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全新升级的隧道地质超前预报系统:三维扫描Plus!可控震源Ultra!
宣布时间:2023-05-10 浏览次数:16100 来源:尊龙凯时人生就是博
TRT
超前地质预报
隧道超前地质预报是在剖析既有地质资料的基础上 ,接纳地质视察、超前钻探、物探、超前导坑预报等手段 ,对隧道开挖事情面前方的工程地质与水文地质条件及不良地质体的工程性质、位置、产状、规模等进行探测、剖析判释及预报 ,并提出技术步伐和建议 ,并对前方围岩级别进行综合判断 。
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01 超前地质预报的目的
  1. 进一步查清隧道开挖事情面前方的工程地质与水文地质条件 ,指导工程施工的顺利进行 。
  2. 降低地质灾害爆发的概率和危害水平 。
  3. 为优化工程设计提供地质资料 。
  4. 为体例竣工文件提供地质资料 。

02 超前地质预报的须要性
目前交通工程(铁路、公路隧道)、水电工程(地下厂房、输水隧洞)等地下工程建设面对的情况越来越庞大,基建工程更多集中在基础较为薄弱的云、贵、川、藏地区 ,就拿分步建设中的川藏铁路来说 ,其地质庞大情况更是世间稀有 ,川藏铁路穿越印度板块和亚欧板块碰撞带 ,地质情况庞大多变 ,有地动、滑坡、岩爆、岩溶、泥石流、不稳定岩堆、断层破碎带、高温岩热、高地应力等等不良地质情况 ,面临一系列突水、突泥、塌方等地质灾害问题 。近年来隧道掘进爆发的重大事故比比皆是 ,如石景山隧道涌水事故、黔南州荔波县向阳隧道突水、大瑶山隧道和武隆隧道等爆发涌水等 ,均造成了严重的人员及工业损失 。

03 超前地质预报的原则
  1. 隧道超前地质预报是包管隧道施工宁静的重要环节和重要技术手段 ,为隧道施工的须要工序 。
  2. 隧道超前地质预报应进行地质庞洪水平分级 ,确定重点预报地段 ,并遵循动态设计原则 ,凭据预报实施事情中掌握的地质情况 ,实时调解隧道区段的地质庞洪水平分级、预报要领和技术要求等 。
  3. 隧道超前地质预报可接纳地质视察与勘探相结合、物探与钻探相结合、长距离与短距离相结合、地面与地下相结合、超前导坑与主洞探测相结合的要领 ,并对种种要领的预报结果综合剖析 ,相互验证 ,以提高预报的准确性 。
  4. 隧道设有平行导坑、正洞超前导坑或为线间距较小的两处隧道时 ,应充分利用平行超前导坑、正洞超前导坑、先行施工的隧道开展隧道超前地质预报事情 。

04 超前地质预报的内容
  1. 地层岩性预测预报 ,特别是对软弱夹层、破碎地层、煤层及特殊岩土的预测预报 。
  2. 地质结构预测预报 ,特别是对断层、节理密集带、褶皱轴等影响岩体完整性的结构发育情况的预测预报 。
  3. 不良地质预测预报 ,特别是对岩溶、人为坑洞、瓦斯等发育情况进行的预测预报 。
  4. 地下水预测预报 ,特别是对岩溶管道水及富水断层、富水褶皱轴、富水地层中的裂隙水等发育情况的预测预报 。
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05 超前地质预报的要领
  • 地质视察法:包括隧道地表增补地质视察、洞内开挖事情面地质素描和洞身地质素描、地层分界线及结构线地下和地表相关性剖析、地质作图等 。
  • 超前钻探法:包括超前地质钻探、加深炮孔探测及孔内摄影 。
  • 物探法:包括弹性波反射法(地动波反射法 ,水平声波剖面法、陆地声呐法等)、电磁波反射法(地质雷达探测)、红外探测、高区分率直流电法等 。
  • 超前导坑预报法:包括平行超前导坑法、正洞超前导坑法等 。
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在隧道超前地质预报设计前 ,应凭据隧道的工程地质与水文地质条件、地质因素对隧道施工影响水平及诱发情况问题的水平等 ,对隧道分段进行地质庞洪水平分级 。隧道庞洪水平分为庞大、较庞大、中等庞大和简单共4级 。

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TRT
隧道地动波三维成像技术

01 弹性波反射法
弹性波反射法是利用人工引发的地动波、声波在不均匀地质体中所爆发的反射波特征来预报前方地质情况的一种物探要领 ,它包括地动波反射法、水平声波剖面法、负视速度法和极小偏移距高频反射连续剖面法(简称陆地声呐法)等要领 。其中 ,地动波反射法形成了一套专门的隧道超前预报系统 ,其原理是通过人工引发地动波 ,所爆发的地动波信号沿隧道偏向以球面波的形式流传 ,在差别岩层中地动波以差别的速度流传 ,在其界面处被反射 ,并被高精度的接收器接收 。

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02 隧道地动波三维成像技术
隧道地动波三维成像技术是指通过安排多点引发和接收的视察系统收罗立体空间波场信息 ,然后应用速度扫描和偏移成像对预报规模内的每个空间节点叠加该点的所有地动波反射、散射信号形成地动波反射的三维图像 ,用来判断隧道掘进前方保存断层、破碎带、软弱带 ,岩溶、富水区等灾害体 ,以及这些灾害体位置、形状、巨细 。
震源和检波器的安排——震源和检波器必须抵达一定命量 ,在X、Y、Z偏向上应有足够偏移距 ,这是三维成像的基础 。
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三维成像应在三维空间中泛起异常的界限及内部波阻特征 。

