4、TSP超前地质预报解析
TSP超前地质预报QB/ZTYJGYGF-SD-0204-2011广州分公司任晓锋屈强1 前言1.1 TSP超前地质预报概况TSP地质超前预报是勘察设计阶段以后工程地质工作的继续，主要目的为探测或预测开挖工作面前方围岩工程地质和水文地质情况，获取详细可靠的地质信息，如围岩类别、断层带和破碎带位置、性质、规模、富水等，进行信息反馈。
并对探测到的地质情况进行综合分析，做出判断，提出地质预报成果，作为指导施工和优化支护参数、围岩类别变更等动态设计的依据。
1.2 TSP超前地质预报原理隧道地震波法（简称TSP），其原理是通过小药量爆破所产生的地震波信号沿隧道方向以球面波的形式传播，在不同岩层中地震波以不同的速度传播，在其界面处被反射，并被高精度的接收器接收。
通过计算机软件分析前方围岩性质、节理裂隙分布、软弱岩层及含水状况等，最终显示屏上显示各种围岩构造界面与隧道轴线相交所呈现的角度及掌子面的距离，并可初步测定岩石的弹性模量、密度、泊松比等参数以供参考。
2 工艺工法特点地质超前预报工作可进一步查清因前期地质勘察工作的局限而难以探查的、隐伏的重大地质问题，根据掌握的地质灾害前兆和超前预测预报地质灾害，及时改进施工方法，调整施工工艺，确定防灾预案，进而指导工程施工的顺利进行；施工地质工作可降低地质灾害发生的机率，在隧道施工阶段，TSP超前地质预报技术是保证隧道顺利安全施工的重要地质预报手段，但需辅以其它地质预报手段，才能保证其精度。
3 适用范围该法适用于复杂地质的公路、铁路等隧道工程施工，用于划分地层界线、查找地质构造、探测不良地质体的厚度和范围，但仪器在作业过程中对环境的要求较高，若噪声过大则会影响采集数据的准确性。
4 主要引用标准4.1《铁路隧道超前地质预报技术指南》（铁建设【2008】105号）、《客运专线铁路隧道工程施工质量验收暂行标准》(铁建设[2005]160号)、《铁路隧道施工规范》(TB10204) 、《公路隧道工程施工技术规范》（JTG F60）。
4.2设计图纸、合同文件。
5 施工方法5.1地震波反射法连续预报时前后两次应重叠10m以上，预报距离应符合以下要求：5.1.1在软弱破碎地层或岩溶发育区，一般每次预报距离100m左右，不宜超过150m。
5.1.2在岩体完整的硬质岩地层预报时，距离在200m以内较为精确。
5.1.3隧道位于曲线上时，预报距离不宜太长。
5.2接收器钻孔的布置要求5.2.1距掌子面约50m，距第一爆破孔15～20m。
5.2.2必须在隧道两壁各安置1个接收器，接收器安置高度与炮孔一致。
5.2.3孔径42~45mm，孔深2m，应根据采用的藕合材料确定接收孔上倾还是下倾。
一般情况下，钻孔倾角应垂直隧道轴向，上倾5°～10°。
5.2.4接收器与孔壁的藕合必须紧密，施测时隧道中应没有其它振动源。
5.3采集信号时避免以下缺陷5.3.1隧道内记录填写混乱，记录序号（放炮号）与炮孔号对应关系不清；5.3.2采用非瞬发电雷管激发，或者初至波时间出现无规律波动（延迟）；5.3.3连续2炮以上（含2炮）记录不合格或空炮，或者存在相邻的不合格记录或空炮；5.3.4空炮率大于15%。
6 工艺流程及操作要点6.1 TSP超前地质预报流程图图1 TSP超前地质预报流程图6.2工艺参数TSP有效预报距离应达到：A级地段100米，B、C级地段150米。
需要预报区段大于有效预报距离时应多次预报，两次预报重复长度不小于10米；参考既有资料、地质素描、洞内外水文调查等资料。
6.3操作要点及注意事项6.3.1观测系统设计1 收集隧道相关地质勘查和设计资料2 根据隧道施工情况及地质条件，确定接收器（检波器）和炮点在隧道左右边墙的位置。
