论文TRT6000在黄土隧道中的应用

1、PAGE 第 PAGE 6 页 共 NUMPAGES 6 页伴浅谈TRT6肮000在黄土颁隧道中应用技拜术柏摘 要：拔本文结合新建昂大西铁路乔家伴山隧道黄土围斑岩超前预报案拜例，详细阐述八TRT600班0超前地质预俺报系统适用性敖、原理及操作办要点扮。根据现场检巴测实例，验证肮其在黄土隧道拔中的实用性。俺关键词：半TRT600白0；超前地质啊预报；三维地癌质成像，黄土绊隧道应用；板Abstra敖ct：伴In thi挨s pape胺r, com挨bined 白with t碍he new把 笆Daxi柏 Railw办ay mou稗ntain 唉tunnel挨 surro袄unding笆 rock

2、鞍geolog把ical a傲dvance安 forec颁ast Qi啊ao笆jiasha俺n白 loess熬 case,碍 elabo拜rated 俺TRT600白0 adva芭nce ge翱ologic柏al pre隘dictio氨n syst颁em sui案tabili办ty, pr拌incipl背e and 般operat吧ion po芭ints. 啊Accord耙ing to疤 field颁 test 败exampl翱es, to啊 verif耙y the 把practi办cabili败ty of 埃the Lo疤ess tu稗nne凹l.耙Key wo霸rds：澳TRT600扒0；

3、 袄Advanc颁e geol叭ogical跋 forec耙ast斑；瓣Loess 艾tunnel拔 appli挨cation1.前言敖 败针对长大复杂疤隧道，地质条叭件勘察难度大哀，其塌方、涌柏水突泥等突发挨性地质灾害将俺严重危及施工芭安全，开展好矮隧道工程超前拌地质预测预报伴，做到超前预拔判，及时决策袄处理突发性地挨质灾害是工程罢建设成败的关皑键。疤超前地质预报板做为隧道施工啊工序之一，越八来越被列入业柏主及施工单位白的主要控制项挨目。针对黄土吧隧道中，TS搬P203超前稗地质预报系统芭的局限性，引爸进TRT60斑00做为隧道版的超前地质预安报的物探检测澳仪器。隘TRT600癌0超前地质预

4、阿报系统，鞍采用高精度的拜加速计作为传袄感器，矮比蔼其他仪器拜普遍氨使用的捌速度胺传感器吧灵敏度提高一败倍哀。传感器布点疤采用立体布点办方式，在隧道唉两边分别布置安4 巴个传感器，然伴后在隧道顶上跋布置两个传感芭器，从而获得稗真实的三维立摆体图，直观的暗再现了异常体捌的位置、形态扳、大小。碍可以从多角度邦观察缺陷，图罢像清晰，易于靶理解，从而更隘加轻松地进行奥缺陷诊断。该昂仪器扒使用锤击作为靶震源，可在同把一点作多次锤隘击，通过信号拜叠加，使异常懊体反射信号更瓣加明显。克服癌了爆炸产生的碍高能量对周围芭岩体产生挤压稗、破坏现象，拜从而保证能接案收到真实的地靶震波信号。2.工程概况靶新建铁路大同

5、埃到西安客运专办线站前6标乔班家山隧道为单坝洞双线隧道,稗全长6510阿m。全隧按新搬奥法设计及施按工，地形地貌懊具体表现为低半中山丘陵，地邦势起伏很大，绊冲沟发育，有熬水。隧道表覆爸第四系上更新伴统洪积层新黄坝土：浅黄色，哀坚硬硬塑，绊局部汗沙砾石熬层，呈透镜状班；第三系保德安组砾岩、粉质笆黏土和卵石土八互层、粉质黏蔼土夹细砂薄层敖，局部砾岩层半较厚，呈松散叭结构；下伏马阿家沟组泥灰岩佰。依据物探资哀料判释，隧址傲发现有断裂构芭造。隧道中部盎洞身附近有第败三系新统粉质昂黏土，具有弱笆膨胀性，遇水把崩解；隧道出百口附近有第四邦系新黄土，具八有湿陷性，遇爸水崩解。地下般水类型主要为岸第四系、第三

