產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)：

能與TSP303隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)儀”進(jìn)行PK的產(chǎn)品。新增隧道超前探水功能：通過(guò)“震電效應(yīng)”原理，可以對(duì)含水體進(jìn)行超前預(yù)報(bào)。

一、原理介紹

TSEP(Tunnel Seismic eletric Prediction)隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)系統(tǒng)是在充分吸收國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上而創(chuàng)新研發(fā)的三維地震反射和震電效應(yīng)一體化探測(cè)的綜合超前預(yù)報(bào)儀，它利用地震反射和震電效應(yīng)等綜合物探方法同時(shí)為隧道（洞）施工、地下礦藏和洞穴開(kāi)挖前提供幫助，其目的在于迅速超前地提供在開(kāi)挖周?chē)�及前方的三維空間的工程地質(zhì)和水害預(yù)報(bào)。震電效應(yīng)法是對(duì)地震反射法的水文信息的完善及補(bǔ)充。

1、地震反射法:是工程物探中常用的方法之一，是目前國(guó)內(nèi)外隧道超前預(yù)報(bào)采用的主要方法，隧道地震反射法采用多波多分量高分辨率地震反射法。地震波在設(shè)計(jì)的震源點(diǎn)（通常在隧道的左或右邊墻，大約 12～24 個(gè)炮點(diǎn)）用小量炸藥激發(fā)產(chǎn)生。當(dāng)?shù)卣鸩ㄓ龅綆r石波阻抗差異界面（如斷層、破碎帶和巖性變化等)時(shí)，一部分地震信號(hào)反射回來(lái)，一部分信號(hào)透射進(jìn)入前方介質(zhì)，反射的地震信號(hào)將被高靈敏度的地震檢波器接收。數(shù)據(jù)通過(guò)采集、分析軟件處理，揭露隧道開(kāi)挖面前方的地質(zhì)信息，便可了解隧道工作面前方地質(zhì)體的性質(zhì)（軟弱帶、破碎帶、斷層、含水等）和位置及規(guī)模�？梢詮挠^測(cè)系統(tǒng)的布置、提取、分析、處理和解釋方法等方面進(jìn)行多方式設(shè)計(jì)和應(yīng)用研究，形成種具有不同特點(diǎn)的超前預(yù)報(bào)方法技術(shù)。

2、震電效應(yīng)法:指在彈性波場(chǎng)作用下大地電磁場(chǎng)特性發(fā)生變化，具體地說(shuō)，就是當(dāng)孔隙飽和介質(zhì)內(nèi)傳播著彈性波時(shí)，介質(zhì)中會(huì)出現(xiàn)交變電位差和巖石電導(dǎo)率變化，這完全是在彈性波激發(fā)下才產(chǎn)生的，其逆效應(yīng)亦存在這種場(chǎng)的相互作用效應(yīng)是地球物理勘探領(lǐng)域中正在研究和開(kāi)發(fā)的一個(gè)新的方向。

陽(yáng)安二線(xiàn)胡家壩隧道進(jìn)口DYK171+185掌子面

地震波法超前地質(zhì)預(yù)報(bào)成果報(bào)告

一、隧道地震波超前預(yù)報(bào)原理及現(xiàn)場(chǎng)工作

1．探測(cè)原理

隧道地震彈性波法超前預(yù)報(bào)原理是利用地震反射波和繞射波原理，對(duì)隧道掌子面前方的地質(zhì)條件進(jìn)行探測(cè)。由震源產(chǎn)生的地震波向隧道前方傳播的過(guò)程中，遇到巖體中相對(duì)大的聲阻抗界面會(huì)產(chǎn)生反射波，遇到相對(duì)小的聲阻抗界面會(huì)產(chǎn)生繞射波，統(tǒng)稱(chēng)為地震回波。利用設(shè)備采集隧道圍巖中界面的地震回波，通過(guò)專(zhuān)業(yè)處理系統(tǒng)提取回波的界面位置、空間分布、回波極性和回波能量等信息，并結(jié)合隧道地質(zhì)勘察資料綜合分析，實(shí)現(xiàn)隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)目的。

現(xiàn)場(chǎng)需要采用三分量檢波器實(shí)現(xiàn)空間地震回波的矢量檢測(cè)和縱橫波采集，保證處理系統(tǒng)利用多波多分量進(jìn)行全波震相分析和極化波計(jì)算，獲得2維和3維空間的偏移歸位圖、斷面掃描圖，獲得界面回波位置和界面空間分布，以及界面間巖體性質(zhì)等預(yù)報(bào)資料。

2．預(yù)報(bào)系統(tǒng)及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施情況

本次隧道地震超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作，采用TSEP隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)系統(tǒng)進(jìn)行。武漢長(zhǎng)盛工程檢測(cè)技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司超前地質(zhì)預(yù)報(bào)項(xiàng)目組于2018年11月19日進(jìn)場(chǎng)開(kāi)展工作，當(dāng)日完成數(shù)據(jù)采集工作，2018年11月22日提交電子文檔資料。

