(山東科技大學(xué) 山東 青島 266590)

一、預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)采集工作

數(shù)據(jù)的收集工作操作過程包括以下標(biāo)準(zhǔn):

①激發(fā)孔的布置：應(yīng)選擇所確定隧道構(gòu)造界面與隧道的夾角中角度較小的一側(cè)洞壁，距離掌子面的距離應(yīng)不小于3m且盡量小于10m的距離，孔的而高度宜為1.5m左右，深度宜為1.5m左右；距離掌子面第一個(gè)炮孔以及最后一個(gè)炮孔之間，要布置20至24個(gè)連續(xù)的炮孔，每隔炮孔之間距離應(yīng)控制在1.5m寬、1.5m深的標(biāo)準(zhǔn)；在最后一個(gè)炮孔之后，要設(shè)置一個(gè)20m至30m的距離，布置在隧道洞壁兩側(cè)具有相同里程接收孔，每側(cè)布置一個(gè)，且孔深一致。接收孔以及激發(fā)孔深度要略微增加，深度要求布置為2m左右，且孔要求垂直于孔壁方向，也可以對(duì)激發(fā)孔進(jìn)行略向下傾的布置，以方便后續(xù)對(duì)其進(jìn)行注水。

②爆破相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)：激發(fā)震動(dòng)后爆破產(chǎn)生的同步信號(hào)以及所收集的信息，要采取開路觸發(fā)的方式，即在炸藥引爆的同時(shí)，產(chǎn)生對(duì)接收探頭的觸發(fā)，從而同步完成儀器對(duì)于數(shù)據(jù)的采集，從而確定了地震波信號(hào)具有良好的實(shí)時(shí)性以及準(zhǔn)確性。

③ 接收探頭的布置：需要采用長度大于2m的定向桿件進(jìn)行探頭的安裝，并在安裝過程中采用黃油直接耦合劑或合適的泥土進(jìn)行探頭與孔壁的結(jié)合，避免因?yàn)檎饎?dòng)使得孔壁發(fā)生形變，將探頭卡主，同時(shí)也有利于保證相關(guān)干擾信號(hào)的影響，提高信噪比。

④ 相關(guān)爆破震動(dòng)參數(shù)收集的原則：對(duì)于軟巖相關(guān)參數(shù)的采樣率，應(yīng)保證為0.1ms檔,同時(shí)對(duì)于硬巖采樣率應(yīng)選擇為0.05ms檔，通過選擇采樣點(diǎn)數(shù)從而達(dá)到對(duì)地震波的記錄長度控制在200ms以上。

二、超前預(yù)報(bào)資料分析

(一)現(xiàn)場原始記錄評(píng)估

由地震波三分量原始記錄可見：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差別分離清晰。認(rèn)為現(xiàn)場采集的地震波三分量記錄屬于一般記錄，符合數(shù)據(jù)處理的質(zhì)量要求。

(二)測量段巖體參數(shù)

根據(jù)測量段收集數(shù)據(jù)分析顯示，對(duì)于該炮孔布置段，根據(jù)地震波三分量原始數(shù)據(jù)記錄，其參數(shù)可以由本軟件計(jì)算且可以精確得出對(duì)此隧道段巖體參數(shù)的記錄。改段相關(guān)巖體的各參數(shù)分別如下：巖體密度為2.69噸/立方米；縱波速度Vp=5680米/秒；橫波速度Vsh=3150米/秒；泊松比為0.278；動(dòng)彈性模量Ed=68250Mpa；動(dòng)剪切模量Gd=26704Mpa。地質(zhì)勘察報(bào)告中該段巖性為三疊系下統(tǒng)溪口組砂巖，巖體的圍巖級(jí)別為Ⅳ級(jí)，以上參數(shù)代表測量段巖體的彈性性質(zhì)。TGP系統(tǒng)利用對(duì)開挖段所暴露出的巖體條件作為預(yù)報(bào)基礎(chǔ)，進(jìn)行對(duì)待開挖巖體相關(guān)的預(yù)報(bào)。

三、預(yù)報(bào)結(jié)論與建議

(一)各段詳細(xì)劃分

通過對(duì)TGP隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)所收集數(shù)據(jù)以及計(jì)算出的成果進(jìn)行系統(tǒng)分析，將所測掌子面前方120米范圍進(jìn)行詳細(xì)劃分，并確定該隧道段3個(gè)地質(zhì)單元圍巖以及相應(yīng)措施：1.DK327+495.5至DK327+460段，長度35.5米；2.DK327+460至DK327+390段，長度70米；3.DK327+390至DK327+375.5段，長度14.5米。

