隧道地质超前预报

隧道超前地质预报

导言

一、超前地质预报目的

超前地质预报是在复杂的地质情况下，为防止工程安全事故发生，保证施工生产安全的一门新兴技术。它是根据隧道所在岩体的有关勘探资料、施工过程中采用的物理探测、地质预测、钻孔探测等结果，运用相应的地质理论和灾害发生规律对这些资料进行分析、研究，从而对施工掌子面前方岩体情况及成灾可能性做出预报，及时调整施工方法并采取相应的技术措施，保证施工生产的安全。超前地质预报是隧道信息化的重要组成部分，是施工阶段正常的施工工序。目前国内外地质勘察的精度都满足不了施工过程中对不良地质情况的准确预见，因此造成了许多重大地质灾难。 二、国内外的超前预报技术发展

国内外的超前预报技术是一个不断发展的过程。超前预报技术的研究始于上世纪80年代末，主要方法是地质预测。90年代初国内外开始物探方法超前预报研究。如瑞士研究开发的TSP技术，中国铁道部开展立项的‘隧道开挖工作面前方不良地质预报’科研课题。课题中同时开展了陆地声纳、负视速度法、HSP水平剖面法和地质雷达的超前预报研究。21世纪初美国NSA公司开发出TRT技术，并开始在欧洲作为咨询工具应用。 2008年TRT技术以TRT6000检测系统开始引进中国。2006年国内出现了模仿TSP技术的TGP超前预报技术。近年来国内开发出了利用地震仪及相关检测元器件，

配合专门开发的采集分析软件组成的TST隧道地质超前预报系统。TST技术(TunnelSeismicTomography)是隧道地震CT成像技术的简称，其基本原理是逆散射成像技术。TST地质超前预报技术适用于高速公路、铁路的隧道、煤矿井下、输水隧洞、地铁等地下工程的地质超前预报。TST有多种观测方式，也可用于边坡和场地的工程地质结构勘察。TST地质超前预报技术具有如下优点： TST隧道超前预报技术是国内外唯一的实现了地下三维波场识别与分离的超前预报技术，有效消除侧向波和面波干扰，保证成像的真实性； TST是唯一的实现了围岩波速精确分析的超前预报技术，保证构造定位的精确性；TST是建立在逆散射成像原理基础上的超前预报技术，与传统的反射地震技术相比具有更高的分辨率。同时运用了地震波的运动学和动力学信息，不但可精确确定地质构造的位置，同时获得围岩力学性状的空间变化；TST采用独特专业设计的观测方式，保证观测数据同时满足围岩波速分析、三维波场分离和方向滤波的需要。

三、隧道地质超前预报方法分类 1. 地质预测法

地质预测法分析预报是隧道超前预报中的一项基本方法，地质分析方法细分的种类很多，常见的有：常规地质法（包括地质素描法、地层分界线及构造线地下和地表相关性分析法、地质作图法、数码成像、技术位移向量分析法等）；超前导坑预报法（包括平行导坑法、正洞导坑法）；超前钻探预报法（包括深孔水平钻探、加深炮孔

探测及孔内摄影）。其中，常规地质法的优点是不干扰施工，设备简单，出结果快，预报效果较好，而且为整个隧道提供详细的地质资料；缺点是对于隧道前方未开挖的不良地质容易漏报。超前导坑预报法中的正洞导坑法是在隧道正洞中某个部位开挖一个断面较小的导坑以探明地质情况的方法。该方法较平行导坑法更直接、更准确。正洞导坑可作为隧道施工工法的一种，既开挖了隧道又探明了地质情况。超前钻探法可以直观反映掌子面前方基本地质情况，是施工预报最有效方法之一，对岩体完整性、地下水和垂直隧洞轴线的地质结构面等预报效果较好，但需占用较长的施工作业时间，费用高，所以只适用于针对某些重点疑难问题的预报。 2.物探法

地球物理勘查探测简称物探．是地球物理学的一个分支。它是以物理学理论为基础，以地球为主要调查研究对象；具有快速、遥测、信息量大等特点，较易吸收现代科学技术，是深部地质调查的基本方法，也是矿产资源勘查、评价不可缺少的手段。基于物理学的原理、方法和观测技术，物探方法一般划分为：磁法、重力法、电法（含电磁法）．弹性波法（含地震法和声波法）．核法（放射性法）、热法（地温法）、测井等7大类。目前国内外超前地质预报所采用的物探方法包括：地震波反射法、声波反射法、地质雷达、红外探测、跨孔CT、高分辨率电法、声监测法、电测法、核磁共震法、陆地声纳法、TRT真地震反射成像技术、水平声波剖面法(HSP)、TSP超前预报技术、地震负视速度法、TGP超前预报技术、

TST超前预报技术等。 3．综合超前预报分级

综合超前预报就是将地质预测法和物探法相结合形成较完善的超前预报系统。根据不同的地质风险等级，制定、采取相应的超前地质预报方法。其方法的选择做到六结合的原则，即地表和洞内相结合；长距离和近距离相结合；宏观控制和微观探测相结合；构造探测和水探测相结合；地质法、物探法和钻探法相结合；定性和定量相结合。 A级预报：采用地质素描、隧道地震超前预报仪、TSP、单点声波反射仪、HSP、地质雷达、红外探水、超前水平钻探等手段综合预测。首先以长距离TSP和一种或几种短距离物探方法相结合进行预测同时进行多孔超前钻探探查。局部复杂地段开展多种短距离物探探测等多种方法综合预测；

