超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)交底

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1、中鐵十四局集團(tuán)黔張常鐵路Q(chēng)ZCZQ-4標(biāo)項(xiàng)目經(jīng)理部二分部黔張常鐵路Q(chēng)ZCZQ-4標(biāo)項(xiàng)目經(jīng)理部二分部隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)交底書(shū)中鐵十四局集團(tuán)黔張常鐵路Q(chēng)ZCZQ-4標(biāo)項(xiàng)目經(jīng)理部二分部二O一五年九月第12頁(yè)共12頁(yè)中鐵十四局集團(tuán)黔張常鐵路Q(chēng)ZCZQ-4標(biāo)項(xiàng)目經(jīng)理部二分部技術(shù)交底一、交底內(nèi)容為保障隧道施工安全，根據(jù)相關(guān)規(guī)范及設(shè)計(jì)要求，需要對(duì)掌子面前方圍巖進(jìn)行超前探測(cè)，進(jìn)一步查清因前期地質(zhì)勘察工作的局限而難以探查的、隱伏的重大地質(zhì)問(wèn)題。主要采用的方法有地震波法超前預(yù)報(bào)探測(cè)（TSP）、地質(zhì)雷達(dá)、紅外探水、地質(zhì)編錄、超前水平鉆探測(cè)和超前炮孔探測(cè)。二、施工工藝1.地震波法超

2、前預(yù)報(bào)探測(cè)（TSP）據(jù)隧道內(nèi)巖層的走向確定炮孔布置在左邊墻或右邊墻位置，從掌子面附近的邊墻位置開(kāi)始布置第一個(gè)激發(fā)孔，以后每間距1.5m處布置下一個(gè)激發(fā)孔，激發(fā)孔向下傾斜20°，孔深為1.5m，連續(xù)布置24個(gè)激發(fā)孔。在第24個(gè)激發(fā)孔朝著洞口的方向量測(cè)15～20m，分別在左右邊墻的位置布置兩個(gè)地震波信息接收孔，孔徑為50mm，深度為2m。激發(fā)孔與接收孔基本保持在同一個(gè)高度上。待孔全部鉆好后需要對(duì)孔間距進(jìn)行量測(cè)并與隧道里程發(fā)生關(guān)系。上傾5°～10°)(上傾5°～10°1m接收器孔接收器孔橫斷面（接收器孔）)1m炮孔炮孔，在左或右側(cè))下傾10~20～20°工作面5

3、5m接收孔115m炮孔S1S2S3S23S24隧道軸線(xiàn)接收孔2接收器孔和炮孔平面分布1.5m巖層第12頁(yè)共12頁(yè)中鐵十四局集團(tuán)黔張常鐵路Q(chēng)ZCZQ-4標(biāo)項(xiàng)目經(jīng)理部二分部接收器孔炮孔數(shù)量2個(gè)，位于隧道左右邊墻（各1個(gè)），位置對(duì)稱(chēng)24個(gè)，位于構(gòu)造走向與隧道軸向交角為銳角的一側(cè)邊墻，第一個(gè)炮孔靠近掌子面直徑φ50mmφ45～50mm深度2m1.5m定向垂直隧道邊墻，向上傾斜5°～10垂直隧道邊墻，向下傾斜20°(便于用水充填炮孔)高度距地面（隧底）高1m距地面（隧底）高1m位置距開(kāi)挖工作面約55m第1個(gè)炮孔距同側(cè)接收器孔20m，炮孔間距1.5m外業(yè)實(shí)施流程:(1

4、）埋設(shè)地震波信息接收探頭TSP203測(cè)量過(guò)程中需要將接收器探頭埋設(shè)在鋼套管中，而鋼套管則通過(guò)雙組分環(huán)氧樹(shù)脂或錨固劑與圍巖緊緊耦合在一起。以便于接收由激發(fā)孔激發(fā)的地震波信號(hào)。(2）藥包的埋設(shè)每一個(gè)激發(fā)孔中需要通過(guò)小藥量炸藥人工激發(fā)地震波信號(hào)。需要說(shuō)明的是雷管必須采用瞬發(fā)電雷管，炸藥采用乳化炸藥。放炮前需要對(duì)激發(fā)孔中灌水，起到使爆破產(chǎn)生的能量能盡量在圍巖中傳播并壓制灰塵和消焰的目的。(3）數(shù)據(jù)采集待準(zhǔn)備工作就緒后，就可以采集數(shù)據(jù)。在噪音監(jiān)測(cè)模式下如發(fā)現(xiàn)周邊環(huán)境的噪音低，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)采集作業(yè)并開(kāi)始放炮。此時(shí)起爆器產(chǎn)生的電信號(hào)一方面去觸發(fā)電雷管引爆藥包，另一方面給

