TSP炮孔布置图(分离式隧道)
浅谈TSP203超前地质预报系统在隧道施工中的应用
Ｔ Ｐ作 为一 种 中长期 的预报 ，其 预报范 围一 般界定 为 １０～１０ Ｓ ０ ８ ｍ，其 目的除 了 为短 期 预报 提
供 指 导意义外 ，还 同时 能够为施 工单 位 制定一 个相 对 Ｔ Ｐ０ Ｓ ２ ３系统 的组 成
应 的超 前探 测技术 ，积 累了许 多好 的经 验 ，通过 实 践 表 明 ，采 用 Ｔ Ｐ隧道 地 质 超前 预 报 系 统 为 Ｓ 主 ，并 结合 其它探 测 手段 的综 合超前 预 报方案 能 较好 的兼顾 隧道工 程施 工 的特点 和探 测成 本 等方
面 的要 求 。
２ 原 理
Ｔ Ｐ （ ｕｎｌ ｅ ｍｃＰｅｉｉ ）是隧道地震预报的英文缩写 ，属多波多分量高分辨率地震 Ｓ Ｔ ｎｅ Ｓｉ ｉ ｒ ｃｏ ｓ ｄ ｔｎ 探 测技 术 。该技术 主 要是 在隧 道 的边 墙 上 布 置一 定 势 的炮 孔 ，通 过小 药 量 激 发 产 生地 震 （ 弹 性 ）波在岩石 中以球面波形式传播 ，在遇到岩石界面 （ 波阻抗差异界 面，例如裂隙带、断层或 岩层变化等） ，有一部分信号会发生反射 ，反射信号将被高灵敏度的三分量加速度地震检波器所 接收并记录下来。由于反射信号 的传播时问和反射界面的距离成正 比，故能提供一种直接 的量
布置 ： 沿水平面垂直隧道走 向向下倾斜 ｌ — ０ 用水封填） ０ ２。（ ，相对于隧道壁面朝掌子 面倾
斜 １。 ０；
高度 ：离地面约 １０ ． ｍ； 位置 ： 第一个钻孔离接收器约 ２ ｍ，其余炮眼问距约 １５ （ ０ ．ｍ 最远 ２ ） ｍ。 炮孔及接收孔的具体布置详见图２ 。
浅谈 Ｔ Ｐ ｏ Ｓ ２ ３超前地质预报系统在 隧道施 工中的应用
（ ）确定在 进行 Ｔ Ｐ测 量 时隧道掌 子面 的里 程位置 ； １ Ｓ （ ）确定接 收器 的位 置离掌 子 面的距 离大 约为 ５ ｍ； ２ ５ （ ）确定隧 道轴线 的参 考点 位置 。所 有接收器 以及爆 破 点 的位置根据 参考坐标 系设置 ，因此 ３ 通 常将参 考点 的位置 与接 收器 的位 置重合 在一起 。参考 点在 隧道横 断面 的位 置是根 据与 隧道左 右 两侧 以及 相对拱 顶和底 板 的位置来 确定 ； （ ）接收器 和第 一个 炮 眼 的距 离 控 制 在 ２ ｍ，不 小 于 １ｍ；各 炮 眼 点之 问的 间距 为 １５ ４ ０ ５ ．ｍ， 不超过 ２０ ．ｍ，Ｔ Ｐ测 量 的炮 眼 数 为 ２ 。所 有 接 收 器 和炮 眼在 相 对 坐标 系 中平 行 于 隧 道 轴 面 Ｓ ４个 （ 即沿 ｘ轴 布点 ） ，并且 和相对 坐标 系在 隧道 同一侧 壁 ； （ ）所有接 收器 和炮 眼在沿 隧道 轴向作某一 条理想 直线 连接 时 ，在垂 直量炮 方 向不 许有 较大 ５ 的偏差 （ 偏差 ： －１０ ，在上 导坑与 台 阶开 挖处 存 在 较 大 的高 差 时 ，需 要 测孔 在 ｘ轴 和 ｚ轴 ４ ．ｍ） － 方向 的位 置 。Ｔ Ｐ观 测 系统 的布设详 见图 １ Ｓ 。
炮眼布置图
炮眼布置图（半圆拱断面）比例：1：50根据现场实际岩层硬度对炮眼个数及装药量适当增减（炮眼个数不得超过5个,装药量不超过3kg），但炮眼间距及封泥量必须符合要求。
主题：炮眼掏槽已阅：517 / 回复：0 / （楼主）一、斜眼掏槽1.单斜掏槽：单斜掏槽适用于中硬及较软的岩层，当岩层中有松软的夹层和层理、节理与裂隙结构时，各掏槽眼应尽量垂直地穿过层理、节理和裂隙，并处于巷道中心线上，避免夹钎或崩倒支架。
掏槽眼数一般为1～3个，眼距为0．3～0．6 m，与工作面的平面夹角为50 °～75 °，眼深为0．8～1．5 m，装药满度系数为0.5左右。