B级预报:采用地质素描、TSP、辅以红外探水、地质雷达、进行必要的单孔超前水平钻。当发现局部地段较复杂时，则按A级要求实施；

C级预报：以地质素描为主，对重要的地质层界面、断层或物探异常可采用TSP进行探明，必要时红外探水和单孔超前钻探。D 级预报：采用地质素描。

任务一 地质预测法在隧道超前地质预报中的重点应用

一、地质素描

1. 准备工作: 熟悉了解已有勘察资料掌握掌子面所处地段的地层岩性、构造特征、不良地质及水文地质特征；熟悉了解其他预报手段

探测成果；分析判断掌子面所处地段工程地质与水文地质特征可能出现的差异与勘察成果比较；准备好洞内素描所需要的工具包、罗盘、地质锤、笔记本、数码相机等；

外业

2、现场素描：现场素描应对掌子面及掌子面附近开挖段进行详细观察。首先从岩性、岩体完整性、出水量大小等方面进行大范围、前后左右对比，宏观把握地层岩性等的变化。对于地层颜色、软硬程度、节理裂隙发育状况、出水量与周围岩体发生明显差异的部位进行重点详细观察，通过手触、锤击、采集样本详细观察查明差异的性质，分析造成差异的原因。地质素描应记录以下信息：⑷⑸ ⑴工程地质信息： ① 地层岩性：描述地层时代、岩性、产状、层间结合程度、风化程度等。 ② 地质构造：描述褶皱、断层、节理裂隙特征等。断层的发育位置、产状、性质、破碎带的宽度、物质成分、含水情况以及与隧道的关系

褶皱的性质、形态、地层的完整

程度等节理裂隙的组数、产状、间距、充填物、延伸长度、张开度及节理面特征分析组合特征、判断岩体完整程度。节理裂隙的描述首先应根据其产状特征进行分组归类，一般产状差异不大的节理应划分为一组。对于成组出现的节理，应示意性地标示在图纸上，图纸采用的节理倾角应为换算的视倾角，标注的产状为真实产状。图示节理间距应能表明其真实发育程度，即不同发育程度的节理组，在图纸上显示节理间距应不同。对于零星发育的节理应作为随机节理描述

贯通性好、对岩体稳定性影响大的随机节理，包括岩脉

并按其实际出露位置标示在图纸上。 ③ 岩溶：描述岩

应重点描述

溶规模、形态、位置、所属地层和构造部位、充填物成分、状态以及岩溶展布的空间关系。

④ 特殊地层：煤层、沥青层、含膏盐层、膨胀岩和含黄铁矿层应单独描述。⑤ 人为坑洞：正在使用或废弃的各种坑道和洞穴的分布位置及其与隧道的空间关系。 ⑥ 地应力：包括高地应力显示性标志及其发生部位，如岩爆、软弱夹层挤出、探孔饼状岩心等现象。 ⑦ 塌方：应记录塌方部位、方式与规模及其随时间的变化特征，并分析产生塌方的地质原因及其对继续掘进的影响。 ⑧ 有害气体及放射性危害源存在情况。

⑵水文地质信息：出水段落及范围、出水形态及出水量大小

渗

水、滴水、滴水成线、股水、涌水、暗河。必要时进行地表相关气象、水文观测，判断洞内涌水与地表径流、降雨的关系。

⑶影像信息：隧道内重要的和具代表性的地质现象应进行摄影或录像。

3．分析判断：根据现场素描获得的地质信息，依据工程地质现象发生的一般规律、地质前兆、结合勘察资料、其他预报手段成果进行综合分析判断，预测预报前方工程地质条件，对于可能发生重大地质异常的地段，提出进行进一步核实预报的措施手段。

断层破碎带的集中主要临近前兆：① 节理组数的急剧增加。临近断层破碎带时节理组数可多达6至12组；② 临近断层破碎带时出现牵引褶曲或牵引褶皱；③ 临近断层破碎带时，有时会出现由弧形节理组成的小型施卷构造或反倾节理；④ 临近断层破碎带时，

一般岩石强度都明显降低；⑤ 逆断层为主的断层破碎带附近会出现压裂岩和碎裂岩(多数情况下出现夹泥或铁锈染压裂岩、碎裂岩)平移断层为主的断层破碎带附近会出现以11节理为代表的节理密度明显增加。

大规模塌方的临近前兆主要有：

① 顶板岩石开裂裂缝旁有岩粉喷出或洞内无故尘土飞扬； ② 支撑拱架变形或发生声响； ③ 拱顶岩石掉块或裂缝逐渐扩大； ④ 干燥围岩突然涌水等； 煤与瓦斯突出的临近前兆有：① 掌子面岩层发生鼓裂； ② 瓦斯含量突然增大或忽高忽低； ③ 工作面有移动感；

④ 工作面发出瓦斯强涌出的嘶嘶声，同时带有煤尘； ⑤ 工作面附近4.提交资料

地质信息应在现场根据实际情况翔实记录并经整理后反映在规定的表格、图纸上。 具体提交资料如下：

① 开挖工作面地质素描记录表； ② 隧道地质展视图并预报项目部完成；

③ 前方工程地质条件与水文地质条件的评价及进一步采取预测、预

时常听到沉雷声或闷雷声。

报方法的建议，预报项目部完成。 二、超前钻探预报法

在隧道超前预报中，对设计勘察和物探法超前预报所提供的资料中，围岩变化异常段或富含水区域段，通过超前水平钻探进一步确定断层的位置、破碎带的宽度、富水情况，以及确定岩溶的发育情况，包括溶洞的位置、大小、充填情况等，取得最直接的依据是行之有效的预报方法。在实际施工中，根据综合超前预报分级，对要求的地段进行超前钻探预报。 超前地质钻探施工 • 超前地质钻孔布置