3 接收器和炮点位置应在同一平面和高度上。
4 隧道情况特殊或需要探测复杂地质隐患时，必须根据相关理论精心设计观测系统。
6.3.4安装套管1 用环氧树脂、锚固剂或加特殊成分的不收缩水泥砂浆作为耦合剂，安装接收器套管；2 用电子倾角测量仪器量接收器的几何参数，并做好记录。
6.3.5填装炸药1 填装炸药前，用电子倾角测量仪和钢卷尺测定炮孔的倾角和深度，并做好记录；2 炸药量的大小应通过试验确定；3 用装药杆将炸药装入炮孔的最底部；4 在激发前，炮孔应用水或其他介质填充，封住炮孔，确保激发能量绝大部分在底层中传播。
6.3.6仪器安装与测试1 用清洁杆清洗套管内部；2 将接收单元插入套管，并应确保接收器的方向正确；3 采集信号前应对接收器和记录单元的噪声进行测试。
6.3.7数据采集1 设置采集参数：采集参数主要包括采样间隔、采集数、传感器分量以及接收器；2 噪声检查：数据采集前，应对仪器本身及环境的噪声进行监测。
仪器工作正常，噪声振幅峰值小于78dB时，方可引爆雷管炸药，接收记录；3 数据记录：放炮时，准确填写隧道内记录，在放炮过程中应采用炮序号递增或递减的方式进行，确保炮点号正确。
6.3.8内业资料分析与判释由取得相关试验检测证件的专业工程师进行数据分析，并提交以下资料：1 现场数据记录表；2 X、Y、Z三个分量的原始波形记录；3 频率谱；4 纵横波分离后的P、SH、SV波形图；5 P、SH、SV的极度偏移图（横坐标为里程）；6 二维结果图（横坐标为里程）；7 反射面提取图；8 岩石参数曲线图（横坐标为里程）；9 电子文档。
7 劳动力组织表1 地质核查及地质超前预报组成员表8 主要机具设备表2 隧道施工地质工作所需主要仪器设备表9 质量控制9.1在每一炮数记录后，应显示所记录的地震道，据此对记录的质量进行控制。
9.2用直达波的传播时间来检查放炮点的位置是否正确，以及使用的雷管是否合适。
9.3根据型号能量，检查信号是否过强或过弱，若直达波信号过强或过弱，应将炸药适当减少或者增加。
9.4根据初至波信号的特性，对信号波形进行质量控制，若初至后出现鸣震，表明接收器单元没有与围岩耦合好或可能是由于套管内污染严重造成，这样应清洁套管或重新插入接收器单元，直至信号改善为止。
9.5根据每一炮记录特征，了解存在的噪声干扰，必要时应切断干扰源，同时也可检查封堵炮孔的效果。
9.6对记录质量不合格的炮，应重新装炸药补炮，接收和记录合理的地震道。
10 安全控制10.1安全注意事项10.1.1所有工作人员进入隧洞内必须戴安全帽。
10.1.2炸药、雷管必须根据需要领取，不得多领。
10.1.3炸药、雷管必须有专人看管，使用前必须分开。
10.1.4雷管不能放在接近电源的地方。
10.1.5测试时必须设立安全警示员。
10.1.6连接导线时工作人员不得正对着炮孔。
10.1.7连接导线、灌水的工作人员未撤离到安全位置启爆器不得充电，不得放炮。
10.1.8测试时接收器到掌子面段不得有其他无关人员。
10.1.9测试时保证隧洞内的通风和照明。
10.1.10钻孔完成后应采取措施保护，防止塌孔。
10.2爆破要求10.2.1遵守《爆破安全规程》的规定；10.2.2使用毫秒级无延迟电雷管（瞬发电雷管）；10.2.3炸药量应大于200m探测距离要求，一般50g～75g，最多不大于150g。
10.2.4应保证炸药与炮孔严密藕合。
所有炮孔必须采取堵孔和注水措施。
10.2.5在放炮之前应注意噪音监视，选择干扰幅度最小时放炮。
数据处理时选择合适的滤波窗口，尽可能的予以消除。
11 环保措施11.1避免炸药爆炸产生的有害气体和粉尘含量，减少对空气的污染，节约炸药等能源的消耗。