3. 預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)采集工作

數(shù)據(jù)采集工作包括：激發(fā)孔和接收孔的布置、藥卷同步信號(hào)制作、接收探頭安裝、儀器采集參數(shù)設(shè)置和隧道施工地質(zhì)調(diào)查5個(gè)內(nèi)容。

① 激發(fā)孔應(yīng)選擇在構(gòu)造界面與隧道夾角小的一側(cè)洞壁，離掌子面1至5米開(kāi)始，高度1米左右，以1.5米間距連續(xù)布置24個(gè)。之后退20米至30米在隧道左右洞壁的相同里程各布置一個(gè)接收孔。接收孔深度均為1.8米，激發(fā)鉆孔深度為1.5米，接收孔水平布置，激發(fā)孔向下傾斜，傾角約10⁰～15⁰，以方便注水，接收孔向上傾斜，傾角約為5⁰～10。⁰

② 炸藥激震的同步信號(hào)采取開(kāi)路觸發(fā)方式，即爆炸的同時(shí)觸發(fā)儀器采集，保證地震波信號(hào)的時(shí)間精度。藥量控制在75克至100克，各孔藥量一致，如果采用高爆速炸藥有利于產(chǎn)生高頻地震波信號(hào)。

③ 接收探頭采用定向工具安裝和采用黃泥直接耦合鉆孔壁，有利于提高接收信號(hào)的信噪比。

④ 儀器采集參數(shù)設(shè)置的原則：軟巖采樣率選擇125ms檔, 硬巖采樣率選擇62.5ms檔，通過(guò)選擇采樣點(diǎn)數(shù)保證地震記錄長(zhǎng)度不小于200ms。

⑤ 施工地質(zhì)調(diào)查針對(duì)炮孔段和掌子面巖體進(jìn)行，詳細(xì)記錄巖體的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)特征，認(rèn)真填寫(xiě)《現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)記錄表》。

4.現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)記錄表

二、地震波超前預(yù)報(bào)成果圖

1、同側(cè)地震波三分量原始記錄圖

、超前預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估

由地震波三分量原始記錄可見(jiàn)：地震縱波同相軸初至明確，橫波同相軸的幅度和頻率明顯區(qū)別于縱波，縱橫波同相軸的速度具有明顯差別而分離清晰,據(jù)此認(rèn)為現(xiàn)場(chǎng)采集的地震波三分量記錄屬于優(yōu)良記錄。

四、預(yù)報(bào)結(jié)論與施工建議

通過(guò)對(duì)施工開(kāi)挖揭示地質(zhì)情況及地震超前預(yù)報(bào)成果的綜合分析，對(duì)掌子面前方DYK171+185～DYK171+335段150米范圍的隧道圍巖情況預(yù)測(cè)結(jié)果與施工建議如下：

DYK171+185～+335段，長(zhǎng)度150米

該段巖體縱波速度約4520～4900m/s，橫波速度約為2500～2750m/s，縱橫波速度均與當(dāng)前開(kāi)挖段相差不大，表明該預(yù)測(cè)段巖石條件與當(dāng)前開(kāi)挖段類(lèi)似。結(jié)合掌子面現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖情況推斷該段巖石以弱風(fēng)化巖石為主，巖石節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體較破碎，穩(wěn)定性較差，施工時(shí)應(yīng)注意防止掉塊及局部坍塌。

其中DYK171+183～+191段、存在縱波負(fù)反射界面，推測(cè)此處節(jié)理裂隙很發(fā)育或存在軟巖夾層，巖石破碎，圍巖穩(wěn)定性差，施工時(shí)應(yīng)做好支護(hù)措施，防止小規(guī)模坍塌；

DYK171+228～+272段縱波存在弱反射界面，正負(fù)反射交替出現(xiàn)，推測(cè)此處存在一定小規(guī)模裂隙組合，圍巖完整性與穩(wěn)定性較差，施工時(shí)應(yīng)注意防止坍塌；

由于隧道掌子面距離炮點(diǎn)距離較遠(yuǎn)，因此波阻抗比較大DYK171+280里程后的數(shù)據(jù)不能作為分析依據(jù)。

五、下次預(yù)報(bào)工作建議：

為保證超前預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)采集質(zhì)量及預(yù)報(bào)效果，在配合地震波超前地質(zhì)預(yù)報(bào)鉆孔施作時(shí)建議施工單位應(yīng)有專(zhuān)人現(xiàn)場(chǎng)督促檢查鉆孔情況，嚴(yán)格按照預(yù)報(bào)單位提供鉆孔技術(shù)參數(shù)進(jìn)行鉆探，保證全部鉆孔滿(mǎn)足地震超前預(yù)報(bào)的技術(shù)要求，施工中加強(qiáng)對(duì)預(yù)報(bào)的驗(yàn)證，并及時(shí)反饋信息，以便預(yù)報(bào)工作進(jìn)行改進(jìn)，提高預(yù)報(bào)準(zhǔn)確程度。

                                                  武漢長(zhǎng)盛工程檢測(cè)技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司

                                                    超前預(yù)報(bào)小組

                                                    2018-11-22