超前水平钻孔每个掌子面一般布置3个孔，掌子面起拱线高度上水平布置1个钻孔一个孔，掌子面边墙中间高度上水平布置个孔，连续钻探每循环孔深为30m，钻孔直径为φ75，以满足钻探取芯试样和孔内摄像的要求。 • 超前钻探过程记录

超前钻探过程中必须做好钻探记录，包括钻孔位置、开孔时间、终孔时间、孔深、钻进压力、钻进速度随钻孔深度变化情况、冲洗液颜色、气味和流量变化等。同时要对岩芯、岩粉进行鉴定以判定岩石名称，选择岩性发生变化前后的岩芯保存并提供给实验部门进行相关试验。 ③钻探工序

钻孔前应按掌子面钻孔布置图要求，对孔位进行精确测量并定

位。检查钻机开钻所需要的动力电源、供风、供水管路等是否满足要求。然后对正孔位固定钻机，将钻具前端对准开挖工作面上的孔位，调整钻机准确定位后将钻机牢靠固定。开孔后安装孔口管，孔口管必须安设牢固。钻孔过程中严格按照规范要求进行钻探和取样并做好现场记录。当达到地质勘查或物探要求的深度后，经现场技术人员确认签收后方可停止钻孔。 ④ 信息整理

综合设计部门所提供的勘测资料以及物探所获得的资料，对钻探过程记录进行综合分析并做出相应结论，与所提供的资料作对比，从而对隧道内可能发生的灾害采取预防措施。

任务二 物探法在隧道超前预报中的重点应用

TSP203隧道地质超前预报系统

TSP203系统是瑞士Amberg工程技术公司最新研制并拥有专利的隧道地质超前预报探测系统。TSP探测方法自从1994年应用于地下建筑市场以来，已在世界各地成功地进行了800多次探测。对大多数岩石地层，该方法都可探测掌子面前方100m范围内的地质情况，在硬岩可达到200m。地震波数据采集对隧道掘进工作影响很小，甚至可不影响。该系统从数据采集、处理和成果评估高度智能化,相对于其他地质超前预报手段具有适用范围广、预报距离长、对施工干扰小、提交资料及时、预报费用更低等优点。目前,在我国的隧道建设中被广泛引进和使用。 1.TSP203系统探测原理

地震波在指定的震源点（通常在隧道的左边墙或右边墙，大约24个炮点布成一条直线）用小量炸药激发产生。地震波在岩石中以球面波形式传播。当地震波遇到岩石物性界面(即波阻抗差异界面，例如断层、岩石破碎带和岩性变化等)时，一部分地震信号反射回来，一部分信号透射进入前方介质。反射的地震信号将被高灵敏度的地震检波器接收。反射信号的传播时间和反射界面的距离成正比，故而能提供一种直接的测量。反射信号的传播速度、延迟时间、波形、强度和方向是与相应的不良地质体的性质和分布状况紧密相关的。在一定间隔距离内连续多次采用上述方法，可以得到前方地层的地质力学参数，如杨氏模量和横向变形系数等。

采用微型爆破引发的地震信号分别沿不同的途径以直达波和反射波的形式到达传感器,与直达波相比,反射波需要的传播时间较长。TSP203系统由测得的从震源直接到达传感器的纵波传播时间换算成地震波传播速度:

Vp= 式中:X1———爆破孔到传感器的距离,m;

T1———直达波的传播时间。

在已知地震波的传播速度下,就可以通过测得的反射波传播时间推导出反射界面与接受传感器的距离以及在隧道断面的距离。其理论公式为: T2= = 式中:T2———反射波传播时间; X2———爆破孔与反射界面的距离; X3———传感器与反射界面的距离。

地震反射波的振幅与反射界面的发射系数有关。在简单情况下,当平面简谐波垂直入射到平面反射面上时,其上的反射波振幅和透射波振幅分别为:==r =

式中:Ai———入射波振幅;Ar,At———反射波和透射波振幅;v1,v2———反射界面两侧介质的速度;ρ1,ρ2———反射界面两侧介质的密度;r———界面的反射系数。

当入射波振幅Ai一定时,反射波振幅Ar与反射系数成r正比。而反射系数与反射界面两侧介质的波阻抗(ρv)有关,且主要由界面两侧介质的波阻抗差决定。波阻抗差的绝对值越大,则反射波振幅Ar就越大。当介质2的波阻抗大于介质1的波阻抗,即地震波从较为疏松的介质传播到较为致密的介质时,反射系数r>0,此时,反射波振幅和入射波振幅的符号相同。发射波和入射波具有相同的极性。反之如果地震波从较为致密的介质传播到较为疏松的介质,即时,反射系数r<0,此时反射波振幅和入射波振幅符号相反,因此反射波和入射波的极性是相反的。从而清楚的判断地质体性质的变化。

TSP测量系统中采用高灵敏度的具有良好三维动态响应特性的传感器和24位的A/D转换器保证该测量系统具有很宽的地震波的记录范围,从而可以预报很大范围内的地质条件。 2.TSP203系统配置 TSP203系统配置如下图：

图1 TSP203系统仪器配置图

图中：①数据采集控制器；②松下笔记本电脑；③接受传感器箱；④信号接收传感器；⑤配件箱；⑥、⑧数据采集控制器与信号接收传感器之间连接电缆；⑦起爆电缆；⑨控制触发器；⑩倾角量测器；⑪数据采集控制器充电器；⑫松下笔记本电脑电源；⑬接受传感器套管安装工具；⑭随机光盘；⑮说明书；⑯接受传感器套管。

