理论教育 复杂地质条件隧洞超前地质预报技术的采集准备

复杂地质条件隧洞超前地质预报技术的采集准备

时间:2023-10-11 理论教育 版权反馈
【摘要】:在进行TSP测量前,应先进行踏勘,踏勘需确定以下内容:1)确定工区是否满足预报条件。图5.1-3TSP观测系统的布设2)炮孔:炮孔应根据设计的观测系统布置,数量为24个,有效炮孔数不应少于18个,直径为38mm,孔深通常为1.5m,垂直隧洞并向下倾斜10°~20°,高度应与接收孔一致,如图5.1-4所示。1)人员配备:TSP数据采集应至少配备技术员1名,爆破员1名、安全员1名,其他辅助人员3名。

复杂地质条件隧洞超前地质预报技术的采集准备

(1)在进行TSP测量前,应先进行踏勘,踏勘需确定以下内容:

1)确定工区是否满足预报条件。

2)收集并分析前期地质资料,尤其是预报范围的地质资料,初步确定预报范围内可能存在的不良地质缺陷。

3)初步确定炮孔及接收孔布设位置。

4)初步确定工区可能存在的干扰源,并在测试前制定消除或压制干扰源的措施及方案。

5)根据岩体质量,初步确定炸药用量。

6)应根据踏勘情况,编制单次预报技术方案。

(2)观测系统的设计。

1)断层带观测系统设计。如果探测范围内存在潜在的断层,在进行观测系统的设计时,需根据断层可能的产状设计观测系统,如果潜在的断层最先出现在隧洞的左边,在这种情况下,在面对掌子面的方向,炮点应布在隧洞的左侧。这样做的目的有利于地质反射信号的接收。如图5.1-1所示,如果布置在另外一侧,根据反射定律,不利于地质反射信号的接收。

图5.1-1 断层带观测系统布置示意图

2)岩溶地区观测系统设计。如果探测范围内存在潜在的岩溶,在进行观测系统的设计时,必须充分考虑岩溶发育的无规律性和随机性,在进行观测系统的设计时,一般要求在左右边墙都安装接收器。而炮孔一般选择在岩溶不发育的边墙,如图5.1-2所示。因为如果炮孔一侧边墙存在岩溶空腔,那么地震波在传播过程中必然要产生绕射,从而增加直达波的传播时间,降低直达波速度。而直达波的速度是后续处理的基础,它对后续处理中横波直达波速Vs、横波质量因子Qs岩石传播地震波能力参数Q的确定影响都很大,并会对最终的岩石特性和反射面特征确定产生较大误差。

图5.1-2 接收段存在岩溶破碎带观测系统布置示意图

3)涌水突泥的观测系统设计。隧洞涌水突泥常常是由于前方存在断层、破碎带、溶洞等不良地质体,这些不良地质体中充填大量的地下水和泥体,时常与地表水和暗河存在水力联系,其涌水突泥灾害源主要分为裂隙型、断层型、溶洞溶腔型和暗河型。

涌水突泥的观测系统设计应结合潜在风险,结合断层及岩溶地区的观测系统综合布置,如果隧洞地质条件极为复杂,可以在隧洞两侧均布置炮孔及接收孔,这样就可以对采集数据进行综合分析。

4)煤层瓦斯的观测系统设计。煤层瓦斯的观测系统应首先了解煤层的走向等基本地质信息,并根据这些信息,参照断层观测系统进行设计。

(3)观测系统的现场布置。观测系统的现场布置应按以下步骤进行:

1)测定掌子面处的里程;(www.daowen.com)

2)从掌子面后移大约55m,确定接收器的位置,接收器应尽量布置在岩体完整的地方;

3)接收器位置确定后,沿隧洞前进方向布置炮孔(炮孔编号沿隧洞方向建议按1~24号依次编号并在墙上进行标注),接收器孔到第一个炮孔之间的距离应在20m以内且不能小于15m;

4)炮点距一般为1.5m,特殊情况下可以小于1.5m但不能大于2m;

5)接收孔布置洞段附近不应有工业电缆尤其是变压器,因为如果布置在电缆或变压器附近,会使检波器感应到50Hz的电压,使TSP采集数据记录上形成50Hz的正弦波干扰。

观测系统布置如图5.1-3所示。

(4)造孔。

1)接收孔:接收孔应在左右墙垂直隧洞各布置一个,直径为42~45mm,孔深为1.85~1.95m,任何情况下不应超过2m,离地面高度大约1m,向上倾斜5°~10°,如图5.1-4(a)所示。

图5.1-3 TSP观测系统的布设

2)炮孔:炮孔应根据设计的观测系统布置,数量为24个,有效炮孔数不应少于18个,直径为38mm,孔深通常为1.5m(孔深不能小于0.8m,不宜大于2m),垂直隧洞并向下倾斜10°~20°,高度应与接收孔一致,如图5.1-4(b)所示。

3)对围岩较差的隧洞,应采用PVC管对接收孔和炮孔进行保护。

图5.1-4 接收孔与炮孔角度示意图

(5)其他。

1)人员配备:TSP数据采集应至少配备技术员1名(数据采集),爆破员1名、安全员1名,其他辅助人员3名。

2)设备配备:除TSP203设备本身配备的必要设备外,数据采集时还应该配备必要的灌水设备(为方便用水封堵炮孔),对讲机3个,2根2.5m长、直径20mm的PVC管,用于装配炸药。

3)震源的选择:准备满足要求的炸药量及瞬发电雷管,如TSP设备配有多功能触发器,可以使用毫秒管。

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