2.扇形掏槽：适用于软岩层中有弱面可利用的巷道。
它把炮眼布置在较软的煤岩层中并成一排，炮眼向同一方向倾斜，与工作面的平面夹角一个比一个大，形成扇形。
掏槽眼的方向可随软层的位置选定，一般为3～5个，眼距为0．3～0．6 m，眼深通常为1．3～2．0 m，装药满度系数为0．5左右，各槽眼利用多段延期雷管依次起爆。
3.锥形掏槽：在只有一个自由面的坚硬岩石或均质岩石中爆破时，采用锥形掏槽。
锥形掏槽就是将几个掏槽炮眼的眼底，集中在一点附近，实行集中装药，一齐起爆的方法。
锥形掏槽可分为三眼或四眼锥形掏槽，掏槽呈锥形。
眼数、眼深和眼距根据断面大小及岩石软硬而定。
眼数一般为3～6个，多为4个。
眼口左右间距为0．8～1．2 m，上、下间距为0．6～1．0 m，眼底间距为0．1～0．2 m，眼深应小于巷道高或宽的1／2，各槽眼同时起爆，为了加深掏槽深度和循环进度，可采用分段锥形掏槽。
锥形掏槽因槽眼方向不易掌握，钻眼工作不方便，眼深受到限制，目前在巷道掘进中已很少使用。
4.楔形掏槽：楔形掏槽和锥形掏槽一样，都是尽量在炮眼底集中装药，使炸药爆炸时形成更大的威力把岩石爆破成抛掷漏斗，集中装药在眼底呈一条直线。
槽眼对称布置，分水平楔形掏槽和垂直楔形掏槽两种，均为同时起爆。
tsp203操作规程
1、TSP203探测系统见下图：
图1 TSP203系统的记录单元
图2 TSP203系统的接收器
图3 TSP203系统的连接线
2、TSP203测量系统测量组件的标准测量方式如图4所示：
图4 TSP203系统组件标准测量图示
3、采用TSP203探测系统预报时，现场工作布置如下：
（1）接收器钻孔布置方法：
接收器钻孔数量：1个，在隧道左或右壁面布置一个。
接收器钻孔直径：43-45mm/孔深2m。
接收器钻孔布置：沿轴径向，向上倾斜10度；布置高度：离地面约1米；
布置位置：离掌子面大约55米位置。
（2）爆破钻孔布置方法：
爆破钻孔数量：在隧道左或右壁面布置24个（根据岩层走向确定在左或右），
根据实际情况可以选择18-24个。
爆破钻孔直径：38mm（20-45mm）/孔深1.5m（最小0.8m.最大2.0m）。
爆破钻孔布置：沿轴径向，向下倾斜10度(水封填炮泥)；布置高度：离地
面约1米；布置位置：第一个钻孔离接收器约20米，其余
炮眼间距1.5米。
注：现场检测一般将接收器和爆破钻孔布置在同一侧。
TSP法隧道超前地质预报技术研究与应用
TSP法隧道超前地质预报技术研究与应用摘要：TSP隧道的地质超前预测，是通过在隧道周围的岩石中，按照一定的排布，产生一种弹性波，当弹性波传播到三维空间时，接触声阻抗分界面，也就是地质岩相变界面、结构断层带、喀斯特及喀斯特发展带等,将发生一种弹性波反射情况，这个反射波由埋设在巷道周围岩石中的探测设备探测到，向仪器输入实施信息源的扩增、信息收集和分析。
关键词：TSP法；隧道；地质预报引言物探技术能极大地影响每天的地质灾害勘查工作。
在科学技术飞速发展的今天，在国内，物探技术已经成为了一项重要的工程，它是保证工程质量和安全的重要手段。
TSP法是利用物探技术对隧道工程进行地质预测的一种先进技术。
所以，在进行TSP探测预报的时候，一定要对隧道的地质状况有一个全面的认识，在数据采集、处理和评估的每一个环节都要有针对性，这样才能保证地质预报的可靠性和准确性。
一、TSP原理及特点（一）原理隧洞超前地质预测检测法是利用TSP进行的，它的观测系统是按空间分布的，而接收和激励系统则分别位于隧洞两侧的岩层中。
地震波的产生是通过小爆炸，电火花，撞击等方式来实现的。
TSP能对两侧及上、下两个层面的回进行甄别、过滤，只留下掌子面前的回波，防止了误报警；并给出了掌子面前的岩石波速度及地层接触面的精确图像。