11.2及时清理垃圾，避免乱倒引起环境污染。
12 施工实例12.1工程概况及地质特征由中铁一局集团广州分公司承建的沪昆客运专线赵角湾2号隧道位于湖南省芷江县竹坪铺乡及土桥乡。
隧道起讫里程为DK376+119~DK380+075,全长3956m,为单洞双线隧道，最大埋深187.52m，隧道区为低山丘陵地貌。
此次TSP超前地质预报在赵角湾2号隧道出口进行,掌子面（DK379+892）地层岩性情况为：砂岩，弱风化，钙质胶结间泥质胶结，红褐色，青灰色，节理裂隙发育，岩体稍完整，右侧局部强风化，褐黄色，节理裂隙发育，岩体较破碎，层理近水平，偶有掉块现象，无基岩裂隙水。
围岩等级为Ⅲ级。
12.2施工情况12.2.1测点位置设置预报时掌子面位于DK379+892里程处，在DK379+945里程处布置预报接收孔，接收孔距掌子面53m。
TSP现场数据记录见附表1。
12.2.2测线测点布置在正洞右边墙（面向掌子面）的同一水平线上从外向里布置一个传感器钻孔和24个炮孔，传感器钻孔距第一个炮孔15m，炮孔间距1.5m，炮孔高度约1.5m，如图2所示。
12.2.3预报成果本次TSP检测实际激发20炮，数据采集记录均合格，可用于数据处理和解释。
经过专用软件对有效数据进行处理，通过对二维结果图（附图1）和设计资料的综合分析，主要存在问题的区段如下：表3 主要存在问题的区段12.2.4预报结论及建议1 预报结论表4 预报结论表DK379+749～+738Ⅲ级2 施工建议通过此次探测，在探测中DK379+888～+872、DK379+849～+842、DK379+782～+756、DK379+748～+744段节理裂隙较发育，岩石硬度降低，可能岩质软弱，岩体破碎；在DK379+873处、DK379+849～+842、DK379+818～+810、 DK379+804～+797、DK379+782～+767、DK379+748～+744段附近有可能发育地下水。
建议施工过程中对此段围岩严格施做加长炮孔探测，对不良地质段加强围岩支护，对地下水发育段做好防排水工作，以保证施工安全。
12.3工程结果评价采用TSP对前方地质情况进行超前预报，可进一步查清因前期地质勘察工作的局限而难以探查的、隐伏的重大地质问题，根据预报结果，及时改进施工方法，调整施工工艺，确定防灾预案，进而指导工程施工的顺利进行；地质预报可降低地质灾害发生的机率；通过开展施工地质工作，为变更设计提供地质依据；为编制竣工文件提供地质依据。
12.4施工附图图3 炮孔检查图4 炸药安装图5 检波器安装图6 数据接收附图1：2D 成果显示及岩石力学参数曲线附表1：TSP现场数据记录表附表2：围岩岩体物理力学参数表附图1 2D 成果显示及岩石力学参数曲线图附表1 TSP现场数据记录表附表2 围岩岩体物理力学参数表。
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牟元存，李星，高树全，王凯（中铁二院成都工程检测有限责任公司工程检测一所，四川成都610031）摘要：长大隧道无法绕避部分不良地质问题而面临着更为复杂的工程地质和水文地质环境，这对隧道施工过程中的防灾减灾和超前地质预报工作提出了更高要求。
采用隧道综合超前地质预报技术，通过二十余条铁路线的上百座高风险隧道（近2000km）超前地质预报实践，在总结经验教训的基础上，开展了隧道掌子面前方超前地质预报物探成套技术研究。
结合大量预报实践及课题中的TSP法正反演数值模拟预报效果测试情况进行阐述，对不同不良地质条件下的物探响应特征进行总结。