图2 炮孔及接收器安装孔布置说明图

3. TSP203系统现场检测

3.1 炮孔布置及信号接受传感器安装孔布置

沿隧道左（或右）壁据掌子面最近处开始向洞口方向布设炮孔，炮孔间距1~1.5米，炮孔高度为距参考点垂直距离0.8~1米,孔深1.5米，向下倾斜10~20度，孔径为Ф45mm，在同一条水平线上排列。最后一个炮孔向洞口方向距离信号接受传感器安装孔距离为20米，安装孔深2米，向下或向上倾斜（视情况而定）10~20度，孔径为Ф45mm。如图2所示，地震波通过在平面上布置震源断面（炮眼排成一行）获取数据，而震源断面布置在隧道左壁还是右壁是根据岩层边界的走向而定。图中举例说明了因可能的断层面首先从左侧（面向掌子面方向）侵入隧道，故选择了左侧壁布置炮孔。炮孔和接受器安装孔打钻完成后，应在孔内放置PVC塑料管，管径为Ф42mm，管长度与孔深相适应，以防止塌孔，同时也便于放置起爆炸药卷和雷管。

3.2 对炸药及雷管的要求及制作安放程序

①炸药需采用乳化炸药，雷管需采用瞬发电雷管；

②必须将雷管电线两端头扭接在一起形成雷管短路状态，再将雷管插入炸药卷内并用雷管线与炸药卷搭扣捆绑牢固，做成起爆炸药卷；

③当使用硝铵粉末炸药时，起爆炸药卷应用塑料袋包裹严实以防漏水而导致炸药失效。

④使用雷管之前，应对雷管电阻值进行测试（电雷管起爆器之上大都有电阻值测试端钮），选择电阻值基本一致（误差在0.1欧姆）的雷管作为本次检测使用雷管；

⑤安放起爆炸药卷时，操作人员应站在炮孔侧面，沿着PVC塑料管用炮棍将炸药卷缓缓送入炮孔底部，用炮棍顶住炸药卷轻轻抽拔出PVC塑料管。用水管向炮孔缓缓注满水（最好是在雷管电线与起爆连接线连接好引爆前注水）；

⑥在整个炸药卷制作、安放起爆炸药卷以及炮孔连线过程，均需由持有爆破上岗证的施工人员操作。

3.3 TSP203系统现场检测时接收器安装及各信号线的连接

①检测人员携带仪器设备及安装套管等材料进入现场。将仪器开箱取出各种连接线并放置在数据采集控制器附近干燥地方。将厂家附带的的套管环氧树脂类锚固剂放入安装孔内（一般放三卷锚固剂足够），用电钻通过套管安装工具与套管连接，徐徐将套管送入安装孔底，利用扳手等工具将套管方位调正（即套管内径有凹槽的面朝上），等待锚固剂发挥作用。

②将接收传感器前端探头上有一黑色圆形磁铁面朝向掌子面方向，其

图4 接收传感器连接

上端面上有一凸起长条，当探头进入套管时凸起长条与套管凹槽相吻合，保证了探头垂直进入套管（即黑色圆形磁铁面朝向掌子面方向），顺序连接接收器连接件，直至将接收器探头送入套管底部（见图4）。

③将两条接收器信号线（线头为红色和蓝色）一端分别与接收器1和接收器2相连接，另一端与数据采集控制器面板上的通道1、通道2相连接。

④将控制触发信号线（线头为黑色）一端与数据采集控制器面板上的触发器面板下左侧插口相连接。另一端与控制触发器（红色长方形小盒）上的插口相连接。

⑤

控制触发器的一个侧面有一条两芯电缆线引出，这条电缆线与电雷管起爆器的两个接线端子相连接。控制触发器的上表面有两个接线端子，分别与起爆线一端相连接，起爆线的另一端与起爆炸药卷雷管引线相连接。

图5 数据采集控制器面板

⑥笔记本电脑通过9针串口数据线与数据采集控制器相连接。数据采集控制器通过电源转换器与220伏交流电源线连接供电。

图6 TSP检测布局几何参

3.4 TSP203系统现场检测前的量测记录

①检查炮孔数量，同时量测炮孔深度、炮孔间距、使用倾角量测器量

测倾角和方位角、量测炮孔口到隧底的高度，及安装接收器孔口到参考点的高度。将所有记录填入表1。

②TSP检测布局几何参数输入规则详见图6。

③检查各个起爆药卷安放是否符合要求，不满足的要予以记录。 3.5 TSP203系统现场检测步骤

①检查个信号连接线及相应电源是否可靠连接好，开启主机电源，启动笔记本电脑。

②进入到TSP203系统检测程序（TSPwin），点击“文件”选择“新建”进入到没有信号采集的WFP窗口（图7），点击窗口上方工具栏中的按钮进入检测噪声电平界面，此时数据采集控制器面板上有黄色 表1

TSP203 室外记录表 日 期 隧道名称 参考点里程(m) 掌子面里程(m) 接受器 水平倾角(°) 方位角(°) 到参考点高度(m) 到参考点距离(m) 1 进/出口 断面轮廓 高度(m) 半径(m) 2 参考点位置 右(m) 下(m) 对参方位记录爆破 炮孔 装药与前一炮到参考点炮孔 深考点水平倾最大振幅备角时间(mV) 注 序号 编号 量(g) 孔间距(m) 距离(m) 度 (m) 高度角(°） (°） (h:m) (m) 1 2 3 4

