trt超前地質(zhì)預(yù)報(bào)
隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)是在分析既有地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上，采用地質(zhì)調(diào)查、超前鉆探、物探、超前導(dǎo)坑預(yù)報(bào)等手段，對(duì)隧道開(kāi)挖工作面前方的工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件及不良地質(zhì)體的工程性質(zhì)、位置、產(chǎn)狀、規(guī)模等進(jìn)行探測(cè)、分析判釋及預(yù)報(bào)，并提出技術(shù)措施和建議，并對(duì)前方圍巖級(jí)別進(jìn)行綜合判斷。
01超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的目的
進(jìn)一步查清隧道開(kāi)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。
降低地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的概率和危害程度。
為優(yōu)化工程設(shè)計(jì)提供地質(zhì)資料。
為編制竣工文件提供地質(zhì)資料。
02超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的必要性
目前交通工程（鐵路、公路隧道）、水電工程（地下廠房、輸水隧洞）等地下工程建設(shè)面對(duì)的情況越來(lái)越復(fù)雜,基建工程更多集中在基礎(chǔ)較為薄弱的云、貴、川、藏地區(qū)，就拿分步建設(shè)中的川藏鐵路來(lái)說(shuō)，其地質(zhì)復(fù)雜情況更是世間罕見(jiàn)，川藏鐵路穿越印度板塊和亞歐板塊碰撞帶，地質(zhì)情況復(fù)雜多變，有地震、滑坡、巖爆、巖溶、泥石流、不穩(wěn)定巖堆、斷層破碎帶、高溫巖熱、高地應(yīng)力等等不良地質(zhì)情況，面臨一系列突水、突泥、塌方等地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題。近年來(lái)隧道掘進(jìn)發(fā)生的重大事故比比皆是，如石景山隧道涌水事故、黔南州荔波縣朝陽(yáng)隧道突水、大瑤山隧道和武隆隧道等發(fā)生涌水等，均造成了嚴(yán)重的人員及財(cái)產(chǎn)損失。03超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的原則
隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)是保證隧道施工安全的重要環(huán)節(jié)和重要技術(shù)手段，為隧道施工的必要工序。
隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)應(yīng)進(jìn)行地質(zhì)復(fù)雜程度分級(jí)，確定重點(diǎn)預(yù)報(bào)地段，并遵循動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)原則，根據(jù)預(yù)報(bào)實(shí)施工作中掌握的地質(zhì)情況，及時(shí)調(diào)整隧道區(qū)段的地質(zhì)復(fù)雜程度分級(jí)、預(yù)報(bào)方法和技術(shù)要求等。
隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)可采用地質(zhì)調(diào)查與勘探相結(jié)合、物探與鉆探相結(jié)合、長(zhǎng)距離與短距離相結(jié)合、地面與地下相結(jié)合、超前導(dǎo)坑與主洞探測(cè)相結(jié)合的方法，并對(duì)各種方法的預(yù)報(bào)結(jié)果綜合分析，相互驗(yàn)證，以提高預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性。
隧道設(shè)有平行導(dǎo)坑、正洞超前導(dǎo)坑或?yàn)榫€間距較小的兩處隧道時(shí)，應(yīng)充分利用平行超前導(dǎo)坑、正洞超前導(dǎo)坑、先行施工的隧道開(kāi)展隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作。
04超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的內(nèi)容
地層巖性預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，特別是對(duì)軟弱夾層、破碎地層、煤層及特殊巖土的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。