6、癌系空袭潜水。按主要赋存于沟叭谷或山坡、山稗梁上松散堆积按物中。全隧道背均有分布，对瓣隧道施工影响昂较大。第四系哀孔隙潜水量受案季节性影响较案大，雨季水量凹较大，干旱季凹水量较少。本扒隧道均为级傲围岩。般3.TRT6绊000原理按3.1 设计爸原理懊地震波反射探颁测的方法很早肮就已经在土木八工程和采矿作般业等许多方面耙得到利用。这叭种技术的原理拔在于当地震波昂遇到声学阻抗百差异（密度和碍波速的乘积）扒界面时，一部安分信号被反射吧回来，一部分霸信号透射进入捌前方介质声捌学阻抗的变化敖通常发生在地翱质岩层界面或霸岩体内不连续靶界面。反射的邦地震信号被高坝灵敏地震信号啊传感器接收，碍通过分析，被板用

7、来了解隧道坝工作面前方地败质体的性质（拔软弱带、破碎蔼带、断层、含艾水等），位置般及规模。正常佰入射到边界的绊反射系数计算氨公式如下：熬板搬笆 瓣 办 百假设R为反射霸系数，疤为岩层的密度稗，百V耙等于地震波在埃岩层中的传播阿速度。地震波暗从一种低阻抗啊物质传播到一班个高阻抗物质懊时，反射系数爸是正的；反之岸，反射系数是拜负的。因此，白当地震波从软跋粗岩传播到硬安的白云石时，熬回波的偏转极把性和波源是一安致的。当岩体袄内部有破裂带敖时，回波的极扳性会反转。反啊射体的尺寸越稗大，声学阻抗板差别越大，回半波就越明显，靶越容易探测到白。靶3.2 接收疤原理（见图1板）拌图1 绊TRT600皑0接收原

8、理把4.TRT6岸000优越性颁爸TRT 60氨00勘测成本败低，操作简单岸，结果准确、皑全面、直观，碍代表隧道超前俺预报领域最新傲领先的技术，皑是隧道超前预俺报系统发展的扒方向,表现在柏如下几个方面袄:瓣4.败1般 艾TRT 60唉00超前预报扳使用锤击作为胺震源，可重复氨利用，不需要昂耗材，而使用暗炸药爆炸作为阿震源，每次需瓣要相当费用。奥 4.扳2邦 阿使用锤击作为奥震源，可在同叭一点作多次锤哎击，通过信号百叠加，使异常扮体反射信号更癌加明显。斑 4.俺3 捌用锤击作为震澳源克服了爆炸扮产生的高能量坝对周围岩体产吧生挤压、破坏爸现象，从而保板证能接收到真搬实的地震波信摆号。澳 4.奥4笆

9、 肮由人控制锤击坝产生地震波、奥可简单重复，耙操作简单，而佰爆炸产生地震巴波时高频信号吧迅速衰减，对靶操作人员的要把求比较高。矮 4.按5摆 拜TRT 60暗00采用高精柏度的传感器，拜灵敏度高，最扮大程度地保留拔了高频信号，暗提高了精度及敖探测距离（硬胺质岩中为30艾0米，软质岩稗中为150米扒）。澳 4.啊6败 扳传感器和地震颁波采集、处理坝器之间采用无唉线连接，大大罢简化了装备（巴只有两个箱子败，尺寸见设备胺配置），两个蔼箱子的重量仅暗为29Kg，办携带方便。案 4.艾7芭 哎TRT 60翱00的传感器暗布点（如图）伴采用立体布点凹方式，在隧道霸两边分别布置岸个传感器，叭然后在隧道顶百上

10、布置两个传澳感器，从而获斑得真实的三维皑立体图，直观绊的再现了异常胺体的位置、形跋态、大小。而败其他仪器一般罢在左右边墙各拔布置一个地震阿波信息接收器柏接收地震波，绊这样的布置方罢式只能获得异邦常体的位置信袄息，而不能获碍得形状、大小哎等信息，同时奥对于大角度斜吧交隧道的裂隙氨可能没有反映扒。盎 4.熬8敖 盎TRT 60疤00还采用了佰层析扫描的图八像处理方式，艾绘制三维视图阿，并可以从多埃个角度观察缺芭陷，使得图像斑更加清晰，易吧于理解，从而耙更加轻松地进芭行缺陷诊断。搬 4.把9碍 斑TRT 60昂00能描绘到摆隧道水平和垂胺直方向的所有霸异物。而其他叭仪器用于描绘稗几乎垂直于隧把道的充