(二)各地質(zhì)單元的分析推斷與施工建議如下：

①DK327+495.5至DK327+460段分析建議

圍巖為砂巖，估算巖體速度與測量段(炮孔實(shí)測段)巖體速度基本一致，隧道圍巖比較完整，巖體弱風(fēng)化，巖體裂隙較發(fā)育。建議按照Ⅲ級(jí)圍巖施工。施工中尤其注意拱頂塌落和滑塌，及時(shí)做好支護(hù)。

②DK327+460至DK327+390段分析建議

圍巖為砂巖，速度曲線有所下降，估算巖體速度在3900米/秒至5600米/秒,推斷巖體相對(duì)DK327+495.5至DK327+460段完整性有所降低，曲線下降幅度不大。建議按Ⅳ級(jí)圍巖施工。施工中尤其注意拱頂塌落和滑塌，及時(shí)做好支護(hù)。

③DK327+390至DK327+375.5段分析建議

圍巖為砂巖，估算巖體速度在1900米/秒至3900米/秒，推斷隧道巖體完整性相對(duì)DK327+460至DK327+388段有所降低，考慮到距離宋京三號(hào)斷層較近，圍巖存在軟弱破碎面，圍巖較差，節(jié)理發(fā)育，裂隙水較發(fā)育。建議按Ⅴ級(jí)圍巖施工。建議進(jìn)行超前水平鉆孔綜合探知前方圍巖狀況。施工中尤其注意加強(qiáng)支護(hù)，防止掉塊或塌方，雨季注意水量變化。

四、結(jié)論與探討

(一)結(jié)論

通過后續(xù)對(duì)隧道開挖，從實(shí)際出發(fā)，對(duì)本次TGP206地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)進(jìn)行了驗(yàn)證，并取得了較為準(zhǔn)確結(jié)果，從而得出了相應(yīng)的結(jié)論：

(1)TGP206超前預(yù)報(bào)系統(tǒng)，可以對(duì)前方120m里程范圍內(nèi)待開挖的隧道進(jìn)行預(yù)報(bào)，并經(jīng)過較為專業(yè)的分析以后，可以得到較準(zhǔn)確的結(jié)果；

(2)TGP206超前預(yù)報(bào)系統(tǒng)，可以通過多個(gè)圖片結(jié)果，有著較為詳細(xì)的描述，從而可以更為直觀的得到全方位的地質(zhì)預(yù)報(bào)效果。

(二)探討

雖然，TGP206可以通過較為專業(yè)的操作分析，得出隧道待開挖部分100多公里的預(yù)報(bào)，但仍有一定的誤差，建議施工技術(shù)人員在運(yùn)用TGP206的基礎(chǔ)上結(jié)合以下工具進(jìn)行更為準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)：

(1)借助超前水平鉆探：該方法在較為深層次的開挖隧道過程中，通過利用鉆機(jī)進(jìn)行對(duì)巖體的鉆探，結(jié)合在開挖過程中實(shí)際測得的水文地質(zhì)情況以及工程地質(zhì)變化，直接可靠地獲取相關(guān)地質(zhì)情況：包括圍巖等級(jí)、所存在的破碎帶位置、性質(zhì)、規(guī)模以及地下水發(fā)育情況，可以更加直接有效地預(yù)防待開挖部分30m里程的距離；

(2)可以借助地質(zhì)雷達(dá)，運(yùn)用100MHz天線進(jìn)行對(duì)掌子面實(shí)際探測，通過無線電波，運(yùn)用高頻電磁波理論進(jìn)行對(duì)內(nèi)部相關(guān)介質(zhì)的探測，從而確定掌子面后面待測巖體分析與預(yù)測；

(3)在進(jìn)行TGP206超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的過程中，通過控制炮孔的距離、接收孔內(nèi)耦合程度以及相關(guān)干擾聲波等情況，減少無關(guān)因素的干擾，將不可控制因素所造成的影響降到最低，從而得到所需數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的最大化。

(三)建議

結(jié)合以上情況，幾種方法可以將隧道開挖所需預(yù)報(bào)結(jié)果的精確性實(shí)現(xiàn)最大的保證；從而進(jìn)最大可能減少不可預(yù)見風(fēng)險(xiǎn)對(duì)施工人員的傷害，減少隧道風(fēng)險(xiǎn)對(duì)我國工程建設(shè)上人力、物力、財(cái)力的損傷，從而可以更好的建設(shè)我們的祖國。