5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

数据符号规定：

1.面向掌子面，右侧炮孔及传感器孔深度为正，左侧炮孔及传感器孔深度为负；2.水平倾角下倾为正，上倾为负；3.方位角向出洞方向倾斜为正，向掌子面方向倾斜为负；4.对参考点高度，上为正、下为负；5.到参考点距离，掌子面方向为正，洞口方向为负；6.隧道断面轮廓中数据无正负；7.参考点位置中数据无正负。

日期

操作人员

灯亮起，当噪声电平检测完毕后，数据采集控制器面板上黄色灯熄灭绿色灯亮起，表示可以进行采集信号。

图7 采集记录中的WFP窗口

③将起爆引线与起爆炸药卷雷管相连接，待操作人员撤离到安全位置后，扭动起爆器引爆。此时数据采集控制器面板上黄色灯亮起，表示正在采集记录地震波信号，待黄色灯熄灭绿色灯亮起，则表示采集过程结束，等待下一次采集记录过程。

④所有24炮采集记录过程全部完毕，则整个检测过程结束。 4.TSP203系统数据分析

在进行分析之前，应先点击WFP窗口中上方工具栏中的按钮，再出现的对话框中输入所检测的隧道轮廓参数。

TSP203系统数据分析共有11个步骤，根据每个步骤出现的对话框，选择与之相适应的参数值输入即可完成数据分析处理，并取得WFP波场处理结果、二维场分析图、岩性分析图、三维场分析图等结果。限于版权原因，这里不对分析软件程序进行叙述。 5.检测实例(检测报告)

地质超前预报检测报告

一、工作概况

xx工程检测有限公司受xx公司项目部的委托，于

2012年6月15日对丰宁隧道出口DK195＋724～DK195＋639里程段进行了TSP203地质超前预报，为开挖指明掌子面前方概略的地质轮廓，使施工人员对不良地质或围岩级别的变化作好思想准备，做到心中有数，为后续施工提供地质参考资料。 二、探测的方法、设备及原理

1．检测原理

TSP法和其它反射地震波方法一样，采用了回声测量原理。地震波在指定的震源点（通常在隧道的左边墙或右边墙，大约24个炮点布成一条直线）用小量炸药激发产生。地震波在岩石中以球面波形式传播。当地震波遇到岩石物性界面(即波阻抗差异界面，例如断层、岩石破碎带和岩性变化等)时，一部分地震信号反射回来，一部分信号透射进入前方介质。反射的地震信号将被高灵敏度的地震检波器接收。反射信号的传播时间和反射界面的距离成正比，故而能提供一种直接的测量。反射信号的传播速度、延迟时间、波形、强度和方向是与相应的不良地质体的性质和分布状况紧密相关的。在一定间隔距离内连续多次采用上述方法，可以得到前方地层的地质力学参数，如杨氏模量和横向变形系数等。现场工程技术人员结合相关的地质资料可以准确地预知前方及周围地质变化状况。

2．检测仪器简介

TSP203 超前地质预报系统(TSP 即Tunnel Seismic

Prediction ahead的英文缩写，以下简称TSP203)是由瑞士安伯格测量技术公司专门为隧道及地下工程施工超前地质预报研制开发的，是目前国内外在这个领域最先进的科技成果，属于地球物理探查方法的一种。它可以十分有效地为工程人员制订各种施工方案、采取相应措施提供可靠的地质资料。

TSP203超前地质预报系统包括硬件部分和软件部分。硬件部分主要由三维地震波接收器、数据记录存储单元以及起爆设备三大部分组成。

3. 探测方法

探测时先用卷尺和电子测斜仪测量爆破孔和接受器孔的几何参数，并如实填写《TSP现场数据记录表》；爆破孔装药、灌水并堵塞炮孔；从里向外按序依次起爆炸药、采集数据；室内TSPwin软件处理原始数据，并结合设计资料和地质素描解释地质情况。 三、测线布置

丰宁隧道出口掌子面为全断面法开挖，在隧道右侧距掌子面19m处洞壁的同一水平线上从里向外布置了24个炮孔，炮孔间距1.5m，炮孔高度1.5m；在右侧洞壁布置预报接收孔（即传感器插孔），接收孔距离掌子面56m，传感器钻孔布置于隧道毛壁与炮孔同一水平，距最后一个炮孔的距离为20m。

工作布置示意图

四、测试结果分析方法

采集的TSP数据，通过TSPwin软件进行处理，获得P波、SH波、SV波的时间剖面、深度偏移剖面和反射层提取以及岩石物性参数等一系列成果。在成果解释中，以P波剖面资料为主对岩层进行划分，结合横波资料对地质现象进行解释。解释中，遵循以下准则：

①正反射振幅表明硬岩层，负反射振幅表明软岩层。 ②若S波反射较P波强，则表明岩层饱含水。

③Vp/Vs增加或泊松比突然增大，常常由于流体的存在而引起。

④若Vp下降，则表明裂隙或孔隙度增加。 五、推断结果及建议

丰宁隧道出口TSP203地质超前预报成果解释见下表： 序号 里 程 长度（m） 推断结果及建议 ①Vp与Vs变化不大，层面和节理面清晰，节理发育，故围岩完整，1 DK195+724～DK195+703 ②由于P波相对掌子面呈现不同负21 反射振幅，因此围岩呈现出软岩构造，③在DK195＋715和DK195＋710处，由于节理面互层而形成顺层流水，因而Vp／Vs略有增大。

