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2004年开始参加辽宁省水利厅“TBM突破不良地质地段的地质超前预报及施工预案研究”课题,成功解决了利用TBM施工破岩振动作为HSP声波反射法预报的激发信号的重大技术难题,成果通过中铁总公司组织的评审,“预报技术达到国际先进水平”,获中铁总公司科学技术二等奖,总课题获中国中铁科学技术特等奖。
2007年又与北京振冲公司合作开展国家十一五科技支撑计划科研项目“南水北调工程西线超长隧洞TBM施工关键技术问题研究—TBM施工地下水超前预报技术研究”,开展HSP地质预报技术应用于TBM施工地下水预测预报的研究。研究成果 “一种适合TBM施工的超前地质预报技术”于2010年正式获国家发明专利。2100433B
HSP206T超前地质预报仪
主要应用于TBM施工的隧道开挖掌子面超前地质预报,通过该系统能迅速判断掌子面前方可能存在的岩性分界、断层、岩体破碎带、软弱夹层、以及岩溶等不良地质体的规模、性质及延伸情况。
目前 HSP206T超前地质预报仪已发展为功能高度集成的一体机,在国内外率先实现设备功能一体化。新的系统都带有触屏式采集操作平台、自备供电电源的高度智能的一体机,携带和现场测试更加方便。仪器A/D变换精度16bit A/D,最小采样间隔100ns,采集通道包括4通道和32通道等多种型号,分析软件由多模块组成,运用技术先进,运算能力强大,主要技术手段有:HSP等走时面式的导出;τ-P变换,包括τ-P正变换,τ-P域滤波和τ-P逆变换等;计算机反射自动作图,达到反射面的自动描绘。软件还着重进行了提高声波记录信噪比的处理,包括谱白噪反褶积处理,f-k滤波,τ-P滤波等,叠加偏移校正,相关分析及全波综合处理等技术,并对岩体的粘弹性和各向异性进行有效校正,使预报结果更加准确。
该仪器相继应用于锦屏水电站输水工程、大伙房特长输水隧洞TBM施工、陕西省宝鸡太白县引红济石水工隧洞TBM施工及南渝高速西秦岭隧道TBM施工等工程中实施应用。
隧道地质超前预报就是预判掌子面后方,开挖方向内的围岩状况。现今国内常用的方法有地质法,电磁波法,地震波法等。地质法就是跟据总体的山体走向、地层结构预判隧道内前方围体状况,这对地质工程师有较高要求。且判...
地质雷达法采用连续扫描电磁波反射曲线的叠加,利用电磁波在隧道掌子面前方岩体中的传播、反射原理,根据测到的反射脉冲波走时计算反射界面距隧道施工掌子面的距离。地质雷达被认为是目前分辨率最高的地球物理方法,...
隧道地质超前预报分为地质方法和地球物理方法,地质方法包括地质素描、超前钻等,现在很少用。地球物理方法包括地震法、电磁法等,目前以地震法为主。地震法中包括负视速度、HSP、TSP、TGP、TRT、TST...
TGP206与地质雷达在隧道超前地质预报中的应用
为提高超前地质预报的准确度,降低施工现场发生突发灾害的概率,研究了如何根据不同的工程特性选用更为有效的超前预报方法.比较探讨了TGP206和地质雷达两种超前预报方法的基本探测原理,依托马口排岩溶隧道ZK225+975~ZK225+875,K226+276~K226+251,ZK226+285~ZK226+260里程段为工程背景,介绍了TGP206和地质雷达探测马口排隧道掌子面未施工段围岩异常地质状况的现场工作原理和方法,将超前预报结果与实际施工中的情况对比,验证了两种超前地质预报准确性,并通过比较TGP206和地质雷达在马口排隧道超前地质预报中的优缺点.
TGP206地质超前预报系统在隧道施工中的应用
复杂地质条件下的隧道施工中,如何探明地质情况,选择合理开挖方案,关系到隧道施工的顺利进行,超前地质预报的作用显得尤为重要。本文结合隧道工程实例,介绍TGP206型地质超前预报系统的原理、数据采集、数据处理、成果解释技术;通过与开挖后地质情况对比,检验预报结果的可信度;并提出实践中遇到的一些问题,以供讨论,为以后类似工程的开展提供经验。
“HSP206T型地质超前预报仪”是在其“ZGS1610-3型地质超前预报仪”的基础上成功开发的一套全新软硬件系统,该系统全面丰富了地质超前预报所必须的技术要求。突出体现在地质超前预报仪普遍用于TBM掘进机施工,在刀盘或裸露岩壁上安装信号检波器,利用掘进机切割岩石所产生的声波信号,直接在主控室采集数据,是一种适用型的新型技术。它是目前唯一应用于双护盾TBM施工阶段的地质超前预报系统,并且能实现实时地质超前预报。2100433B
隧洞施工超前预报的内容一般包括:
①不良地质预报及灾害地质预报:预报掌子面前方一定范围内有无突水、突泥、岩爆及有害气体等,并查明其范围、规模、性质,提出施工措施或建议;
②水文地质预报:预报洞内突涌水量的大小及其变化规律,并评价其对环境地质、水文地质的影响;
③断层及其破碎带的预报:预报断层的位置、宽度、产状、性质、填充物的状态,是否为充水断层,并判断其稳定程度,提出施工对策;
④围岩类别及其稳定性预报:预报掌子面前方的围岩类别与设计是否吻合,并判断其稳定性,随时提供修改设计、调整支护类型、确定二次衬砌时间的建议等;
⑤预测隧洞内有害气体含量、成分及动态变化;
开挖前对地质情况的了解,对于隧洞建设有着十分重要的作用。通过超前预报,及时发现异常情况,预报掌子面前方不良地质体的位置、产状及其围岩结构的完整性与含水的可能性,为正确选择开挖断面、支护设计参数和优化施工方案提供依据,并为预防隧洞涌水、突泥、突气等可能形成的灾害性事故及时提供信息,使工程单位提前做好施工准备,保证施工安全,同时还可节约大量资金。所以隧洞超前预报对于安全科学施工、提高施工效率、缩短施工周期、避免事故损失、节约投资等具有重大的社会效益和经济效益。超前地质预报应达到下列目的:
1、进一步查清隧道开挖工作面前方的工程地质和水文地质条件,指导工程施工的顺利进行。
2、降低地质灾害发生的几率和危害程度。
3、为优化工程设计提供地质依据。
4、为编制竣工文件提供地质资料。