地質(zhì)構(gòu)造預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，特別是對(duì)斷層、節(jié)理密集帶、褶皺軸等影響巖體完整性的構(gòu)造發(fā)育情況的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。
不良地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，特別是對(duì)巖溶、人為坑洞、瓦斯等發(fā)育情況進(jìn)行的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。
地下水預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，特別是對(duì)巖溶管道水及富水?dāng)鄬?、富水褶皺軸、富水地層中的裂隙水等發(fā)育情況的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。
05超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的方法
地質(zhì)調(diào)查法：包括隧道地表補(bǔ)充地質(zhì)調(diào)查、洞內(nèi)開(kāi)挖工作面地質(zhì)素描和洞身地質(zhì)素描、地層分界線及構(gòu)造線地下和地表相關(guān)性分析、地質(zhì)作圖等。
超前鉆探法：包括超前地質(zhì)鉆探、加深炮孔探測(cè)及孔內(nèi)攝影。
物探法：包括彈性波反射法（地震波反射法，水平聲波剖面法、陸地聲吶法等）、電磁波反射法（地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)）、紅外探測(cè)、高分辨率直流電法等。
超前導(dǎo)坑預(yù)報(bào)法：包括平行超前導(dǎo)坑法、正洞超前導(dǎo)坑法等。
在隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)設(shè)計(jì)前，應(yīng)根據(jù)隧道的工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件、地質(zhì)因素對(duì)隧道施工影響程度及誘發(fā)環(huán)境問(wèn)題的程度等，對(duì)隧道分段進(jìn)行地質(zhì)復(fù)雜程度分級(jí)。隧道復(fù)雜程度分為復(fù)雜、較復(fù)雜、中等復(fù)雜和簡(jiǎn)單共4級(jí)。
trt隧道地震波三維成像技術(shù)
01彈性波反射法
彈性波反射法是利用人工激發(fā)的地震波、聲波在不均勻地質(zhì)體中所產(chǎn)生的反射波特征來(lái)預(yù)報(bào)前方地質(zhì)情況的一種物探方法，它包括地震波反射法、水平聲波剖面法、負(fù)視速度法和極小偏移距高頻反射連續(xù)剖面法（簡(jiǎn)稱陸地聲吶法）等方法。其中，地震波反射法形成了一套專門(mén)的隧道超前預(yù)報(bào)系統(tǒng)，其原理是通過(guò)人工激發(fā)地震波，所產(chǎn)生的地震波信號(hào)沿隧道方向以球面波的形式傳播，在不同巖層中地震波以不同的速度傳播，在其界面處被反射，并被高精度的接收器接收。
02隧道地震波三維成像技術(shù)
隧道地震波三維成像技術(shù)是指通過(guò)布置多點(diǎn)激發(fā)和接收的觀測(cè)系統(tǒng)采集立體空間波場(chǎng)信息，然后應(yīng)用速度掃描和偏移成像對(duì)預(yù)報(bào)范圍內(nèi)的每個(gè)空間節(jié)點(diǎn)疊加該點(diǎn)的所有地震波反射、散射信號(hào)形成地震波反射的三維圖像，用來(lái)判斷隧道掘進(jìn)前方存在斷層、破碎帶、軟弱帶，巖溶、富水區(qū)等災(zāi)害體，以及這些災(zāi)害體位置、形狀、大小。
震源和檢波器的布置——震源和檢波器必須達(dá)到一定數(shù)量，在x、y、z方向上應(yīng)有足夠偏移距，這是三維成像的基礎(chǔ)。
三維成像應(yīng)在三維空間中呈現(xiàn)異常的邊界及內(nèi)部波阻特征。
trt立體布置震源和檢波器，檢波器多，精度高能呈現(xiàn)異常的邊界及內(nèi)部波阻特征，真實(shí)呈現(xiàn)正常巖體結(jié)構(gòu)和異常部分。03trt隧道超前預(yù)報(bào)系統(tǒng)軟件的改進(jìn)
帶導(dǎo)航，操作簡(jiǎn)單
p、s波分別三維成像
p波和s波波速曲線
增加泊松比曲線
自動(dòng)生成報(bào)告
trt-v8000地震波反射三維掃描成像隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)系統(tǒng)