①Vp与Vs变化频繁，且层面与节理面较杂乱，故围岩破碎，裂隙发育。②在DK195＋700～DK195＋686处，由于Vp/Vs变化频繁，且有岩2 DK195+703～DK195+684 石节理面交汇形成互层，故而有顺19 层水和裂隙水聚集而形成溶腔，表明有团流体存在。③由于P波相对掌子面呈现不同的负反射振幅，因此围岩呈现出软、硬岩交替构造，④建议加强红外探水检测及水平地质超前钻探，同时加强支护。 ①Vp与Vs均无变化，层面和节理3 DK195+684～DK195+680 4 面清晰，节理发育，故围岩完整，③由于P波相对掌子面呈现负反射振幅，因此围岩呈现出软岩构造。 ①Vp与Vs变化不大，层面和节理面清晰，节理发育，故围岩完整，4 DK195+680～DK195+666 ②在DK195＋676处由于节理面互层14 而形成顺层流水，因而Vp／Vs略有增大。③由于P波相对掌子面呈现不同的负反射振幅，因此围岩呈现出软、硬岩交替构造。

①Vp与Vs变化频繁，且层面与节理面较杂乱，故围岩破碎，裂隙发育。②由于Vp/Vs变化频繁，且有岩石节理面交汇形成互层，故而有5 DK195+666～DK195+647 顺层水和裂隙水聚集而形成溶腔，19 表明有团流体存在。③由于P波相对掌子面呈现不同的正、负反射振幅，因此围岩呈现出软、硬岩交替构造，④建议加强红外探水检测及水平地质超前钻探，同时加强支护。 ①Vp与Vs均无变化，层面和节理6 DK195+647～DK195+639 8 面清晰，节理发育，故围岩完整，③由于P波相对掌子面呈现负反射振幅，因此围岩呈现出软岩构造。 表中所提到的软、硬岩是指所测里程处围岩与掌子面附近围岩相比时的软硬程度，与围岩级别无关。

六、TSP成果图表

TSP成果图1.1 X轴原始波形图

TSP成果图1.2 Y轴原始波形图

TSP成果图1.3 Z轴原始波形图

TSP成果图2 频率谱

TSP成果图3.1 分离后P波时距图

TSP成果图3.2 分离后SH波时距图

TSP成果图3.3 分离后SV波时距图

TSP成果图4.1 分离后P波深度偏移图

TSP成果图4.2 分离后SH波深度偏移图

TSP成果图4.3 分离后SV波深度偏移图

TSP成果图5.1 提取后P波反射层图

TSP成果图5.2 提取后SH波反射层图

TSP成果图5.3 提取后SV波反射层图

TSP成果图6 2D结果显示图

TSP成果图7 岩石物性图

TSP成果图8 三维视图

二、TST隧道超前地质预报系统 1. TST隧道超前地质预报系统简述

TST(Tunnel Seismic Tomography)超前预报系统是通过可视化地震反

射成像技术预报隧洞掌子面前方150m范围内的地质情况，可准确预报断裂带、破碎带、岩溶发育带以及岩体工程类别变化等地质对象的位置、规模和性质。该法数据采集用多道数字地震仪，处理软件为三维地震分析成像系统。它充分运用地震反射波的运动学和动力学特征，具有岩体波速扫描、地质构造方向扫描、速度偏移成像、吸收系数成像、走时反演成像等多种功能，从岩体的力学性质、岩体完整性等多方面对地质情况进行综合预报。测试时可在隧洞内掌子面、两侧、上顶和下底面，也可在隧洞外山顶布置。洞内观测时检波器埋入岩体1~1.5m，以避免声波和面波干扰。可采用爆

炸或锤击激发地震波。

2. TST隧道超前地质预报系统技术特点

（1）独特的专业设计的矩阵式观测方案，同时满足波速分析和方向滤波的要求；

（2）独家具有三维波场分析、方向滤波的纵横波分离功能； （3）准确确定围岩波速分布，实现地质结构精确定位；

（4）采用深度偏移成像技术充分运用地震信号的动力学和运动学信息；

（5）预报结果包括反应地质构造的深度偏移图像和反应岩体工程类别的波速图像，更精确，更可靠，解释更科学；是目前国内外最科学、最先进的超前预报技术。 3. TST隧道超前地质预报系统观测原理

TST技术基于地震散射场理论，观测系统采用空间布置方式，接收与激发系统布置在隧道两侧围岩中。地震波由小规模爆破产生，并由地震检波器同步接收。隧道是一个处于山体等庞大的地质体内部，当在隧道侧壁围岩中激发地震波后，在其中激发的弹性波会向四面八方传播，检波器接收到的回波也来至前后、上下、左右各个方向，特别是浅埋隧道地表的反射比前方地质构造的反射还要强。在进行超前预报时应该首先滤除上下、左右的侧向波和隧道面波、直达波，只保留掌子面前方的回波，才能保证超前预报的真实性和可靠性，避免虚报误报。检波器每个分量所接收到的波是不同方向回波的纵波和横波在该分量上投影的叠加，纵横波的分离不能依靠

检波器的不同分量进行。TST技术采用Ｆ—Ｋ和Ｔ—Ｐ变换进行波场识别与分离，利用不同方向回波视速度不同的特点，在独特的二维阵列式观测系统基础上，通过方向滤波算法，能够有效滤除侧向、顶板、底板、面波等干扰，只保留掌子面前方回波，使预报结果只是针对掌子面的前方，保证了预报结果的真实可靠，避免了虚报误报，当地震波传播中遇到岩石强度变化大（如物理特性和岩石类型的变化、断层带、破裂区的出现）的波阻抗界面时，部分地震波的能量被散射回来。散射信号的传播时间与散射界面的距离成正比，因此在准确获得围岩波速的情况下，能作为地质体位置的直接测量方法。