该研究成果对采用类似技术开展隧道超前地质预报的同类方法具有指导意义。
关键词：高速铁路；隧道超前地质预报；物探；TSP；正反演数值模拟中图分类号：U452文献标识码：A文章编号：1001-683X（2022）01-0045-06 DOI：10.19549/j.issn.1001-683x.2020.10.21.0450引言目前，我国铁路隧道超前地质预报技术体系包含的方法有地质调查法、物探法、钻探法和超前导坑法，其中物探法中又有地震波反射波法、地质雷达法、瞬变电磁法、激发极化法等。
由于各种物探方法有其优缺点和适用范围，针对不同的不良地质情况采用最优化的预报方法组合模式，能够事半功倍提高预报准确率［1-6］。
为此，在大量隧道超前地质预报工作实践的基础上，开展了隧道掌子面前方超前地质预报物探成套技术研究，基于TSP法结合大量的工程实践总结和数值模拟正反演情况进行阐述。
众所周知，TSP弹性波反射法属长距离预报的物探手段，一般当隧道开挖有60m左右空间时，可布置观测系统开展TSP法超前预报工作，在绝大多数环境下，其预报距离在100m以上。
采用该方法不仅能对断层破基金项目：中铁二院工程集团有限责任公司科技研究开发计划项目（12198008（12-14））第一作者：牟元存（1980—），男，高级工程师，硕士。
TSP超前地质预报实施要求-技术交底资料
超前地质预报现场实行规定一、TSP203隧道地质超前预报1、TSP203隧道地质超前预报布孔规定1）爆破孔24个：孔距1.5米，孔深1.5米；孔高（距地面）1－1.2米；倾角：向下10°－20°；孔径：38mm（不不不小于38mm）2）两个传感器孔：孔深2.0m（不不小于2.0m）；倾角：向上5°－10°；距地面高度：1－1.2 m；孔径：45－50 mm（不不不小于45 mm，不不小于50 mm）最终一种爆炸孔距传感器孔距离：17－20 m3）所需材料：起爆器一种（内装好干电池）；乳化炸药：3kg－4kg；瞬发电雷管30发；卷尺一把（5m钢卷尺和皮尺各一把）4）注意事项：●应采用瞬发电雷管和防水乳化炸药作震源之用；●必须满足TSP操作旳隧道开挖距离，接受器孔和炮孔应在同一平面上（图）；●激发时炮孔中灌水，保证足够旳激发能量在岩层传播以及减少震源带来旳干扰；●假如围岩较软，打孔后轻易塌孔，需做好护孔工作，如使用PVC管支护；●爆炸孔尽量不在电缆线一侧；●爆炸孔布在隧道旳左右侧均可；●最终一种爆破孔尽量靠近掌子面。
●爆破孔、传感器孔，布孔示意图如下：2、现场配合1）施工单位提前2-3天报计划，即告知第三方预报单位；第一次预报施工断面需进洞深55米以上，每次预报长度为100m 左右，两次预报反复搭接长度为10m 左右。
2）假如要做TSP203地质超前预报，则需在每次报计划开始，同步进行打孔，检测单位抵达现场即可开始预报工作。
3）现场需要1名跟班技术员，2名炮工和2名杂工配合第三方进行预报工作。
4）在进行超前地质预报工作时，应停止掌子面及其附近旳施工作业。
二、地质雷达隧道地质超前预报本次采用旳地质雷达为意大利生产旳RIS-K2型，天线使用中心频率为200MHz 和80MHz 旳两种低频屏蔽天线。
有效探测距离在完整灰岩地段不小于20m ，在岩溶发育地段根据雷达波形鉴定。
TSP与地质雷达综合超前地质预报及其工程应用
TSP与地质雷达综合超前地质预报及其工程应用摘要：该研究通过工程实例综合使用了TSP超前预报与地质雷达综合应用，介绍了超前地质预报中地质雷达的工作原理与应用方法、地质雷达布线方法以及雷达探测结果及TSP隧道超前地质预报中地震勘探的工作原理与应用方法。
结合二者在数据获取、处理等方面的优势，保证了隧道的安全快速施工。