11、满空气癌或水的裂隙，稗而且只能描绘唉靠近的垂直裂敖隙，不能描绘白稍远距离的第百二或第三裂隙案（尤其是充气俺裂隙）。对于哎斜交隧道（由暗其是大角度斜拌交隧道）的裂跋隙可能没有反懊映。对于所描熬绘的倾斜裂隙唉，会低估它们袄的距离。5.施工要点般5.1 操作搬要点败5.1.1 埃锤击点和传感扮器模块点的确唉定阿5.1.1.靶1 锤击点（疤如图7），距案离掌子面1-安2米，选择初伴支强度符合要巴求位置，必须阿避开拱架，纵爸向三个点布置傲，相隔0.5搬米，掌子面方袄向退后2米第爸二排布置与第班一排要求相同般，左右边墙布蔼置相同。凹5.1.1.安2 第二排锤巴击点退后10半-20米为传碍感器安装点（胺如图

12、2、图3暗）。传感器安笆装点第一排为拌A2、A3，澳距离隧道地面坝1.5米-2岸米，左右边墙耙对称；第二排背A4、A6距板离隧道地面0胺.5米-1米袄，保证与A2把、A3不在同背一横向直线上版，A5安装在唉隧道拱顶，与隘A4、A6在埃纵向同一平面翱；第三排A7盎、A8 与第熬一排A2、A哎3布置相同，熬第四排A9、昂A10 、A熬11与第二排把A4 、A5斑、A6布置相班同。按5.1.1.稗3 传感器模啊块安装点必须凹避开拱架安装懊在初支表面，稗且在安装点确败定后，需将安懊装点用锤子砸罢平，保证模块胺粘贴后与初支案完全贴近，才埃能准确接收信斑号。傲5.1.1.靶4 传感器模爸块点粘贴需将啊接线

13、方向与掌扳子面前进方向昂相反，且要求巴待速凝剂完全艾凝固后方可锤靶击。隘5.1.2 艾锤击指定位置疤采集信号伴5.1.2.鞍1 打开电脑安，连通仪器，癌调试接收软件般，保证接收软摆件中A1-A盎11全部为绿百灯（A1为接般收基站模块）案，锤击墙壁进扳行测试，保证扳锤头上的触发搬器和所有模块袄均正常工作，安按要求每个锤稗击点锤击3次蔼，接收信号，斑并记录信号编芭号。佰5.1.2.疤2 保证锤击疤所用大锤在8癌kg左右，大般锤太大工人锤摆不动，触发器皑不能触发；大瓣锤太小所发出爸的地震波太弱爸，影响检测距坝离。TBM 型隧道马蹄型隧道图3 TRT传感器布设横截面图图2 TRT传感器布设俯瞰图啊5.

14、1.2.坝3 尽量控制坝大型机具设备氨的工作，使现癌场保持安静，矮避免产生地震叭波杂波，影响袄检测结果。鞍5.1.3 办 确定隧道形俺状及开挖尺寸凹确定隧道形状拌及开挖尺寸，皑输入数据预处案理软件，再将岸锤击点和传感胺器模块安装点熬坐标输入，在哎电脑中模拟出阿隧道三维立体板图形，为后续斑软件分析做准叭备。注意测量笆出锤击点和传坝感器模块安装安点坐标后，需翱计算出掌子面巴中心点坐标和碍传感器最后一皑排所在断面中邦心点坐标，用颁这两点确定出昂隧道中心线，肮才能正确显示傲隧道三维立体半图形。氨5.1.4 笆 后处理软件安数据分析 拔 办5.1.4.绊1 数据处理安流程图（见图扒4）下载地震波数据和震

15、源、传感器位置的坐标设定地层成像区域和最佳精度的大小设定虑波器，提取直达波，计算平均波速构建地震波速度模型为数据处理设定过滤参数分析在岩层中探测到的异常立体图立体图形成设定背景（比例、颜色代码）来显示结果形成报告摆图4 数据处澳理流程图白5.1.4.颁2将预处理软半件中整理好的把地震波数据、稗震源和传感器奥位置的坐标下把载到后处理软耙件中，预处理颁软件的作用在隘于数据的整合敖与简单处理，邦并将预判出各袄数据之间的对阿应吻合情况，颁防止在后处理板软件中将数据稗处理的最后出耙现错误，耽误岸时间。肮5.1.4.版3 数据下载暗完成后，设定笆地层成像区域鞍和最佳精度的暗大小。一般情按况下，设定地八层成

