定的发育，含少量裂隙水，岩体完整性较好，开挖时应合理进行支护，及时做好初期支护。围岩参考等级IV级、建议加强支护。
2）桩号通风洞ZK1+790～ZK1+770段：该段岩体与掌子面相似，岩体较好，围岩参考等级为IV级，在开挖过程中加强施工监控量测，及时做好初期支护和二次衬砌的合理支护时间，建议加强支护。
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论文作者:张乾波
论文发表刊物:《基层建设》2016年11期
论文发表时间:2016/8/5
标签：隧道论文; 围岩论文; 地质论文; 地震波论文; 反射论文; 阻抗论文; 超前论文; 《基层建设》2016年11期论文;