关键词：TSP；地质雷达；隧道；超前地质预报0 引言近年来我国基础设施建设尤其是中西部地区公路和铁路建设高速发展。
其中，隧道工程由于其在道路建设中的重要性，进一步引起人们的重视。
为了满足隧道工程中安全性与施工进度，就要对隧道内的地质信息进行超前地质预报。
对于隧道施工中可能产生的安全性问题，超前地质预报能够分析所需的施工前方围岩与地层情况[1，2]。
争取在施工前掌握岩土体性质、状态等地质信息，为进一步的施工提出建议，防止在施工过程中发生涌水、岩爆等地质灾害，从而实现施工安全高效的进行。
隧道地震波法（tunnel seismic prediction，简称TSP）是隧道超前地质预报的重要方法[3，4]。
该方法通过高精度的接收仪器获取爆破所产生的地震波信号并通过计算机软件初步探查前方围岩性质、节理裂隙分布、及含水状况等；地质雷达法具有简单实用，精度较高，可用来查明断层破碎带、滑坡面、岩溶和土洞，适合在超前地质预报中进行短距离探测，根据处理后的雷达图像可以直观的得出工程所需的地质信息[5，6]。
1 隧道地震波法（TSP）与地质雷达预报原理（1）TSP预报原理周家山隧道预报采用瑞士安伯格公司生产的最新型号的TSP203 plus 隧道地质超前预报系统。
TSP测量系统是通过在掌子面后方一定距离内的钻孔中以微震爆破来发射信号的，爆破引发的地震波在岩体中以球面的形式向四周传播，其中一部分向隧道前方传播，经隧道前方的界面反射回来，反射信号经接受传感器转换成电信号并放大[3，4]。
从起爆到发射信号被接收的这段时间是与反射面的距离成比例的。
[PPT]TSP隧道超前地质预报
![[PPT]TSP隧道超前地质预报](https://360docs-1393072327.cos.ap-beijing.myqcloud.com/aa2fdb3d5a8102d276a22f52.webp)
正极性-红色 负极性-兰色
云南xx高速公路建设指挥部 云南xxxx无损检测站
TSP在云南xx高速公路隧道超前地质预报中的应用
TSP隧道超前地质预报工作流程
TSP数据采集
TSP数据处理
TSP成果解释 波的运动学特征 波的动力学特征
传播路径 速度
云南xx高速公路建设指挥部 云南xxxx无损检测站
TSP在云南xx高速公路隧道超前地质预报中的应用
通过TSPwin软件计算的岩石物理及力学参数
云南xx高速公路建设指挥部 云南xxxx无损检测站
TSP在云南xx高速公路隧道超前地质预报中的应用
● 关于TSP解释准则 ■正反射振幅表明硬岩层，负反射振幅表明软岩层。 ■若S波反射较P波强，则表明岩层饱含水。 ■Vp/Vs增加或泊松比突然增大，常常由于流体的存在而引起。 ■若Vp下降，则表明裂隙或孔隙度增加。
目前我们正在智能化方面进一步研究和开发该技术，更好地为 隧道施工服务。
云南xx高速公路建设指挥部 云南xxxx无损检测站
TSP在云南xx高速公路隧道超前地质预报中的应用
谢谢大家！
欢迎各位领导、专家 批评指正
云南xx高速公路建设指挥部 云南xxxx无损检测站
TSP在云南xx高速公路隧道超前地质预报中的应用
●实例分析之五—关于煌斑岩—
■
DFYK隧道下行线
K255+047～K255+197 TSP预报
预报位置
设计K255+040～ K255+270为煌斑岩 TSP预报 煌斑岩范围 K255+160～K255+228
K254+998 K255+197
TSP在超前地质预报中处理与解译的研究
此过程中，必须要对处理参数进行正确的设置，才能够 得到一个合理的结果。要想得到最准确的预报结果，必 须确保速度分析的结果准确合理，保证速度分析结果合 理可靠，还需要确保反射波提取的信号合理可靠，而影 响反射波提取的重要因素是带通滤波参数和品质因子 Q。 2.1 带通滤波
