隧道工程地质灾害防治与物探.pptx

隧道工程地质灾害及超前地质预报
第一部分 隧道工程地质灾害

第二部分 隧道超前地质预报的物探方法
第一部分 隧道工程地质灾害
宜万铁路云雾山段岩溶突水
宜万铁路云雾山段隧道突泥
第一部分 隧道工程地质与正反射的组合表明该位置有断裂( 断层) 。
若 S 波反射较 P 波强，则表明岩层饱含水。
Vp/ Vs增加或泊松比突然增大，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。
影响TSP数据采集的主要因素
接收孔的布置：不要布置在空腔位置，要上倾以便易于将孔内水排出，建议布置两个接收孔。
炮孔深度：太浅，易导致掌子面附近 TSP 数据缺失，一般炮孔深度至少要大于 m。
电雷管：为瞬发电雷管，如果电雷管延迟严重，波形无规律，则需重测。
炸药药量：要适中，根据围岩情况现场确定。围岩完整性差时( 如Ⅳ和Ⅴ级围岩) ，对远偏移距加大药量；围岩完整性较好时( 如Ⅲ级围岩) ，对近偏移距减少药量。
避免将接收孔与炮孔布置在大型的不良地质体 ( 如溶洞、软夹层和破碎带等) 两侧。
影响TSP 数据采集的主要因素
TSP在不同地层中的探测效果分析
地质体的规模
规模较大的断层、破碎带等,带内波速很低,可以形成很强的反射波信号,不管是在软岩或硬岩中都能探测清楚。软岩本身的波阻抗较小，致密的硬岩的波阻抗大。
围岩岩性
介质对波吸收系数的大小主要取决于岩石的粘滞性。
地震波的频率
地层相当于一个低通滤波器,对波的高频成分吸收较大,致密坚固介质的吸收系数与频率成线性关系,而疏松介质的吸收系数与频率的平方成正比。
TST隧道地质超前预报技术
TST技术（Tunnel Seismic Tomography）是隧道地震CT成像技术的简称，是对SP203技术缺陷进行改进的基础上发展起来的。
TST技术除了在掌子面超前探测之外，还可以沿隧道向侧面或沿地表向下方探测。
处理软件采用中文Windows界面，图像直观，使用方便,TST的接收系统采用具有内置放大器的专用IC检波器，大大地提高了信噪比，加大了探测能力。
TST 超前地质预报技术在贵州岩溶地区的应用
TST 技术在某隧道超前地质预报中的应用
TST隧道超前预报系统在顶效II号隧道中的应用
TST在隧道超前地质预报中的应用
散射扫描成像技术
采用反射与散射的混合模型（见图 2），根据反射波及散射波的传播规律，分别将反射波和散射波进行偏移归位，得到隧道掌子面前方的真实地质情况。
TST数据处理结果的解释原理
TST在不同地层中的探测效果分析
TST在不同地层中的探测效果分析


由地质雷达的发射天线向被探测体内发射高频电磁波，当高频电磁波传至被探测体内两种不同介质的分界面（如：界面、空洞、不密实带等）时，由于两种介质的介电常数不同而使电磁波发生反射，反射波的传播遵循反射定律，反射波返回被检测体的表面，并由地质雷达的接收天线所接收，形成雷达图像。
图15-2地质雷达测线布置示意图和SIR3000现场探测照片
地质雷达图像的读取
破碎断裂带常出现同向轴不连续，波幅衰减快，反射界面错乱等现象。
溶洞的波形常常表现为同向轴呈抛物线形。
含水层的图像常常表现为同向轴连续性较好，波形振幅较小，由于水的介电常数较大，电磁波在穿透含水层时经过多次反射，电磁波能量大部分被吸收，因此，含水层的电磁波快速衰减，并在富水区可能出现绕射、散射等现象。
电磁波反射法的应用效果
电磁波反射波信号较平静，无明显反射信号，能量亦呈正常衰减趋势。
⑴完整围岩的地质雷达图象
⑵溶蚀破碎带的地质雷达图象
有明显的电磁波反射信号，反射信号同相轴较连续，并且反射的电磁波信号较强，分析认为在掌子面后面5～10米深度范围内存在不良地质体，结合现场的围岩岩性为灰岩情况综合分析认为掌子面前方为溶蚀破碎带（经开挖验证结论准确）。
(3)溶洞的地质雷达图象
有明显的电磁波反射信号，在7～19米范围内由近似抛物线的反射波轴顶点包罗的区域为粘土充填型溶洞范围 (经开挖验证结论准确)。
(4)溶洞的地质雷达图象
左图中有明显的非常强的电磁波反射信号，在9～29米范围内形成非常强的能量团块,为充水型溶洞范围 (经开挖验证结论准确)。
红外探测技术

地下岩体、水体每时每刻都在向外界发射红外波段的电磁波，形成红外辐射场，物体的红外辐射能量与其温度的四次方成正比，当探测前方存在不良地质情况(断层水、岩溶水、瓦斯)时，其与周围围岩的温度有一定的差异