TSP实施方案.doc

TSP超前地质预报实施方案TSP203超前地质预报系统，是专门为隧道和地下工程超前地质预报研制开发的，是目前在该领域的最先进设备，它能方便快捷预报掌子面前方100200m范围内的地质情况，包括隧道前方岩性的变化、破碎带和软弱层的位置宽度、是否含水、是否存在不良地质体等，通过探测为隧道工程以及变更施工工艺提供依据。这将大大减少隧道施工带来的危险性，减少人员和机械损伤，同时也带来了巨大的经济利益和社会效益。1 测试仪器采用瑞士Amberg测量技术公司最新生产的TSP203型(Tunnel Seismic Prediction)超前地质预报系统设备。与TSP202相比，TSP203在硬件设计和软件设计等方面都作了较大改进，其软件编程除了考虑与WINDOWS视窗的兼容之外，还特别强调了软件的智能化和评估结果输出的灵活性。图1为TSP203系统组件简图。图 1 TSP203系统组件简图2探测原理象所有振动测量方法一样,TSP测量方法也需要振动发射源和接受装置。TSP测量系统是通过在掘进面后方一定距离内的钻孔内施以微型爆破来发射声波信号的，爆破引发的地震波在岩体中以球面的形式向四周传播，其中一部分向隧道前方传播，当波在隧道前方遇到异面时，将有一部分波从界面处反射回来，界面两侧岩石的强度差别越大，反射回来的信号也越强。放射信号经过一段时间后到达接受传感器，被转换成电信号并进行放大。从起爆到反射信号被传感器接收的这段时间是与反射面的距离成比例的，通过反射的时间与地震波传播速度的换算就可以将反射界面的位置、与隧道轴线的交角以及与隧道掘进面的距离确定下来；同样使用TSP也可以将隧道上方或下方存在的岩性变化带的位置方便地探测出来。图 2 为TSP超前预报测量原理，图 3为 TSP203系统组件标准测量图示。图 2 TSP超前预报测量原理图 3 TSP203系统组件标准测量图示为达到探测隧道前方和周围地质情况的目的，在TSP测量系统中使用了三对高敏加速度传感器，三对加速度传感器通过一根金属杆连接在一起，分别以平行和垂直隧道轴线的方向定位在专门的传感器钻孔内，传感器的这种布置方式能保证接收有各种不同角度反射回来的反射信号，使用三对水平和垂直布置的传感器还能有效地减少干扰信号的影响。由传感器采集到的振动信号经过模数转换器转换后存储在一台小型计算机上，整个测量过程也是通过这台计算机来完成的。测量工作结束后将存储在小型计算机上的地震信号作进一步的分析处理之用。TSP测量系统配备有专门的分析软件，分析软件的主要任务之一是对测量信号进行各种数值滤波、选择放大等，以获得清晰的反射图象。分析软件的另一功能是将反射波图象所提供的信息与隧道的空间坐标结合起来，通过一系列的数学运算求出反射事件本身的空间位置以及与隧道的相对位置。这些数学运算的结果和解释正是TSP地质超前预报的最终结果。 探测方法探测的基本步骤为：钻孔布置施工钻孔数据采集数据分析报告提交。（1）测线测点布置TSP-203超前地质预报是利用振动波的反射来进行探测的。振动波由在特定位置人为制造的小型爆破产生，一般是沿隧道一侧洞壁布置24个爆破点，爆破点平行于隧道底面呈直线排列，孔距1.5m,孔深1.5m，炮孔垂直于边墙向下倾斜15200，以利于灌水堵孔。距最后的爆破点1520m处设接收器点（在一侧或双侧），接收器安装孔的孔深2m，内置接收传感器。图4为观测系统与隧道关系平面示意图。接收器孔21.5m1.5m2.5m1.5m掌子面52米接收器孔115米炮孔S1 S2 S3 S23 S24隧道轴TA掌子面图4 观测系统与隧道关系平面示意图（2）探测方法在测量过程中，逐次引爆爆破点的炸药（约25-150g，根据围岩不同适时调整）,制造出小型地震波，地震波遇到节理面、地层层面、破碎带界面和溶洞、暗河等不良地质界面时，将产生反射波，反射波的强度及传送时间反映了相关界面的性质、产状、据接受点的距离。接受传感器将接受到的反射波数据传输给记录仪电脑储存起来，利用处理软件对储存的数据进行处理，形成反映隧道相关界面的隧道影像点图，由分析人员进行解释，得到前方的地质情况。（3）资料分析与处理采集的TSP数据，通过TSPwin软件进行处理，获得P波、SH波、SV波的时间剖面、深度偏移剖面和反射层提取以及岩石物性参数等一系列成果。在成果解释中，以P波资料为主对岩层进行划分，结合横波资料对地质现象进行解释。解释中，遵循以下准则：正反射振幅表明硬岩层，负反射振幅表明软岩层。若S波反射较P波强，则表明岩层饱含水。Vp/Vs增加或突然增大，常常由于流体的存在而引起。若Vp下降，则表明裂隙或孔隙度增加。探测结果以报告的形式提交，根据分析结果对掌子面前方岩体进行分段描述，包括岩性的变化、含水情况、是否存在不良地质体等。4注意事项(1) 严格按规定布置震源和传感器钻孔，并保证质量，特别是孔距、倾角等；钻孔前，应用测量仪器测定接收器孔和炮孔的位置，接收器孔和炮孔在同一水平面上，并用红油漆作标记。炮孔要标记序号。(2) 严格按设计要求施工钻孔，若测定的位置无法钻孔，可在以测点为圆心半径20cm的范围内钻孔。(3) 注意选择接收器孔的位置，不应在松散围岩中。接收器孔身要直。孔内岩屑和泥浆要用水冲出孔外。(4) 注意保护炮孔，成孔条件好的，孔内岩屑和泥浆要用水冲出孔外，以免炸药包放置不到位。成孔条件差的，完钻后要将柱状物（锚杆等）留在孔中，防止围岩掉块。(5) 在洞内的实际探测过程中，尽最大努力减少噪音和漏炮；(6) 若发现前方有可能存在不良地