TST隧道超前地质预报系统观测示意图

4. TST隧道超前地质预报系统硬件配置及仪器连接示意图

三、红外探水 1.检测原理

由于分子的振动，地质体每时每刻都在由内部向外部发射红外辐射，并形成红外辐射场。当地质体由内部向外部发射红外辐射时，必然会把地质体内部的地质信息，以红外电磁场的形式传递出来。 当隧道前方和周围介质相对比较均匀，且不存在隐伏灾害源时，沿隧道走向分别对拱顶、底板、左边墙、右边墙向外进行探测，所获得的红外探测曲线，具有正常场特征。当隧道断面前方或隧道外围

任一空间部位存在隐伏灾害源时，隐伏灾害源产生的辐射场就一定会迭加到正常场上，使正常场中的某一段曲线发生畸变，畸变段称作红外异常。因此，红外探测就是根据红外辐射场曲线的异常来确定隐伏的灾害源。 在隧道掘进现场，当掌子面前方存在含水构造时，含水构造产生的异常红外辐射场会迭加到围岩的正常辐射场之上，仪器显示屏上的曲线出现数据突变。而当掌子面前方没有含水构造时，所测定的红外辐射场为正常场值，数据曲线近似为一条直线。

2.红外探水仪器技术参数

HY—305T型红外探水仪， 其主要技术参数如下： 温度：0℃--+40℃

湿度：应不大于80% 大气压：（0.8--1.1）×105Pa 测量辐射场场强分辨率：

H档为：0.05mW/cm2 m档为：0.07mW/cm2 3.探测方法

红外探水属非接触探测，探测时在隧道边墙或断面上定好探测位置，用仪器的激光器在确定好的探测位置上打开一个红色斑点，扣动扳机，就可以在仪器屏幕上读取探测值，并做好记录。然后转入下一序号点，直至全部探完。 4.现场探测（探测报告）

⑴测线布置

①利用探测面判断含水构造： 在掌子面上，自上而下水平布置四行探点，每行5个探点，见图1。

②利用深测曲线确定掘进前方有无含水构造： 由掌子面位置，向其后方每隔5m对四壁探测一次，见图2，共探测12次，每次探测的顺序依次为左边墙脚、左边墙、拱顶、右边墙、右边墙脚、底中，见图3。这样沿隧道掘进方向形成6条探测线，分别为左边墙脚探测线、左边墙探测线、拱顶探测线、右边墙探测线、右边墙脚探测线、底板中线探测线。

③在已开挖隧道无隐伏水区段内，按第②方法进行探测，已确定探测曲线是否为直线。 ⑵红外探水预报结果

本次预报XX隧道里程为DKXXX+XXX，红外探水预报距离为30米，故本次报告探测范围为DKXXX+XXX～DKXXX+XXX段。现场红外探测数据记录见表1和表2，红外探测曲线见图4。 ⑶预报结论与建议

①通过现场观测，掌子面湿润；由红外探测仪测定的数据看，掌子面红外辐射场强的差值小于安全值10，但红外探测曲线波动较大，可以判断掌子面前方30米范围内红外辐射场存在异常，该段在施工过程中可能出现涌水，地下水主要以岩溶水和溶隙裂隙水为

主，建议本段在加深炮孔的基础上施作超前水平钻，以探明前方水源发育情况及水量等地质情况后在进行施工。

②隧道掌子面前方可能发育地下水，地下水具有一定的压力。 ③施工建议：本段在加深炮孔的基础上施作超前水平钻，以探明前方水源发育情况及水量等地质情况后在进行施工。 施工时建议采用短进尺、弱爆破开挖，及时进行初期支护保持洞内围岩相对稳定。随时关注掌子面出水点、水量等检测信息并及时反，做好洞内防排水措施，防止突水等地质灾害发生时造成人员和设备损失。

表1 掌子面超前探测记录表

测点号 第1行 第2行 第3行 第4行 纵向最大差值 1 2 3 4 5 6 横向最大差值 注：每行数据都由掌子面由左向右测得

表2 沿隧道走向红外探测数据记录表

序号

左边墙角 左边墙 拱顶 右边墙 右边墙角 底中 备注

注：每条测线的12个数据由掌子面向后测得

图4 红外探测曲线图

手机震动，来一条微信消息，他说：“我开好房间了，等你！

他们都说你技术好，我想试试真假。真的，我平时对你也不错吧，你可不能让我干等着呀。”

她回：“那好吧，你先等我，我在家里，先洗个澡，换身衣服吧。”

半个小时后，她问：“你在哪里开房？”

“欢乐斗地主，电信一区，12号房间，不见不散哦。”

“给老娘滚！”

当然，以上是个笑话。不过，近日成都一家燃气公司也发生了一件类似的事情，董事长在微信里发了一个六十块钱的红包，三名员工一时手痒，按耐不住诱惑，结果伸手一抢纷纷中招：工作时间玩手机，罚款五百！

在面对记者采访时，董事长表示：“我为了了解大家的思想动态，所以加入了员工的微信群里。”