滤波的主要目的是将信号加以约束，使有用的信号 从噪声中分离出来。而 TSPwin 采用的是“巴特沃斯” 滤波，其特点是通频带内的频率响应曲线最大限度平坦， 没有起伏，可以避免任何信号的畸变，不会改变信号的 相位谱。对于滤波参数的确定，可在对数频谱图上大致 确定，有效信号与噪音的频谱特征完全不同。对比对数 频谱，有效信号的衰减一般情况下不会超过 30db，通常 以 25db 为有效信号的衰减底限。以初至波频率为中心， 向两端延伸，与对数谱衰减曲线相交的位置，可以设置
（1）反射系数 R 越大，反射振幅越大，反射界面 的波阻抗就越大。当 R ＞ 0 时，为正反射，此时地震波 为从软弱岩层向致密岩层传播；当 R ＜ 0 时，为负反射， 此时地震波为从致密岩层向软弱岩层传播。
（2）在各向异性介质中，地震波沿各个方向的速 度是不同的。而介质的各向异性对纵波的速度影响不大， 但对横波的影响很大，尤其是 SH 波。在裂隙发育带中， 介质表现出明显的各向异性，即在垂直裂隙走向和平行 裂隙走向的两个方向上，介质的横波传播速度有很大的 差异，因此根据纵波的分裂程度可以判断裂隙的方向。
1 TSP 基本原理 TSP 是地震反射波法的一种，采用了回声测量原理，
利用地震波在不均匀地质体中传播产生的反射波特性来 预报掌子面前方围岩的地质情况。在隧道边墙的岩体内 引爆少量炸药，便可产生地震波信号。信号在岩石中以 球面波前的形式传播，当岩石强度（波阻抗）的发生变化， 如破碎带或岩层变化，一部分信号发生反射，而其余信 号继续在岩体中传播。反射信号到达高灵敏度接收器的 时间可以测量，通过分析波在岩层中的传播速度，就可 以将反射信号的传播时间转换成距离（深度）。根据这 些信息，就可以确定岩性不连续的位置、与隧道轴的交 角及其到掌子面的距离。
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。
TSP在某隧道超前地质预报中的应用
排除面层渗水。
413 路基防护路基的防护工程是防治路基病害、保证路基稳定、改善环境景观、保护生态平衡的重要措施。
隧道接线段路基的防护及排水设计中充分考虑了绿化景观的要求,力求尽量做到与沿线的自然环境相协调。
根据路区的气候环境、工程地质和材料等选用适当的防护工程类型或采取综合措施,以保证路基的稳定。
同时为提高环境保护,更好的与周围自然环境相协调,减少圬工体积,在每种防护形式中均增大了植草绿化的面积,具体方案如下:(1)路堤边坡,当路基填土高度H ≤410m 时,边坡采用铺设三维土工网垫、液压喷播植草防护。
(2)路堑边坡,隧道黄岛端现状为丘陵郊区,隧道口挖方路段岩石边坡采用客土喷播绿化防护,其他土质边坡采用铺设三维土工网垫、液压喷播植草防护。
5 结束语海底隧道在我国的建设才刚刚起步,随着跨海交通采用隧道方式的优势越显突出和地下工程技术的发展,越来越多的海底隧道正在计划之中。
海底隧道恶劣的环境使得隧道路基路面结构的稳定性和耐久性问题给材料和隧道工程师提出了新的课题。
影响路基路面结构稳定性的因素是多方面的,涉及到所处环境、结构、材料、施工工艺和监测养护维修等,本文根据青岛胶州湾隧道的具体设计,提出一些保障路基路面结构长期稳定性的设计措施,旨在抛砖引玉,供类似工程参考。