地震波速度可作为岩体工程等级划分的基础，而界面可作为地质结构解释的基础。
在不同的阻抗界面条件下，地震波将会在不同的阻抗界面上被部分反射，而另一些则会传输到前方介质中。
利用高灵敏的测震仪对反射回波进行探测。
利用地震波软件对数据进行处理，就可以对隧道工作面前方不良地质体的性质、位置和规模进行了解。
（二）特点将TSP方法应用于隧道地质超前预测，能够充分利用TSP方法的高精度、高实时、大范围、易操作、易推广等优点。
首先，利用TSP方法，在隧道沿线构造地质点和地质点间构建关联地图，实现对可能发生的地质灾害的精确预报，为隧道建设提供精确的地质资料。
隧道矿井水工隧洞钻孔台车打炮眼布置选择说明课件PPT
岩石普氏坚固性系数f
4～6
8～10 12～14
1.77
2.48
2.96
1.50
2.15
2.64
1.28
1.89
2.33
1.12
1.69
2.04
1.01
1.5l
1.90
0.92
1.36
1.78
0.90
1.3l
1.67
0.86
1.26
1.62
15～20 3.36 2.93 2.59 2.32 2.10 1.97 1.85 1.80
（二）垂直掏槽
❖ 垂直掏槽也称直线掏槽，所有掏槽眼均垂直 于工作面，炮眼之间相距较近且保持互相平 行，其中有一个或数个不装药的空眼，作为 装药炮眼爆破时的辅助自由面。
❖ 垂直掏槽有龟裂掏槽、桶形掏槽和螺旋形掏 槽三种类型。
1．龟裂掏槽
❖ 掏槽眼布置在一条直线上，彼此间严格平行， 装药眼与空眼间隔布置，爆破后形成一条槽 缝，故又称缝形掏槽（图7—5a）。掏槽眼数 目与隧洞断面大小及岩石坚固性成正比，通 常为3～7个眼。眼间距离一般取8～15cm， 龟裂掏槽体积较小，故常被桶形掏槽所代替 （图7—5b）。
பைடு நூலகம்
❖ （三）炮眼深度
炮眼深度是指炮眼底到工作面的垂直距离，而沿炮眼 方向的实际深度叫炮眼长度。
炮眼深度的大小，不仅影响着每个掘进工序的工作量 和完成各工序的时间，而且影响爆破效果和掘进速 度。
目前，在我国小断面平巷掘进中眼深以1.5～2.5m用 得最多。在中等断面以上的巷道掘进中，采用凿岩 钻孔台车凿岩，将眼深增至3～3.5m，在技术经济 上是合理的。
3．螺旋形掏槽
❖ 它是由桶形掏槽发展而来的，其特点是各装药 眼至空眼的距离依次递增，呈螺旋线布置，并 由近及远顺序起爆，能充分利用自由面，扩大 掏槽效果，其扩槽原理如图7—8所示。小直径 空眼螺旋形掏槽的典型布眼方案如图7—9所示。
隧道Ⅳ级围岩开挖支护方案
隧道Ⅳ级围岩开挖支护施工方案编制：复核：审核：二〇一六年四月目录1 编制原则、依据 (1)1.1 编制原则 (1)1.2 编制依据 (1)2 工程简介 (2)2.1工程概况 (2)2.2工程地质 (2)2.3地震动参数 (3)2.4气象特征 (3)2.5水文地质 (3)3 隧道开挖施工 (3)3.1 方案设计 (3)3.2 施工工艺 (4)3.3 超前小导管 (4)3.4 台阶法 (7)3.5超前地质预报 (8)3.6 爆破施工 (10)3.7 出渣运输 (14)4 监控量测 (14)4.1 量测项目 (14)4.2 量测方法和要求 (15)4.3 监测资料整理、数据分析及反馈 (15)4.4 监控量测质量保证措施 (16)5 初期支护施工 (16)5.1 径向砂浆锚杆施工 (16)5.2 钢架施工 (18)5.3 钢筋网片施工 (21)5.4 喷射混凝土施工 (23)6 劳动力组织 (27)6.1 采用架子队用工管理模式 (27)6.2 劳动力进场计划 (28)7 质量保证措施 (28)7.1 控制措施 (28)7.2 技术措施 (31)8 安全保证措施 (32)8.1 技术保证措施 (33)8.2 隧道施工安全保证措施 (35)8.3 环保、水保措施 (42)1 编制原则、依据1.1 编制原则遵循设计文件的原则。