16、像区域的拜大小为隧道中唉心线为中心半白径20米范围按内的地层情况隘，也可以根据唉不同现场情况办设定更大，以拔方便分析。精稗度的大小根据胺围岩的情况不绊同而设置，一傲般选取经验值昂，也可根据不罢同地质情况而伴改变。瓣5.1.4.鞍4 设定滤波拌器，提取直达懊波，计算平均澳波速。这是真哀个后处理软件跋的核心处理工班作，一般采用俺手动，根据平办时的经验设定唉滤波器，依据笆现场的情况和岸数据接收情况癌提取直达波，岸直达波提取的版好坏，直接影懊响结果的分析癌，需要经验的靶积累，细心的办分析。波速的叭计算为软件的摆三维成像提供佰前提。跋5.1.4.敖5 构建地震挨波波速模型。懊根据平均波速凹和直达波提取拜

17、后显示的反射熬点位置，计算疤出波速的上限版和下限，构建颁地震波波速模疤型，为三维成隘像划定区域。傲5.1.4.芭6 为数据处搬理设定过滤参懊数。以上步骤把完成后，我们澳可以预览检测啊结果的三维成拔像，这是在计柏算机默认的过疤滤参数的基础奥上，未必会显蔼示出应有的反伴射结果，需要氨经过不断的调八整，根据现场捌经验和地质资隘料选择出最佳盎的过滤参数，扒显示三维结果爸图。版5.1.4.俺7 设定背景败主要是根据习奥惯，设定明显盎的对比颜色、斑最佳的视觉比疤例。败5.1.4.班8分析在岩层胺中探测到的异百常立体图，这扮是结果分析重邦要步骤，需要伴分析者有足够岸的现场经验和盎专业地质知识疤，最好分析者翱

18、亲自参与现场百检测，研究掌扒子面围岩情况扳，并根据地质稗资料和经验进吧行分析。最后笆形成报告。艾5.2 施工背注意事项办5.2.1 跋注意施工现场耙环境，尽量在拌信号接收时停艾止现场大型机伴具设备的运行八，减少震动干肮扰。敖5.2.2 傲注意锤击点和白传感器模块安罢装点布置，一按定要避开钢拱奥架，布置在与伴隧道围岩接触碍的初支面上，版减少信号接收埃的干扰。敖5.2.2 癌锤击点的初支捌强度需要得到氨保证，不能布背置在新喷射的哎初支表面，影跋响震源。胺5.2.3注白意调试仪器，巴保证仪器一切扳正常的情况下笆进行检测。瓣5.3 TR把T6000超奥前地质预报系拔统技术指标（背见表1）。吧 敖 隘

19、罢 敖表1 TR败T6000超扮前地质预报系安统技术指标 版 敖 靶 凹 阿项 次袄项 目拜内 容版1岸接收器端口隘9个版2邦记录通道耙24个伴3案采样间隔肮31，64，唉125，25扒0，500，白1000，或背2000s拔4扳记录带宽敖40150岸00Hg跋5斑模数转换袄32位哀6唉记录长度斑16000采坝样数每通道邦7疤频率范围拔10Hg7扮5000 H耙g吧8挨测量精度岸最好扮10cm疤9癌低频过滤把25，35，耙50，70，啊100，14案0，200，案280，40疤0 Hg熬10哎高频过滤懊250，50扳0，1000板 Hg（降低熬风噪）俺11阿延百 迟按09999盎ms，每毫秒捌

20、每毫秒调节背12爸工作电压耙直流班12伏翱13拌温度范围阿存放环境温度啊-100澳600摆14扒相对湿度霸30-90%靶15败电搬 源唉外接电源绊90-240胺伏交流，50芭/60Hg拔16碍探测距离艾软岩一般15瓣0胺米 阿硬岩一般30摆0稗米6.应用实例稗新建铁路大同邦到西安客运专搬线站前6标乔半家山隧道2号瓣斜井，应用T澳RT6000柏超前地质预报颁系统进行信号靶采集和结果分稗析。分析结果靶的地质三维图扒中的颜色代表板了不同岩体间奥的波阻抗的差扒别，当地震波疤从软粗岩传播斑到硬岩时，回胺波的偏转极性扳和波源是一致芭的。当岩体内叭部有破裂带时奥，回波的极性八会反转。反射奥体的尺寸越大罢，声学阻抗差昂别越大。成果哀解译就是把波阿阻抗的分布、背形态等特征和半代表的可能的班地质异常情况颁对应起来。经按分析