参考文献[1] 王梦恕.对21世纪我国隧道工程建设的建议[J ].现代隧道技术,2001(1)[2] 中铁隧道勘测设计院有限公司.青岛胶州湾隧道施工图设计文件[R ].天津:中铁隧道勘测设计院有限公司,2008[3] 中华人民共和国交通部.公路隧道设计规范(JTG D70—2004)[S].北京:人民交通出版社,2004111[4] 中华人民共和国交通部.公路路基设计规范(JTG D50—2004)[S].北京:人民交通出版社,2004[5] 中华人民共和国交通部.公路沥青路面设计规范(J TG D50—2006)[S].北京:人民交通出版社,2006[6] 中铁大桥勘测设计院青岛胶州湾湾口海底隧道工程地质详勘报告(中间报告)[R ]武汉中铁大桥勘测设计院,6收稿日期:2010201212作者简介:张世杰(1981—),男,2005年毕业于石家庄经济学院土木工程专业,助理工程师。
TSP超前地质预报技术简报
渝湘高速公路H11标段平阳盖隧道右线出口TSP超前地质预报技术简报（预报里程：YK39+393~YK39+342 段一、任务依据及目的要求采用TSP200仪器对渝湘高速公路平阳盖隧道进行超前地质预报。
目的是探测隧道里程端YK39+393〜YK39+342段的地质情况。
二、TSP法原理简介TSP （Tunnel Seismic Prediction ahead ）法，即隧道前方地震预报法或超前地质预报法，它的基本原理如下：如图1所示（略，在隧道掌子面附近边墙一定范围内布置激发孔，通过在孔中人工激发地震波，所产生的地震波以球面波的形式在隧道围岩中传播，当围岩波阻抗发生变化时（例如遇岩溶、断层或岩层的分界面），一部分地震波将会被反射回来，另一部分地震波将会继续向前传播。
反射的地震波由高精度的接收器所接收并传递到主机形成地震波记录，图2（略对TSP200仪器采集的数据利用TSPwin软件进行处理，可以获得隧道掌子面前方的P波、SH波和SV波的时间剖面、深度偏移剖面、岩石的反射层位、物理力学参数、各反射层能量大小等中间成果资料，同时还可得到反射层的二维和三维空间分布，根据上述资料预报隧道掌子面前方的地质情况，如软弱岩层、断层、裂隙等不良地质体。
三、工程地质概况本段隧道埋深296〜357m。
出露地层为吴家坪组，岩性主要为含炭质灰岩夹灰岩、灰岩中中含较多隧石结核，其次是铝土岩、炭质页岩，灰岩属硬质岩，铝土岩及炭质页岩为软质岩。
灰岩Rb=64.7〜73.3MPa,含炭质灰岩Rb=23.2〜24.5MPa,岩层走向与洞轴线垂直，穿越平阳盖向斜轴部，受构造影响较重，岩层层间结合较差，岩体较完整，为镶嵌碎石状结构，拱部无支护时，易产生挤压变形及小坍塌。
该段位于向斜轴部，地下水较丰富，在向斜核部及与铝土岩接触带及岩溶发育带易产生大量突水、突泥，以管道形式为主；在其余部位以淋水及股状涌水为主。
因该段隧洞出露的P2c、P2w组是强〜中等富水透水岩组，且地处平阳盖向斜核部，地表岩溶洼地、落水洞发育，加之隧道段存在〃大水井一岩门口〃地下暗河，故在向斜核部P2c、P2w组灰岩出露区内地下水的汇集径流比较容易，并容易在隧道段深部形成强径流区，又由于拟建隧道北部是暗河的排泄区，隧道处于地下水强径流带与深部循环带之间（隧道高程最高440m）,暗河管道高于隧道，隧道一旦形成，很有可能遇到中等发育的岩溶充水洞隙，若这些洞隙与暗河相通，在高水头及强降雨时期，将可能导致隧道大量涌水或产生岩溶塌陷，同时还将导致该暗河补给区内的大部分地表水涌入隧道。
超前地质预报超前地质预报主要内容超前地质预报概述
超前地质预报超前地质预报主要内容超 前地质预报概述
1.1、TSP超前地质预报原理
数据采集时通过依次激发隧洞一边侧墙等间隔炮孔， 产生以波形式向周围方向的能量传递，从掌子面前方任一 波阻抗差异界面反射的信号及直达波信号将被2个三分量 检波器接收，该过程所需时间约1小时。然后利用TSPwin 软件处理可得P波和S波波场分布规律，最终显示掌子面前 方与隧道轴线相交的反射同相轴及其地质解译的二维或三 维成果图。由相应密度值，可算出预报区内岩体物理力学 参数，进而可划分该区围岩工程类别。