在编制施工方案时，认真阅读核对施工图设计文件资料，了解设计意图，掌握现场情况，严格按设计资料和设计原则编制，满足设计标准和要求。
遵循“安全第一、预防为主”和“管生产必须管安全”的原则。
严格按照铁路施工安全操作规程，从制度、管理、方案、资源方面制定切实可行的措施，确保施工安全，服从建设单位指令，服从监理工程师的监督检查，严肃安全纪律，严格按规程办事。
遵循“科技是第一生产力”的原则。
充分应用“四新”成果，充分发挥科技在施工生产中的先导保障作用。
遵循标准化管理原则。
确保质量、安全、环境三体系在本项目工程施工中自始至终得到有效运行。
TSP技术交底
超前地质预报现场准备技术交底1．超前地质预报测试人员进入测试现场前，应充分查阅施工地区的工程地质资料，确定本次检测的主要不良地质构造现象，明确超前地质预报的目的。
2．地质工程师进入施工现场，仔细研究观测隧道的岩石，构造，岩体的工程地质特征，根椐现场实际情况，确定TSP超前预报探测系统进行现场测试的位置（隧道的左壁或右壁）。
3．超前地质预报探测钻孔的布置：（即爆破孔）一般情况下，在测试的时候，在所选定的隧道侧壁上，布置22～24个爆破探测孔，如附图所示，爆破测试孔垂直于隧道壁，深1.5m直径40mm～42mm，向下倾斜10°，间隔1.5m，距离隧道底部0.5m，从掌子面与隧道壁的交点处开始布置1#孔,依次后推,直到第24#孔，用直径40mm钻制。
特别提示：爆破测试孔垂直于隧道侧壁，向下倾斜10°4．接收器钻孔的布置：在隧道与爆破探测孔同侧壁，同高（距离隧道底部0.5m）的延长线上，距离最外一个爆破探测孔（第24#孔）15m～20m处（如距离够长最好为20m），布置接收器钻孔，接收器钻孔垂直于隧道壁，深2.0，直径50mm～55mm，向下倾斜10°，用直径大于50mm钻制（如图所示）。
特别提示：接收器钻孔用直径大于50mm钻头钻制一定要直，垂直于隧道侧壁，向下倾斜10°5．超前地质预报测试炸药与雷管的选择：施工单位应向超报组提供炸药和雷管，炸药应选用乳化防水炸药。
雷管选用瞬发电雷管。
每次测试消耗炸药3000g～4000g，雷管30发。
特别提示：爆破测试雷管必须选用瞬发电雷管6．现场测试过程：A、将锚固剂调成糊状灌入接受器孔中，锚固接受器套管，确保接受器套管与围岩密贴牢固。
（这一步很关键）B、将TSP超前预报探测系统按照操作规程进行连接调试，保证整套设备运行工作状况良好。
C、隧道内暂停施工，减少噪音对TSP超前预报探测系统的影响。
D、爆破手将适当药量的炸药及一枚电雷管装入1#爆破测试孔，并注水封闭爆破孔，撤离到安全区内。
TSP技术在隧道超前地质预报中的应用
TSP技术在隧道超前地质预报中的应用樊一平【期刊名称】《《水科学与工程技术》》【年(卷),期】2019(000)005【总页数】3页(P75-77)【关键词】TSP; 超前地质预报; 隧洞; 地质分析【作者】樊一平【作者单位】新疆水利水电勘测设计研究院乌鲁木齐 830000【正文语种】中文【中图分类】TV141+.1物探法有操作简便、准确性高、探测距离较远等优点，在隧道超前地质预报检测方法中占有非常高的使用比例，是超前地质预报的一个最重要手段，因此得到了广泛的推广应用［1-2］。
目前隧道超前地质预报中最先进的物探法，为隧道地震反射波法即Tunnel Seismic Prediction（TSP）。
在隧道施工期间，利用TPS技术对隧道掌子面前方的地质条件进行及时有效的预测，是提前准备预防措施、避免灾害发生或在一定程度上减小因地质灾害造成的损失并保证隧道安全施工的需要，同时也是当今生态环境保护对隧道工程建设提出的重要研究课题［3］。