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TRT立体安排震源和检波器 ,检波器多 ,精度高能泛起异常的界限及内部波阻特征 ,真实泛起正常岩体结构和异常部分 。

03 TRT隧道超前预报系统软件的革新
  1. 带导航 ,操作简单
  2. P、S波划分三维成像
  3. P波和S波波速曲线
  4. 增加泊松比曲线
  5. 自动生成报告

TRT-V8000
地动波反射三维扫描成像隧道地质超前预报系统
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  1. TRT-V8000是全新一代的隧道地质超前预报系统 ,其勘测本钱低 ,操作简单 ,结果准确、全面、直观 ,是隧道超前预报领域经实践证明了的技术 ,其主要特点体现在如下几个方面:
  2. TRT-V8000超前预报使用锤击或激振震源作为的震源 ,可重复利用 ,不需要耗材 ,而使用炸药爆炸作为震源每次需要相当用度 。
  3. 使用锤击或激振震源作为震源 ,可在同一点做多次锤击 ,通过信号叠加 ,使异常体反射信号越创造显 。
  4. 用锤击或激振作为震源克服了爆炸爆发的高能量对周围岩体爆发挤压、破坏现象 ,从而包管接收到真实的地动波信号 。
  5. 由人控制爆发地动波 ,重复性好 ,操作简单 ,而爆炸爆发地动波时高频信号迅速衰减 ,对操作人员的要求比较高 。
  6. TRT-V8000接纳高精度的加速计作为传感器 ,灵敏度高(1V/g) ,最洪流平地保存了高频信号 ,提高了精度及探测距离(硬质岩中为300米 ,软质岩中为150米,黄土地层100米) 。
  7. 传感器和地动波收罗、处理器之间接纳无线连接 ,极大简化了装备(只有两个箱子 ,尺寸见设备配置) 。两个箱子的重量仅为16kg ,携带便当 。
  8. TRT-V8000的传感器布点(下图)接纳立体布点方法 ,在隧道两边划分安排4个传感器 ,隧道顶上安排两个传感器 ,从而获得真实的三维立体图 ,直观的再现了异常体的位置、形态及巨细 。而其他仪器一般在左右边墙各安排一个地动波信息接收器接收地动波 ,这样的安排方法只能获得异常体的位置信息 ,而不可获得形状、巨细等信息 ,同时关于大角度斜交隧道的裂隙可能没有反应 。
  9. TRT-V8000还接纳了扫描图像处理方法 ,绘制三维视图 ,并可以从多个角度视察缺陷 ,使得图像越发清晰 ,易于理解 ,从而轻松地进行缺陷诊断 。
  10. TRT-V8000能描绘到隧道水平和笔直偏向的所有异物 。而其他仪器只能描绘险些笔直于隧道的充满空气或水的裂隙及近距的笔直裂隙 ,不可描绘稍远距离的第二或第三裂隙(尤其是充气裂隙) 。关于斜交隧道(由其是大角度斜交隧道)的裂隙没有反应 。关于所描绘的倾斜裂隙 ,会低估它们的距离 。
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案例1 断层破碎带检测

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案例2 煤层顶、底岩体地质情况的检测
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案例3 采空区检测
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可控震源和攻击震源(大锤)比照
TRT-V8000系统有两种震源可供选择:可控震源和攻击震源 ?煽卣鹪赐üひ明日穸鞅⒛芰 ,该振动器发出100Hz至3000Hz的扫泼魅正弦波 。攻击震源通过锤击爆发能量 。两者都是确定地下结构的有效震源 ,但可控震源能够在更短的时间内生成更高区分率的图像 。
这是由于信号更好的叠加带来的利益 。使用可控震源 ,能量随着时间以精确的方法积累 。更易于叠加 ,因为振动能量是可重复的 ,每次都可以施加在相同的位置、力和角度 ,并且较低的能量输入不会使岩石破裂 。震源的高重复性与精确计时相结合 ,允许叠加多(5至7)条纪录 。
锤击在短时间内向岩石中释放出相对较大的能量 。相较于可控震源 ,锤击叠加效果稍逊 ,因为很难在相同的位置、力和角度重复锤击 ,并且每次敲击后岩石都会变形和破裂 。
叠加增强了有用的信号 ,同时减少了不须要的地动噪声 。别的 ,扫泼魅震源信号的唯一性以及与加速度计接收的信号的相互关联进一步过滤了地动噪声 。叠加还可以减少地动纪录的数量 ,使数据处理更容易、更快 。

扫泼魅震源已乐成应用于新奥法隧道和TBM隧道以及采矿巷道 ,应用于包括日本、英国、中国和南美的多个隧道工程 。在巴西某项目中 ,在3km长的 TBM隧道中进行了40次测试 ,每个测试预报规模为隧道面前方200m ,获得隧道面前方的异常 ,准确率约为90% 。上述测试专门用于探测花岗岩中的主要含水区域 ,第一次含水异常在TBM前方约175m处 ,第二次在事情面前方51m处 ?谘橹 ,它爆发了约莫3000升/分钟的水流 。

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震源通过TBM盾构片的进入口接触到隧道围岩
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震源直接按压在混凝土外貌

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