二、超前地质预报的具体方法及认识
技 术 人 员 隧 道 内 进 行 地 质 雷 达 探 测
超前地质预报超前地质预报主要内容超 前地质预报概述
二、超前地质预报的具体方法及认识
超 前 水 平 钻 探 场 景
超前地质预报超前地质预报主要内容超 前地质预报概述
二、超前地质预报的具体方法及认识
技 术 人 员 在 隧 道 量 测 水 压
其原理是向岩体中辐射一定频率的高频地震波当地震波遇到波阻抗分界面时将发生折射反射频谱特征也将发生变化通过探测反射信号接收频率为声波频段的地震波求得其传播特征后便可了解工作面前方的岩体特震源和检波器的布臵除离开开挖面对施工干扰较小外还因反射波位于直达波面波延续相位之外而不受干扰因此记录清晰信噪比高反射波同相轴明显
准确预报施工前方地质条件是隧道建设的迫切需要，是确 定工程对策、工程措施的关键，是工程施工安全的前提，是 控制和合理运用工程投资的重要因素。
因此，世界各国都把此类问题列入重点研究课题进行攻关。 我国自六、七十年代修建成昆铁路线时开始开展此项工作。 八十年代以来，特别是近几年，由于铁路基础建设大发展的 需要，铁路系统隧道施工超前地质预报技术得到了长足的发 展，尽管如此，还没有哪一种仪器和设备能解决所有的地质 问题，预报理论与技术仍需完善，仪器和设备仍需不断更新 改进，仍然属于边生产边科研性质的技术。
TSP超前预报现场测试、数据分析及结论
TSP超前预报现场测试、数据分析及结论1．现场测试2009年8月22日，椿树垭隧道进口开挖至K1535＋650 处。
2009年8月21日下午进口施工现场布置钻孔、钻制激发炮孔和接收器孔，22日上午进行现场数据采集工作。
接收器位置在K1536+702处，设在右侧洞壁处（面向工作面）。
炮孔与接收器孔的空间设计位置见表2。
数据采集时，采用X-Y-Z三分量同时接收，采样间隔62.5μs，记录长度450ms （7218采样数）。
激发地震波时，采用无爆炸延期的瞬发电雷管，防水乳化炸药（药卷包装，200克/卷），激发药量为50-67克/孔，起爆前注水封堵炮孔。
现场实际激发24炮，24炮参与数据处理，个别炮孔耦合不佳，产生一定的爆破噪声干扰，影响数据质量，对预报结果有一定影响。
2．处理结果解释与评估采集的数据采用TSPwin light2.1专用软件进行处理。
处理时，首先正确输入隧道及炮点和接收点的几何参数。
剔除质量差的记录道。
质量合格的地震道才用于数据处理和解释。
处理的最终成果包括P波、SH波、SV波的时间剖面、深度偏移剖面、提取的反射层、岩石物理力学参数，以及反射层二维分布等。
本次预报出解译结果见表3。
预报相应探测解译成果图见图4。
表3 椿树垭隧道进口段TSP超前地质预报解译成果表3．预报结论根据以上的探测和解译工作，可以得出如下几点结论：(1)在所预报范围内，围岩以Ⅳ级围岩为主，部分地段可达Ⅲ级，岩体完整、稳定性较差，弱风化白云岩、灰岩，节理裂隙发育，岩质坚硬，岩体破碎，易掉块，欠稳。
(2)探测范围内无大的断层破碎带、含水体等不良灾害体存在，仅局部发育小规模的构造破碎带，含少量裂隙水。
(3)推测K1536+599-589、K1536+563-552段构造破碎带较发育，注意谨慎施工。
(4)本次解译的岩溶裂隙破碎带位置、规模，可能受数据采集质量影响，与实际有所差异，具体位置和规模以现场实际开挖揭示为准。
(5)所给围岩级别仅供参考，实际情况应以现场实际开挖揭示为准。