TSP技术在青岛地铁隧道超前地质预报中的可行性研究
发布时间：2021-08-01 01:56
青岛地铁3号线均为地下线，长约24.9km，，设22座车站，总体呈“西-东-北-西”走向横穿青岛市区。地铁隧洞洞顶埋深小于30m，沿线地层变化较大，地质灾害体发育。为保证施工安全，开挖过程全程利用隧道地震波法（TSP）和探地雷达法（GPR）实现地质超前地质预报，本文主要研究TSP法超前地质预报。TSP（Tunnel Seismic Prediction）是以地震波反射理论为基础，结合地质勘察资料、现场施工资料，对记录的反射波信号进行分析，判断掌子面前方100-150m范围内不良地质体发育位置、空间范围及产状的技术。当前该技术已成为隧道超前预报的常用方法。但由于不同应用隧道施工工艺、地质环境不同，其观测方法、数据处理、解译标准并未统一。本文以青岛地铁3号线为例，阐述了TSP技术用于浅埋隧道超前地质预报的基本原理、现场观测、数据处理和解译分析的过程。特别分析了地面反射对采集信号的影响和消除方法，总结了TSP技术在青岛地铁超前地质预报中的准确度和误报原因。研究主要取得以下进展：（1）隧道施工过程中伴随其他干扰波，例如声波、工业电干扰波、面波，会影响数据质量，降低信噪比。对于类似于青岛地铁的浅...
【文章来源】：中国海洋大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
线路地理位置示意图
.1 TSP 技术探测原理TSP 超前地质预报建立在弹性波理论之上，在隧道一侧边墙平行布设 24孔，在孔中放置 50g 乳化炸药激发地震波，当遇到波阻抗界面时，一部分地反射回来被高灵敏度的三分量检波器接收，形成三分量地震记录，另一部分岩体向前继续传播。地震波传播时间与掌子面前方反射界面距离成有关，信号强弱与反射界面性差异大小有关，反射界面两侧岩性差异越大，反射信号越强，反之则小；方岩体出现不连续面、构造破碎带等不良地质体，其反射信号能量较强。通震勘探采用单点放炮多个检波器同时接受的布设方式，隧道超前地质预报为检波器一致性，根据炮检互换原理，通常只用一个三分量检波器，采用“多发、一点接收”测量方法。TSP 超前预报一般探测掌子面前方 100 -150 m 的情况。其原理如图 3-1 所示。
表 3-1 主机性能指标指标 参数 性能指标 参数 频带 5Hz-50kHz 增益 A/D 转换 ΔΣ24bit 采样率 6k 动态范围 144dB 道间抑制发、外触发 记录格式 CSP备：速度型三分量传感器、三分量传感器驳接。主要性能指标：分量探头 灵敏度：300mv/cm/sHz 体积/重量：φ47×190mm/0.设备：通过触发线将主机与雷管联系在一起，主示为 TSP 三部分仪器设备图。
【参考文献】：
期刊论文
[1]τ-p变换在隧道反射地震超前预报波场分离中应用的数值模拟研究[J]. 王朝令,刘争平. 地球物理学进展. 2012(05)
[2]TST技术在岩溶地区隧道超前预报中的应用[J]. 肖启航,谢朝娟. 岩土力学. 2012(05)
[3]TSP超前地质预报及其在地铁施工中的应用[J]. 杨昆鹏,张志强,高雪涛,刘海龙,周浩. 中国科技信息. 2011(15)
[4]TSP超前地质预报方法在隧道工程中的应用研究[J]. 郭彦刚,白运,郝霁昊. 甘肃地质. 2011(01)
[5]联合速度建模及其在反射波法隧道超前预报中的应用(英文)[J]. 巩向博,韩立国,牛建军,张晓培,王德利,杜立志. Applied Geophysics. 2010(03)
[6]频域奇异值分解（SVD）地震波场去噪[J]. 沈鸿雁,李庆春. 石油地球物理勘探. 2010(02)
[7]地震视负速度法在隧道超前地质预报中的应用[J]. 杨耀. 工程地球物理学报. 2009(06)
[8]TSP超前地质预报异常地震波信号[J]. 原小帅,张庆松,许振浩,高阳. 山东大学学报(工学版). 2009(04)
[9]地震勘探中的去噪技术新进展[J]. 张孝珍,董汉强,侯国文,李建国,侯波. 勘探地球物理进展. 2009(03)
[10]TGP隧道地震波预报系统与技术[J]. 刘云祯. 物探与化探. 2009(02)
博士论文
[1]隧道施工地质地震波法超前探测技术研究[D]. 杜立志.吉林大学 2008
