TRT隧道超前地质预报报告

新建哈尔滨至牡丹江客运专线工程新立隧道出口TRT超前地质预报检测报告（DK109+653-DK109+305）报告编号：HM-2015-XLCK-001编写：复核：批准：山东广信工程试验检测集团有限公司二○一五年十月三十一日1一、概况根据铁道部《关于进一步明确软弱围岩及不良地质铁路隧道设计施工有关技术规定的通知》（铁建设〔2010〕120号）的规定，由我单位承担哈牡线新立隧道出口超前地质预报工作。新立隧道位于黑龙江尚志市境内，隧道所在区域主要分布粉质粘土、花岗岩等，起讫里程DK106+405～DK109+750，全长3345m。本次工作依据的规范：《铁路工程物理勘探规范》TB10013—2010《铁路工程地质勘察规范》TB10012—2007《铁路隧道超前地质预报技术指南》（铁建设［2008］105号）《铁道部建设管理司关于进一步加强铁路隧道设计施工安全管理工作的通知》建技［2010］352号文二、预报原理本次测试采用TRT6000隧道地质超前预报系统，TRT是隧道地震波反射层析成像技术的简称，该技术的基本原理在于当地震波遇到声学阻抗差异（密度和波速的乘积）界面时，一部分信号被反射回来，一部分信号透射进入前方介质。声学阻抗的变化通常发生在地质岩层界面或岩体内不连续界面。反射的地震信号被高灵敏地震信号传感器接收，通过分析，被用来了解隧道工作面前方地质体的性质（软弱带、破碎带、断层、含水等），位置及规模。正常入射到边界的反射系数计算公式如下：假设R为反射系数，ρ1、ρ2为岩层的密度，V等于地震波在岩层中的传播速度。地震波从一种低阻抗物质传播到一个高阻抗物质时，反射系数是正的；反之，反射系数是负的。因此，当地震波从软岩传播到硬的围岩时，回波的偏转极性和波源是一致的。当岩体内部有破裂带时，回波的极性会反转。反射体的尺寸越大，声学阻抗差别11221122ρρρ-ρVVVVR+=2越大，回波就越明显，越容易探测到。通过分析，被用来了解隧道工作面前方地质体的性质（软弱带、破碎带、断层、含水等），位置、形状、大小。三、仪器设备及外业工作本次测试于2015年10月30日完成，掌子面位置：里程为DK109+653（图中的位置为28米）观测系统布置如下：传感器：8个，隧道左右边墙各布置4个锤击震源点：12个，隧道左右边墙各6个勘测范围高程：280-320米横向：中心线左右各20米纵向：（沿隧道中线方向，含观测系统）150米1．设备主要部件①检波器10个，灵敏度:1V/g;接收范围：10-10000Hz②检波器固定块10个③无线模块11个④无线通讯基站1个⑤触发器1个⑥主机1台，包括Sawtooth地震波采集软件和RV3D分析软件2．震源和检波器的布置方法TRT的震源和检波器采用分布式的立体布置方式，具体方法见下图。3图1.震源和检波器的布置方法3．测试原理仪器的工作过程为:在震源点上锤击，在锤击岩体产生地震波的同时,触发器产生一个触发信号给基站,然后基站给无线远程模块下达采集地震波指令,并把远程模块传回的地震波数据传输到笔记本电脑，完成地震波数据采集。仪器连接详见下图：图2.TRT6000地震波采集系统模型41.坐标中心线编号描述XYZ1掌子面中心109653.2980298.6782后方中心点109675.3970298.488震源点坐标1S1109656.564-4.228297.2152S2109656.537-4.798296.7293S3109656.442-5.307296.2274S4109657.842-4.500297.0555S5109657.820-4.913296.7336S6109657.752-5.431296.1557S7109656.0184.716296.8698S8109655.9615.228296.3809S9109665.9645.674295.88610S10109657.7094.959296.61911S11109657.7625.391296.14712S12109657.7345.687295.739检波器坐标13A2109673.388-7.104289.16814A3109670.5087.109290.13315A5109675.290-7.112289.21916A6109672.1807.139290.128517A7109677.502-7.129289.42218A8109674.6466.780289.62919A9109679.153-6.833288.95520A10109677.1166.717289.3502.原始波形图四、资料处理及成果分析采用O-RV3D软件进行分析处理，对地震波进行叠加，就得到清晰的异常体的层析扫描三维图象。再通过对异常体的里程、形状、大小、走向,并结合区域地质资料、跟踪观测地质资料就可以确定隧道前方及周围区域地质构造的位置和特性。（1）数据处理流程：1.下载地震波数据和震源、传感器位置的坐标2.设定地层成像区域和最佳精度（节点数目）的大小3.设定滤波器，选取每个记录的直达波，并计算地震波的平均波速4.为所选区块构建地震波波速模型65.为数据设定滤波参数6.重复步骤3.4.5处理数据，直到处理结果达到平衡，噪音干扰衰减到足够小7.设定背景（比例、颜色代码）来显示结果TRT成像图采用的是相对解释原理，即确定一个背景场，所有解释相对背景值进行，异常区域会偏离背景区域值，根据偏离与分布多少解释隧道前方的地质情况。判断围岩地质情况原则：1)一般来说，软件设定围岩相对背景值破碎、含水区域呈蓝色显示，相对背景值硬质岩石呈黄色显示；2)从整体上对成像图进行解释，不能单独参照一个断面的图像；判断围岩类别原则:根据异常区域图像相对于围岩背景，从背景波速分析异常的波速差异，进而判断围岩类别；对围岩类别的判断必须与地质情况相结合，综合分析。7（2）纵波波速曲线图（3）三维成像图-俯视图（4）三维成像图-侧视图（5）三维成像图-立体图8五、分析与结论掌子面围岩呈角砾状松散结构，节理很发育，岩体很破碎。通过对掌子面前方124m地震波反射扫描成像三维图分析，掌子面地质观测的信息及地质资料可以得出如下结论：1、里程DK109+653-DK109+604段：围岩纵波波速为2600-2387m/s，纵波波速震荡下降，推测围岩风化情况严重,节理裂隙发育,岩体极其破碎。由TRT6000层析扫描图-俯视图、侧视图可见，该段落反射图像离散，推断该段围岩节理发育,岩体破碎严重，局部有软弱结构体。开挖过程中易出现岩体失稳发生塌陷、脱落等现象。建议围岩等级：Ⅴ级2、里程DK109+604-DK109+528段：围岩纵波波速在2350m/s左右震荡，推断该段围岩与掌子面情况相似，节理很发育,岩体很破碎。开挖过程应密切关注围岩变化情况，防止出现岩体失稳塌陷、脱落等现象。建议围岩等级：Ⅴ级