1 隧道地震波反射法（TSP）检测原理炮孔布置在掌子面后方一定范围内，因此在检测前要在掌子面后方开挖一段隧道。
地震波由少量炸药卷发生爆炸时发出，且以球形形式在隧道岩体中传播，当地震波遇到阻抗较差的含水层、断裂带、软基层等介质层，一部分地震波会被反射回来，而另一部分地震波会沿着岩体介质继续传播，随着传播距离越来越远，能量越来越小，直到接收器接收不到信号为止。
地震波的反射波信号用三分量地震波检测仪接收，这种检测仪灵敏度较高，可以探测到距离较远的岩体介质，通过检测地震反射波的波速、时间及波形和能量的强弱，可判断检测段隧道岩体的地质组成条件。
如图1。
图1 地震波反射法的预报原理地震波由特定爆破点通过人工爆破发射，在隧道一侧每隔1.5～2.0m的距离布置激发孔（一般小于24），并在离最后一个发射孔20m远的墙体两侧墙位置分别布置一个地震反射波接收器，发射孔和接收器基本上保持在同一水平高度。
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离地面（隧底）高0.5m
离地面（隧底）高0.5m
位置
距离掌子面约35~55m
第1个炮孔离同侧接收器孔15m，炮孔间距1m
示意图
准备工作要求
每次TSP数据采集时:
①应准备瞬发电雷管30支，防水乳化炸药4kg(φ32药卷一包)，采集数据时作震源之用。
②提供接收器孔附近的隧道半径、拱顶至地面（隧底）的铅直高度、两接收器孔之间的距离等数据。
⑦采集数据时应切断影响数据质量的干扰源。
⑧钻孔位置误差不应超过±5cm
地质预报单位
中冶京诚、中国京冶工程技术有限公司
通知时间
2011.8.13
施工单位现场联系人
本次探测负责人
姚磐：18602891973
计划探测时间
TSP观测系统设计及准备工作要求
2
隧道名称
上章隧道
建设单位
广西百靖高速公路有限公司
施工单位
施做地点
出口右洞（右侧）
接收器孔
炮孔பைடு நூலகம்
施工桩号
观测系统设计
数量
2个，位于隧道左右边墙（各1个）
24个,位于隧道左边墙(面对掌子面）
直径
Φ50mm(钻头钻孔)
Φ42mm(钻头钻孔)
深度
2m
1.5m-1.7m
定向
垂直隧道轴向，下倾10°～20°
垂直隧道轴向，下倾5°～10°
4．每次测试前一天或半天测试单位通知隧道承建单位开始准备工作，测试前1或半小时应按测试设计方案钻孔完毕。
5．测试过程孔内药包需水耦合，现场需备通水水管。
6．测试过程洞内需停工1个到1个半小时。
7．测试中需借用施工方电雷管起爆器一台。
8．水泥12公斤，锚固剂若干卷。
9．其他事项参见后附表。
百靖高速公路地质预报技术服务部
关于TSP超前地质预报观测提前准备工作要求
根据地质预报方案及施工进展情况，及隧道地质预报技术交底要求，TSP超前探测实施需隧道承建单位提前准备工作特需注意事项及说明如下：
1、测试用电雷管，要求为瞬发电雷管，非分段、延时等毫秒微差电雷管。每次测试正常需24个，但考虑重复测试，须预备30发以备用，测试前一天或半天准备完成。
2．测试钻孔：每次须炮孔24个，接收孔2个，根据隧道掘进走向与围岩地层构造空间关系设计布孔方案（左或右方案），具体布置及施工要求见后附表，特别注意炮孔与接收器孔孔径要求。
3．测试空间：TSP是利用爆破产生的地震波源通过岩层反射来预测掌子面前方一定距离的地质情况，因此，需到掌子面至少50~60m的测试洞壁长度。
③提供接收器孔和掌子面的里程，以及两者之间的地质素描图。
④钻孔前，应用测量器具测定接收器孔和炮孔的位置，接收器孔和炮孔应在同一平面上，并用红油漆作标记。炮点要标记序号（距离接收器最近的定义为S1）。
⑤严格按设计要求（距离、孔深、倾角等）钻孔。
⑥孔身要直，为避免塌孔堵孔，孔内岩屑（渣）和泥浆要用水冲出孔外。