贵董事长显然忘记了，微信是一款私人社交APP,主要用于朋友间的情感交流，如果谈工作，我们有OA或IMO等专门的办公协作软件。

如果公司实在不成气候，一时没有使用这样的专业应用程序，也应当提前与员工约定，公司把QQ或者微信当做办公交流的专用软件。

没有事先的约定，董事长从微信里冒出来，就是以“朋友”的身份，而非“老板”的身份。朋友发红包，抢还是不抢呢？朋友上班抢红包，罚还是不罚呢？

显然，天真的员工把董事长当做了朋友，所以抢了红包，而老谋深算的董事长没有把员工当做朋友，所以罚了员工。

试探是一把双刃剑，你在试探别人的时候，往往先暴露了自己

。

然而，朋友圈里的试探之风经久不衰。

最常见的试探：“清清吧，不用回。试试吧，复制我发的消息，找到微信里的设置，通用，群发助手，全选，粘贴复制的信息发送就行，谁的发送失败了，就是把你拉黑了，你再扔掉那些尸体就OK啦！”

发出这种试探信息的人，骨子里肯定极端自卑，而且平时很可能不大受待见，要不怎么老怀疑自己被朋友删了呢？像马云，我猜他一定不会纠结于自己是不是被微信好友给删了。

我一般收到这样的消息，会当下把对方拉黑。既然你连这点做人的底气都没有，咱俩之间的友谊连这点信任的基础都没有，我还有必要把你保留在我的朋友圈里吗？

试探朋友关系的升级版，是在朋友圈求助。“临时急用，不多，就两千， 哪位朋友方便的话请来电告诉我，事情万分紧急，不挨着问了，谢谢！”

看到这样的信息，是朋友的自然要赶紧打个电话，电话接通那边却是云淡风轻，“没事儿，我就试试。”你丫小学没毕业吧，狼来了的故事听过没？下次你再说有急事，我可保不准是真是假，到时候看我帮不帮你。还有，刚才急着打电话，晾了个好几亿的大单，你赔不赔？你当我像你这么闲呢！！

还有一种另类的试探，是从网上狂下美女图片，把自己的朋友圈打扮的花枝招展，然后换个昵称，换张头像，给自己的老公来一句：“帅哥，约吗？”

如果老公回一个心花怒放的表情，得咧，回去跪搓衣板吧。小公主碎了一地的玻璃心，一时半会儿是哄不好了。要是老公如柳下惠般一本正经，事情就这样完美收工了吗？不，她会继续下载更妖艳更动人的图片，直到有一天老公随口地问一句：“请问多少钱一晚？”

男人记住，女人试探的时候，往往心里已经有了预设的结果，预设的结果没有出现，那就是自己试探的还不够。带着一种不见黄河不死心，不见棺材不落泪的执着，女人生生把幸福推向远方。

女人，试想一下，假如你是一个男人，遇见一个才貌双全不求名利，一心只想倒贴给你的凡间仙子，难道你不会动心？

试探人性的弱点，只会暴露自己的无知。

而这样的试探，有百害而无一利，却有很多无知的朋友乐此不疲。

所以说，如果你缺乏安全感，不知道你的朋友是否把你当朋友，也不知道你的爱人是否把你当爱人，那你不妨多学习，多打扮，充实内心，提升自己。记住，你若盛开，蝴蝶自来，无味

的试探，只会使你化身荆棘，刺痛别人，刺伤自己！ 生活有压力，经济有压力，学业有压力，晋升有压力，人际关系有压力，情感世界有压力，婚姻也有压力……人们的交谈中，无不涉及林林总总的压力。压力像汽油桶被打翻，弥散到现代生活的各个领域，散发着浓烈的气味，我们躲不胜躲，防不胜防，它不定在哪个瞬间就燃起火焰。

其实，适当的压力是保持活性的重要条件。

如果空气没有了压力，我们的呼吸就会衰竭；

如果血液没有了压力，我们的四肢就会瘫痪；

如果水管子没有了压力，那结果是让任何一个住在高层楼房的人都噤若寒蝉的，你将失去可饮可用的清洁水。

20世纪的石油英雄“王铁人”也说过，“井无压力不出油，人无压力不进步”.

只是这压力须适度。比如冬日里柔柔的阳光照在身上，这是一种轻松的压力，让我们温暖和振奋。设想这压力增加十倍，在吐鲁番酷热的夏季，大伙儿只有躲到地窖里才能过活。假如这压力继续增加，到了百倍千倍，结果就是人们成了一堆焦炭了。

现代人常常陷于压力构建的如焚困境之中。也许是某一方面的压力过强，也许是多方面的压力综合在一起。如是后者，单独某一方面的压力尚可容忍，但积少成多、日积月累，细微的压力堆积起来就成了如山的重负。金属都有疲劳的时候，遑论血肉之躯？如不减压，真怕有一天成了齑粉。

如果你因压力忙到无力自拔，忙到昏天黑地，忘记了自己的生日和家人的聚会，忘掉了自己如此辛辛苦苦究竟是为了什么，如果你想改变，就试着了解压力吧。寻找压力的种种成因，为扑朔迷离、捉摸不定的压力画像，澄清了我们对压力的迷惘之处，让折磨我们的压力毒蛇从林莽之中现形，让我们对压力的全貌和运转的轨迹有较为详尽的了解。中国的兵法上有句古话，叫“知己知彼，百战不殆”,当你认识到了你所承受的压力的强度和种类，在某种程度上你就已经钉住了压力毒蛇的“七寸”.

明白了压力的起承转合，找到了适合自己的减压方式之后，你的呼吸就会轻松一点，胸中的块垒也会松动出些许的空隙。坚持下去，持之以恒，你就会一寸寸地脱离沉重的压力，把自己成功地拔出来。