HSP206T超前地質預報儀
主要應用于TBM施工的隧道開挖掌子面超前地質預報,通過該系統(tǒng)能迅速判斷掌子面前方可能存在的巖性分界、斷層、巖體破碎帶、軟弱夾層、以及巖溶等不良地質體的規(guī)模、性質及延伸情況。
目前 HSP206T超前地質預報儀已發(fā)展為功能高度集成的一體機,在國內(nèi)外率先實現(xiàn)設備功能一體化。新的系統(tǒng)都帶有觸屏式采集操作平臺、自備供電電源的高度智能的一體機,攜帶和現(xiàn)場測試更加方便。儀器A/D變換精度16bit A/D,最小采樣間隔100ns,采集通道包括4通道和32通道等多種型號,分析軟件由多模塊組成,運用技術先進,運算能力強大,主要技術手段有:HSP等走時面式的導出;τ-P變換,包括τ-P正變換,τ-P域濾波和τ-P逆變換等;計算機反射自動作圖,達到反射面的自動描繪。軟件還著重進行了提高聲波記錄信噪比的處理,包括譜白噪反褶積處理,f-k濾波,τ-P濾波等,疊加偏移校正,相關分析及全波綜合處理等技術,并對巖體的粘彈性和各向異性進行有效校正,使預報結果更加準確。
該儀器相繼應用于錦屏水電站輸水工程、大伙房特長輸水隧洞TBM施工、陜西省寶雞太白縣引紅濟石水工隧洞TBM施工及南渝高速西秦嶺隧道TBM施工等工程中實施應用。
2004年開始參加遼寧省水利廳“TBM突破不良地質地段的地質超前預報及施工預案研究”課題,成功解決了利用TBM施工破巖振動作為HSP聲波反射法預報的激發(fā)信號的重大技術難題,成果通過中鐵總公司組織的評審,“預報技術達到國際先進水平”,獲中鐵總公司科學技術二等獎,總課題獲中國中鐵科學技術特等獎。
2007年又與北京振沖公司合作開展國家十一五科技支撐計劃科研項目“南水北調工程西線超長隧洞TBM施工關鍵技術問題研究—TBM施工地下水超前預報技術研究”,開展HSP地質預報技術應用于TBM施工地下水預測預報的研究。研究成果 “一種適合TBM施工的超前地質預報技術”于2010年正式獲國家發(fā)明專利。2100433B
隧道地質超前預報就是預判掌子面后方,開挖方向內(nèi)的圍巖狀況?,F(xiàn)今國內(nèi)常用的方法有地質法,電磁波法,地震波法等。地質法就是跟據(jù)總體的山體走向、地層結構預判隧道內(nèi)前方圍體狀況,這對地質工程師有較高要求。且判...
地質雷達法采用連續(xù)掃描電磁波反射曲線的疊加,利用電磁波在隧道掌子面前方巖體中的傳播、反射原理,根據(jù)測到的反射脈沖波走時計算反射界面距隧道施工掌子面的距離。地質雷達被認為是目前分辨率最高的地球物理方法,...
超前地質預報或隧道超前地質預報是在隧道開挖時,對掌子面前方的圍巖與地層情況做出超前預報。 地震法是當前隧道中長期超前預報的主流方法。它包括:HSP、TSP、TGP、TRT、TST、負視速度等各種...
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為提高超前地質預報的準確度,降低施工現(xiàn)場發(fā)生突發(fā)災害的概率,研究了如何根據(jù)不同的工程特性選用更為有效的超前預報方法.比較探討了TGP206和地質雷達兩種超前預報方法的基本探測原理,依托馬口排巖溶隧道ZK225+975~ZK225+875,K226+276~K226+251,ZK226+285~ZK226+260里程段為工程背景,介紹了TGP206和地質雷達探測馬口排隧道掌子面未施工段圍巖異常地質狀況的現(xiàn)場工作原理和方法,將超前預報結果與實際施工中的情況對比,驗證了兩種超前地質預報準確性,并通過比較TGP206和地質雷達在馬口排隧道超前地質預報中的優(yōu)缺點.
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復雜地質條件下的隧道施工中,如何探明地質情況,選擇合理開挖方案,關系到隧道施工的順利進行,超前地質預報的作用顯得尤為重要。本文結合隧道工程實例,介紹TGP206型地質超前預報系統(tǒng)的原理、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、成果解釋技術;通過與開挖后地質情況對比,檢驗預報結果的可信度;并提出實踐中遇到的一些問題,以供討論,為以后類似工程的開展提供經(jīng)驗。
“HSP206T型地質超前預報儀”是在其“ZGS1610-3型地質超前預報儀”的基礎上成功開發(fā)的一套全新軟硬件系統(tǒng),該系統(tǒng)全面豐富了地質超前預報所必須的技術要求。突出體現(xiàn)在地質超前預報儀普遍用于TBM掘進機施工,在刀盤或裸露巖壁上安裝信號檢波器,利用掘進機切割巖石所產(chǎn)生的聲波信號,直接在主控室采集數(shù)據(jù),是一種適用型的新型技術。它是目前唯一應用于雙護盾TBM施工階段的地質超前預報系統(tǒng),并且能實現(xiàn)實時地質超前預報。2100433B
隧洞施工超前預報的內(nèi)容一般包括:
①不良地質預報及災害地質預報:預報掌子面前方一定范圍內(nèi)有無突水、突泥、巖爆及有害氣體等,并查明其范圍、規(guī)模、性質,提出施工措施或建議;
②水文地質預報:預報洞內(nèi)突涌水量的大小及其變化規(guī)律,并評價其對環(huán)境地質、水文地質的影響;
③斷層及其破碎帶的預報:預報斷層的位置、寬度、產(chǎn)狀、性質、填充物的狀態(tài),是否為充水斷層,并判斷其穩(wěn)定程度,提出施工對策;
④圍巖類別及其穩(wěn)定性預報:預報掌子面前方的圍巖類別與設計是否吻合,并判斷其穩(wěn)定性,隨時提供修改設計、調整支護類型、確定二次襯砌時間的建議等;
⑤預測隧洞內(nèi)有害氣體含量、成分及動態(tài)變化;
開挖前對地質情況的了解,對于隧洞建設有著十分重要的作用。通過超前預報,及時發(fā)現(xiàn)異常情況,預報掌子面前方不良地質體的位置、產(chǎn)狀及其圍巖結構的完整性與含水的可能性,為正確選擇開挖斷面、支護設計參數(shù)和優(yōu)化施工方案提供依據(jù),并為預防隧洞涌水、突泥、突氣等可能形成的災害性事故及時提供信息,使工程單位提前做好施工準備,保證施工安全,同時還可節(jié)約大量資金。所以隧洞超前預報對于安全科學施工、提高施工效率、縮短施工周期、避免事故損失、節(jié)約投資等具有重大的社會效益和經(jīng)濟效益。超前地質預報應達到下列目的:
1、進一步查清隧道開挖工作面前方的工程地質和水文地質條件,指導工程施工的順利進行。
2、降低地質災害發(fā)生的幾率和危害程度。
3、為優(yōu)化工程設計提供地質依據(jù)。
4、為編制竣工文件提供地質資料。