硕士论文
[1]探地雷达技术在青岛地铁隧道超前地质预报中的应用研究[D]. 孙计同.中国海洋大学 2012
[2]TSP在隧道超前预报中的研究与应用[D]. 吕志强.成都理工大学 2011
[3]基于角度域共成像点道集的偏移速度分析[D]. 朱莉.中国石油大学 2009
[4]马麓箐隧道岩溶超前地质预测预报研究[D]. 汪昌柱.上海交通大学 2009
[5]基于小波变换的地震信号去噪方法研究与应用[D]. 周怀来.成都理工大学 2006
本文编号：3314610
【文章来源】：中国海洋大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
线路地理位置示意图
.1 TSP 技术探测原理TSP 超前地质预报建立在弹性波理论之上，在隧道一侧边墙平行布设 24孔，在孔中放置 50g 乳化炸药激发地震波，当遇到波阻抗界面时，一部分地反射回来被高灵敏度的三分量检波器接收，形成三分量地震记录，另一部分岩体向前继续传播。地震波传播时间与掌子面前方反射界面距离成有关，信号强弱与反射界面性差异大小有关，反射界面两侧岩性差异越大，反射信号越强，反之则小；方岩体出现不连续面、构造破碎带等不良地质体，其反射信号能量较强。通震勘探采用单点放炮多个检波器同时接受的布设方式，隧道超前地质预报为检波器一致性，根据炮检互换原理，通常只用一个三分量检波器，采用“多发、一点接收”测量方法。TSP 超前预报一般探测掌子面前方 100 -150 m 的情况。其原理如图 3-1 所示。
表 3-1 主机性能指标指标 参数 性能指标 参数 频带 5Hz-50kHz 增益 A/D 转换 ΔΣ24bit 采样率 6k 动态范围 144dB 道间抑制发、外触发 记录格式 CSP备：速度型三分量传感器、三分量传感器驳接。主要性能指标：分量探头 灵敏度：300mv/cm/sHz 体积/重量：φ47×190mm/0.设备：通过触发线将主机与雷管联系在一起，主示为 TSP 三部分仪器设备图。
【参考文献】：
期刊论文
[1]τ-p变换在隧道反射地震超前预报波场分离中应用的数值模拟研究[J]. 王朝令,刘争平. 地球物理学进展. 2012(05)
[2]TST技术在岩溶地区隧道超前预报中的应用[J]. 肖启航,谢朝娟. 岩土力学. 2012(05)
[3]TSP超前地质预报及其在地铁施工中的应用[J]. 杨昆鹏,张志强,高雪涛,刘海龙,周浩. 中国科技信息. 2011(15)
[4]TSP超前地质预报方法在隧道工程中的应用研究[J]. 郭彦刚,白运,郝霁昊. 甘肃地质. 2011(01)
[5]联合速度建模及其在反射波法隧道超前预报中的应用(英文)[J]. 巩向博,韩立国,牛建军,张晓培,王德利,杜立志. Applied Geophysics. 2010(03)
[6]频域奇异值分解（SVD）地震波场去噪[J]. 沈鸿雁,李庆春. 石油地球物理勘探. 2010(02)
[7]地震视负速度法在隧道超前地质预报中的应用[J]. 杨耀. 工程地球物理学报. 2009(06)
[8]TSP超前地质预报异常地震波信号[J]. 原小帅,张庆松,许振浩,高阳. 山东大学学报(工学版). 2009(04)
[9]地震勘探中的去噪技术新进展[J]. 张孝珍,董汉强,侯国文,李建国,侯波. 勘探地球物理进展. 2009(03)
[10]TGP隧道地震波预报系统与技术[J]. 刘云祯. 物探与化探. 2009(02)
博士论文
[1]隧道施工地质地震波法超前探测技术研究[D]. 杜立志.吉林大学 2008
硕士论文
[1]探地雷达技术在青岛地铁隧道超前地质预报中的应用研究[D]. 孙计同.中国海洋大学 2012
[2]TSP在隧道超前预报中的研究与应用[D]. 吕志强.成都理工大学 2011
[3]基于角度域共成像点道集的偏移速度分析[D]. 朱莉.中国石油大学 2009
[4]马麓箐隧道岩溶超前地质预测预报研究[D]. 汪昌柱.上海交通大学 2009
[5]基于小波变换的地震信号去噪方法研究与应用[D]. 周怀来.成都理工大学 2006
本文编号：3314610
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