同度物探TST法大盾构施工隧道岩溶超前预报

同度物探 2025-02-11 18:51:08

在大盾构施工隧道过程中,岩溶地区的地质条件复杂,给施工带来诸多风险。同度物探 TST 法作为一种有效的超前预报技术,能为施工提供关键信息,保障施工安全与进度。

一、TST 法原理

同度物探 TST 法即散射扫描成像技术,其原理基于地震波传播特性。在隧道围岩中人工激发地震波,当遇到岩性变化界面、地质构造、岩溶等地层波阻抗变化界面时,会发生反射、散射与折射。当地质界面尺度远大于地震波波长,遵从反射理论,反射波能量大,沿反射角等于入射角方向传播;当地质界面尺度小于地震波长,遵从散射理论,散射波以散射点为中心向四周传播,且能量较弱、频率偏高 。在实际地质条件下,大尺度反射界面和小尺度离散地质体并存,TST 法采用反射与散射混合模型,将散射波和反射波偏移归位,从而呈现隧道掌子面前方真实地质情况。

二、在大盾构施工隧道岩溶超前预报中的优势

精准探测小型岩溶构造:传统基于反射理论的超前预报技术,对岩溶、围岩裂隙等小型地质构造预报效果不佳,误报率高。而 TST 法能有效捕捉小型岩溶构造产生的散射波,准确判断其位置和规模,克服了传统技术的缺陷,减少误报、漏报问题。

提供全面地质信息:TST 法的波速图像可推断掌子面前方岩体力学性状,波速高表示岩体结构完整致密,波速低代表岩体破碎、裂隙含水;构造偏移图像反映地质结构组合和地层性质变化。通过两者结合,能全面掌握前方地质情况,为施工方案制定提供依据。

三、实际应用案例

在某大盾构施工隧道项目中,该区域岩溶发育,地质构造复杂。采用同度物探 TST 法进行超前预报,通过对采集到的地震波数据处理和分析,准确识别出隧道前方多个岩溶洞穴的位置和规模。施工方根据预报结果,提前制定针对性施工措施,如调整盾构推进速度、加强支护等,有效避免了施工过程中因岩溶导致的坍塌等事故,确保了工程顺利进行。

 

档帕山隧道溶洞的踏勘情况:

掌子面开挖至K380+611时,右洞拱腰位置溶洞洞口出露,经现场勘察,揭露的溶洞主要分为三条大型支洞。

第一条(图示蓝色线)从YK380+611处沿右洞右侧至YK380+722处,横穿右洞至左洞ZK380+696处,横穿溶洞高度2-8m,宽度115m不等。在ZK380+673-ZK380+696段,溶洞与线路平行。在ZK380+673处在主洞范围内有一条V型溶洞,可见深度约30m,里面为红土淤泥,往左洞下方发展。

第二条(图示绿色线)该溶洞宽度8-20m,高10-25m不等,探测长度126m后,逐渐远离隧道位置。是否在前方与隧道相交,仍需进一步探测。

第三条(图示洋红线)该溶洞宽度1-20m,高2-20m不等,探测长度约400m,远离隧道位置。是否在前方与隧道相交,仍需进一步探测。

溶洞沿隧道方向发育,在YK380+722处穿过右线隧道,然后向下发育到左线正下方。

预报出的岩落:

本次预报135m,其中第三段(里程YK380+692~YK380+726),长度34米,原设计为V级围岩。

该段围岩以中风化灰岩为主,强度低,构造发育,有大型空腔岩溶发育。围岩完整性和稳定性差。

受季节性降雨影响,地下以渗水~滴水为主,集中降雨情况下可能出现股状或涌流状出水,注意防涌水风险。施工中易发生掉块坍塌,应及时并严格按V级围岩支护。

 

同度物探 TST 法在大盾构施工隧道岩溶超前预报中具有显著优势,通过准确探测岩溶构造,为施工安全提供有力保障。随着技术不断发展和应用经验积累,有望在更多复杂地质条件下的隧道施工中发挥更大作用。

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