不同地质条件下的TSP响应特征研究及其应用

发布时间：2020-09-03 20:43

　　隧道工程修建的重点和难点之一是需要清楚隧道前方的不良地质条件。受自然地质条件的影响,围岩经常发生塌方,突涌水,涌泥沙等隧道病害。为了最大程度地减少隧道工程中出现的塌方,突涌水和突泥等隧道病害,为了详细地了解隧道前方的工程地质条件和水文地质条件,超前地质预报技术作为一门学科逐渐兴起,各种隧道地质超前预报方法应运而生。其中,TSP地震反射波法是近年来发展最快、应用最广泛、效果最明显的一种超前预报方法。这种方法的优点是预报范围比较广泛,预报的距离比较长,对隧道的施工干扰比较小,探测比较精确,这些优点是其他方法无可取代的。对不同地质条件下的TSP响应特征研究可以提高预报的准确性和可靠性,可以更加准确地辨别掌子面前方的不良地质条件,更加可靠地划分围岩的工程类别,可以进一步增加施工安全性,避免经济损失。除此之外,还可以建立一些不良地质条件下的TSP解译标志,这对工程应用非常具有指导意义。因此,对于不同地质条件下的TSP响应特征研究变得尤为重要。本文介绍了TSP隧道地质超前预报法的基础理论和基本原理、数值模拟基本原理、TSP隧道超前地质预报数据采集过程、TSP隧道地质超前预报的数据处理流程和注意事项,并且针对TSP隧道地质超前预报建立了断层和岩溶的模型,对模型进行了正演模拟,结合典型的工程实例,从正演模拟结果和工程实例中提取了断层和岩溶的TSP响应特征,建立了断层和岩溶的TSP解译标志。主要的研究内容和研究成果如下:(1)综合对比和分析了各种隧道超前地质预报的方法。TSP隧道地质超前预报法采用负视速度法原理,通过处理采集到的原始数据可以有效地探测隧道前方的不良地质条件,例如断层破碎带,岩溶等。(2)通过研究数值模拟,建立了一些断层和岩溶的模型,其中包括不同走向的断层,对其进行正演模拟,并将其结果进行反演,验证了其正确性。通过进行正演模拟可以得出地震波的波场快照和TSP地震记录,从其中可以很清楚地了解地震波在隧道中的传播规律和响应特征。(3)通过正演模拟得到的地震波场快照和TSP地震记录,最后结合大量的工程实例,对比分析得出了断层和岩溶的TSP响应特征,建立了一套关于断层和岩溶的TSP解译标志。(4)提出了一些关于提高原始数据采集质量的办法和解决单一物探方法的多解性和盲区的办法,并指出TSP地震反射波法对一些特殊的不良地质条件还无法做出精准的预报,例如高地应力地区,含气构造(瓦斯等),在这些方面还需要进一步的研究。
【学位单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U457
【部分图文】：

技术路线图,响应特征,岩石物理力学性质,整理归纳

具有指导意义。.3 论文的主要研究内容、技术路线和主要成果本文基于对 TSP 隧道超前地质预报的理论基础和技术原理的学习，深入了岩石物理力学性质参数之间的相互关系，TSP 与岩石物理力学性质参数的，对隧道模型进行了二维正演模拟研究，在二维正演模拟成功的基础上，又道空间模型进行了三维正演模拟研究。建立了断层和岩溶的模型，对各个模行了正演模拟，并将其结果进行反演，对比分析，验证了正演模拟的正确以实际隧道工程中的 TSP 探测为基础，对比和分析了不同地质条件下的 T响应特征，对工程实例处理后得到的结果与模拟结果相结合，通过对比分断层和岩溶的 TSP 响应特征进行整理归纳和分析，从而整理归纳出了 TSP同地质条件下的响应特征，从响应特征中建立了一套对常见不良地质条件（岩溶，断层及其破碎带等）的 TSP 解译标志。然后利用这套 TSP 解译标志决隧道工程中存在的关键问题。

示意图,工作原理,示意图,反射波

图 2-1 TSP 工作原理示意图.3 TSP 地震负视速度法原理TSP 隧道超前地质预报采用了地震波负视速度法的基本原理，具体如图示，当反射界面的倾角为 0°时，直达波和反射波的时距曲线如图 2-2-1，当界面的倾角为 20°时，直达波和反射波的时距曲线如图 2-2-2，当反射界面的为 50°时，直达波和反射波的时距曲线如图 2-2-3，当反射界面为竖直界面（为 90°）时，反射波的视速度方向和反射波原来的视速度方向在地震波形记呈现负视速度的关系，此时反射波的延长线与直达波延长线的交点位置就是界面的位置（如图 2-3）。（戴前伟，何刚，冯德山，2005）。

负视速度,球面波,地震波,波形记录

图 2-3 TSP 负视速度法波形记录在地震波以球面波的形式向周围扩散时，直接传至检波器被接收到的波波，已知直达波的传播距离和传播时间，则可以推算出地震波的波速11LvT=

【参考文献】