trt-v8000是全新一代的隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)系統(tǒng)，其勘測(cè)成本低，操作簡(jiǎn)單，結(jié)果準(zhǔn)確、全面、直觀，是隧道超前預(yù)報(bào)領(lǐng)域經(jīng)實(shí)踐證明了的技術(shù)，其主要特點(diǎn)表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：
trt-v8000超前預(yù)報(bào)使用錘擊或激振震源作為的震源，可重復(fù)利用，不需要耗材，而使用爆炸作為震源每次需要相當(dāng)費(fèi)用。
使用錘擊或激振震源作為震源，可在同一點(diǎn)做多次錘擊，通過(guò)信號(hào)疊加，使異常體反射信號(hào)更加明顯。
用錘擊或激振作為震源克服了爆炸產(chǎn)生的高能量對(duì)周圍巖體產(chǎn)生擠壓、破壞現(xiàn)象，從而保證接收到真實(shí)的地震波信號(hào)。
由人控制產(chǎn)生地震波，重復(fù)性好，操作簡(jiǎn)單，而爆炸產(chǎn)生地震波時(shí)高頻信號(hào)迅速衰減，對(duì)操作人員的要求比較高。
trt-v8000采用高精度的加速計(jì)作為傳感器，靈敏度高（1v/g），保留了高頻信號(hào)，提高了精度及探測(cè)距離（硬質(zhì)巖中為300米，軟質(zhì)巖中為150米,黃土地層100米）。
傳感器和地震波采集、處理器之間采用無(wú)線連接，極大簡(jiǎn)化了裝備（只有兩個(gè)箱子，尺寸見(jiàn)設(shè)備配置）。兩個(gè)箱子的重量?jī)H為16kg，攜帶方便。
trt-v8000的傳感器布點(diǎn)（下圖）采用立體布點(diǎn)方式，在隧道兩邊分別布置4個(gè)傳感器，隧道頂上布置兩個(gè)傳感器，從而獲得真實(shí)的三維立體圖，直觀的再現(xiàn)了異常體的位置、形態(tài)及大小。而其他儀器一般在左右邊墻各布置一個(gè)地震波接收器接收地震波，這樣的布置方式只能獲得異常體的位置信息，而不能獲得形狀、大小等信息，同時(shí)對(duì)于大角度斜交隧道的裂隙可能沒(méi)有反映。
trt-v8000還采用了掃描圖像處理方式，繪制三維視圖，并可以從多個(gè)角度觀察缺陷，使得圖像更加清晰，易于理解，從而輕松地進(jìn)行缺陷診斷。
trt-v8000能描繪到隧道水平和垂直方向的所有異物。而其他儀器只能描繪幾乎垂直于隧道的充滿空氣或水的裂隙及近距的垂直裂隙，不能描繪稍遠(yuǎn)距離的第二或第三裂隙（尤其是充氣裂隙）。對(duì)于斜交隧道（由其是大角度斜交隧道）的裂隙沒(méi)有反映。對(duì)于所描繪的傾斜裂隙，會(huì)低估它們的距離。
案例1斷層破碎帶檢測(cè)
案例2煤層頂、底巖體地質(zhì)情況的檢測(cè)
案例3采空區(qū)檢測(cè)
可控震源和沖擊震源（大錘）對(duì)比
trt-v8000系統(tǒng)有兩種震源可供選擇：可控震源和沖擊震源?？煽卣鹪赐ㄟ^(guò)工業(yè)振動(dòng)器產(chǎn)生能量，該振動(dòng)器發(fā)出100hz至3000hz的掃頻正弦波。沖擊震源通過(guò)錘擊產(chǎn)生能量。兩者都是確定地下結(jié)構(gòu)的有效震源，但可控震源能夠在更短的時(shí)間內(nèi)生成更高分辨率的圖像。
這是由于信號(hào)更好的疊加帶來(lái)的好處。使用可控震源，能量隨著時(shí)間以精確的方式積累。更易于疊加，因?yàn)檎駝?dòng)能量是可重復(fù)的，每次都可以施加在相同的位置、力和角度，并且較低的能量輸入不會(huì)使巖石破裂。震源的高重復(fù)性與精確計(jì)時(shí)相結(jié)合，允許疊加多（5至7）條記錄。
錘擊在短時(shí)間內(nèi)向巖石中釋放出相對(duì)較大的能量。相較于可控震源，錘擊疊加效果稍遜，因?yàn)楹茈y在相同的位置、力和角度重復(fù)錘擊，并且每次敲擊后巖石都會(huì)變形和破裂。
疊加增強(qiáng)了有用的信號(hào)，同時(shí)減少了不必要的地震噪聲。此外，掃頻震源信號(hào)的唯、一性以及與加速度計(jì)接收的信號(hào)的互相關(guān)聯(lián)進(jìn)一步過(guò)濾了地震噪聲。疊加還可以減少地震記錄的數(shù)量，使數(shù)據(jù)處理更容易、更快。
掃頻震源已成功應(yīng)用于新奧法隧道和tbm隧道以及采礦巷道，應(yīng)用于包括日本、英國(guó)、中國(guó)和南美的多個(gè)隧道工程。在巴西某項(xiàng)目中，在3km長(zhǎng)的 tbm隧道中進(jìn)行了40次測(cè)試，每個(gè)測(cè)試預(yù)報(bào)范圍為隧道面前方200m，得到隧道面前方的異常，準(zhǔn)確率約為90%。上述測(cè)試專門(mén)用于探測(cè)花崗巖中的主要含水區(qū)域，一次含水異常在tbm前方約175m處，第二次在工作面前方51m處。開(kāi)挖驗(yàn)證，它產(chǎn)生了大約3000升/分鐘的水流。
震源通過(guò)tbm盾構(gòu)片的進(jìn)入口接觸到隧道圍巖
震源直接按壓在混凝土表面
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