楊欣 鄒函霏 王浩林

摘要：結(jié)合烏鞘嶺隧道工程介紹TDP206和SIR-3000地質(zhì)雷達在隧道工程中的對比應用：1.使用TDP206隧道地質(zhì)預報系統(tǒng)，采用高頻地震反射波法對隧道掌子面前方的巖體的巖性變化的界面，構(gòu)造破碎帶，巖溶和巖溶發(fā)育帶等地質(zhì)條件進行長距離的判斷和預報。2.使用SIR-3000地質(zhì)雷達，采用中心頻率為100MHz天線對隧道掌子面前方工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件進行短距離的預報。3.兩者的長短結(jié)合綜合對比應用為提前選擇施工方法，優(yōu)化支護，采取特殊措施提供依據(jù)，指導工程施工的順利進行。

關(guān)鍵詞：TDP206 地質(zhì)雷達 超前預報

1.概述

我國的隧道隧道隨著交通建設的高速發(fā)展而不斷增加，它以自身具有縮短里程和行車時間，改善線性，提高運營效益等方面的優(yōu)勢，已經(jīng)成為公路，鐵路等大型項目中的重要工程。隧道超前預報的主要目的：⑴進一步查清隧道開挖工作面前方的工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件，指導工程施工的順利進行（2）對斷層破碎帶、軟弱帶、圍巖的賦水情況、巖溶的發(fā)育情況等不良地質(zhì)條件進行探測，降低地質(zhì)災害發(fā)生的幾率和危害程度[1][2]。

2.TGP206和SIR-3000地質(zhì)雷達的探測原理[3]

TGP206隧道地質(zhì)預報系統(tǒng)的預報原理是采用高頻地震反射波法，即以線陣激發(fā)的彈性波，在遇到巖體彈性波阻抗界面，反射波通過預先埋置在隧道圍巖中的檢波器接收。通過處理軟件系統(tǒng)，對反射波到達時間，傳播過程的衰減，相位以及波形的變化等進行分析，進而對掌子面的前方巖體地質(zhì)條件作出判斷和預報。

SIR-3000地質(zhì)雷達的探測原理是根據(jù)土質(zhì)，巖層及其他物質(zhì)電導率（電導率的倒數(shù)）及介電常數(shù)的不同，以及相鄰的兩種物質(zhì)的電性，物性差異作為測試條件，形成反射界面而探測地下的目的體。

3.TGP206和SIR-3000地質(zhì)雷達在烏鞘嶺隧道超前地質(zhì)預報中的應用[4]-[6]

3.1烏鞘嶺群高嶺隧道概況

烏鞘嶺隧道位于祁連山高寒亞干旱區(qū)，連年干旱風沙多，冰凍期為11月至次年3月。烏鞘嶺隧道僅在隧道進出段處有松散的巖土，剩余全段基本處于基巖中。該隧道穿越兩大區(qū)域性斷層，破碎帶較寬，經(jīng)分析該兩大斷層破碎帶寬度分別為300m與238米，均為逆斷層，且與隧道軸線近乎直交，斷層傾向與隧道前進方向基本一致。且隧道所處區(qū)域地下水分布復雜，地下水類型為第四系松散孔隙水或基巖裂隙水，其中中等富水區(qū)約占隧道全長的70%左右，對隧道圍巖穩(wěn)定性影響較大。

3.2.測試結(jié)果分析

首先采用TGP206預報系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)，通過TGPW N軟件進行處理，獲得P波，SH波，SV波的時間刨面等成果。以烏鞘嶺隧道右線進口YK2387+092～YK2387+242段進行了長距離地質(zhì)超前預測工作，為了確保安全采用地質(zhì)雷達進一步的探測，以提高預報的準確率。如圖1

圖1

從預報成果可以看出YK2387+092～YK2387+111，YK2387+145～YK2387+210，YK2387+220～YK2387+242波反射強度一般，無異常反射特征，推斷上述里程段圍巖特征與目前掌子面基本相似。而YK2387+111～YK2387+145，負反射比較明顯，反射振幅大，結(jié)合掌子面的地址情況，推測上述里程段節(jié)理、裂隙發(fā)育，塊碎～碎裂狀結(jié)構(gòu)，潮濕，整體穩(wěn)定性較差。

地質(zhì)雷達探測結(jié)果，隧道施工到Y(jié)K2387+108里程時， 進一步探測，進過雷達軟件處理.如圖2.

圖2 YK2387+108～YK2387+140

從雷達剖面圖可以看出YK2387+108～YK2387+140，電磁波反射較強，說明該段圍巖特征發(fā)生變化，有裂隙發(fā)育巖體破碎反射的特征，與TDP206探測結(jié)果基本吻合，故確定為斷層破碎帶。后經(jīng)開挖驗證此段里程巖體破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育，塊碎～碎裂狀結(jié)構(gòu)，潮濕，整體穩(wěn)定性較差。

4.結(jié)語：

1）TDP206隧道預報系統(tǒng)有探測深度長和廣度大等優(yōu)點，地質(zhì)雷達具有分辨率高，便于攜帶，預報可靠度較高，兩者相結(jié)合的綜合應用，能夠準確的預報隧道掌子面前方的地質(zhì)情況，降低地質(zhì)災害發(fā)生的幾率和危害程度.

2）隧道超前預報進一步查清隧道開挖工作面前方的工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件，對掌子面前方圍巖的完整性進行探測，對斷層破碎帶、軟弱帶、圍巖的賦水情況、巖溶的發(fā)育情況等不良地質(zhì)條件進行探測為工程施工的順利進行提供了有力的依據(jù)。

參考文獻：

[1]葉英.隧道施工超前地質(zhì)預報[M].人民交通出版，2011.

[2]蔣爵光.隧道工程地質(zhì)[M].北京： 中國鐵道出版社，1991-02.

[3]劉奕輝.TGP206 超前地質(zhì)預報系統(tǒng)在大王頂隧道中的成功應用[J].公路交通技術(shù)，2011.

[4]吳俊，毛海和，應松，等.地質(zhì)雷達在公路隧道短期地質(zhì)超前預報中的應用[J]. 巖土力學，2003.

[5]劉志剛，劉秀峰.TSP（隧道地震勘探）在隧道隧洞超前預報中的應用與發(fā)展[N].巖石力學與工程學報，2003，22（8）.

[6]何發(fā)亮，李蒼松.隧道施工期地質(zhì)超前預報技術(shù)的發(fā)展[J].現(xiàn)代隧道技術(shù)，2001.