5、儀器一個(gè)信號(hào)以打開(kāi)里邊的數(shù)據(jù)傳輸通道。通過(guò)藥包的爆破，所產(chǎn)生的地震波信號(hào)很快會(huì)被接收探頭所接收到并記錄下來(lái)。依次下去，直到24個(gè)激發(fā)孔全部放炮完畢為止。(4）數(shù)據(jù)處理將現(xiàn)場(chǎng)采集的資料傳輸至計(jì)算機(jī)，利用TSPwin軟件對(duì)其進(jìn)行處理，TSPwin軟件主要由數(shù)據(jù)庫(kù)、處理、計(jì)算反射界面三部分組成。①數(shù)據(jù)庫(kù)編輯現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)和定義觀測(cè)系統(tǒng)。②處理對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行放大、能量均衡、濾波等流程的處理。③計(jì)算反射界面在波形處理后，從地震波形記錄中拾取縱波波至和橫波波至，根據(jù)爆炸點(diǎn)與檢波器的距離可分別計(jì)算各段圍巖的縱波速度vp和橫波速度vs。第12頁(yè)共12頁(yè)中鐵十四局集團(tuán)黔張常

6、鐵路Q(chēng)ZCZQ-4標(biāo)項(xiàng)目經(jīng)理部二分部vp和vs值的大小綜合反映了圍巖的物理力學(xué)性質(zhì)，根據(jù)vp和vs值可直接計(jì)算動(dòng)力學(xué)參數(shù)，即計(jì)算動(dòng)彈性模量Ed、動(dòng)剪切模量Gd和泊松比μd，計(jì)算式如下：Ed=ρvs2（3vp2-4vs2）/（vp2-vs2）Gd=ρvs2μd=（vp2-2vs2）/2（vp2-vs2）其中，ρ為圍巖的密度。根據(jù)繞射重疊法原理（與常規(guī)地震反射資料處理中偏移流程的原理類(lèi)似）計(jì)算反射界面與隧道的相對(duì)位置，即與隧道軸線(xiàn)的交角或至掌子面的距離。(5）資料解釋根據(jù)TSP法的原理和工作經(jīng)驗(yàn)，把距離隧道軸線(xiàn)近、能量大的反射波組判釋為圍巖異常區(qū)，并綜合地震波

7、速、反射波相位、泊松比和動(dòng)態(tài)楊氏模量等參數(shù)對(duì)圍巖異常區(qū)的類(lèi)別進(jìn)行劃分。解釋原則如下所述：①泊松比高說(shuō)明有流體存在，縱波波速低說(shuō)明有裂隙存在；②S波反射能量強(qiáng)，P波反射能量弱，說(shuō)明有流體存在；③S波反射能量弱，P波反射能量強(qiáng)，說(shuō)明有裂隙存在；④反射波為正相位時(shí)，說(shuō)明圍巖由軟弱巖層進(jìn)入堅(jiān)硬巖層；⑤反射波為負(fù)相位時(shí)，說(shuō)明圍巖由堅(jiān)硬巖層進(jìn)入軟弱巖層；⑥當(dāng)泊松比大于0.28或VP/VS突然增大時(shí)，前方地質(zhì)情況為有水或圍巖較破碎；⑦當(dāng)靜態(tài)楊氏模量大于30時(shí)，石質(zhì)堅(jiān)硬，反之，石質(zhì)較軟；⑧當(dāng)反射界面較多且靜態(tài)楊氏模量和泊松比變化頻繁，幅度較大時(shí)，圍巖為破碎帶，若為負(fù)反射振

8、幅時(shí)，圍巖為軟弱破碎帶。外業(yè)測(cè)量的時(shí)間：①清理激發(fā)孔、接收孔的時(shí)間