TRT6000在新桐子嶺隧道中的應(yīng)用與研究

(重慶交通大學(xué) 土木工程學(xué)院， 重慶 400041)

1、前言

隧道施工時，提前預(yù)測地質(zhì)情況對隧道開挖安全具有十分重要的指導(dǎo)作用。通過使用地質(zhì)雷達、TRT6000等超前預(yù)報設(shè)備探測，提前發(fā)現(xiàn)異常情況，了解隧道掌子面前方的不良地質(zhì)體或空區(qū)的位置、產(chǎn)狀，含水的可能性等隱患，為正確選擇開挖斷面、支護設(shè)計參數(shù)和優(yōu)化施工方案提供科學(xué)依據(jù)，并為因涌水、坍塌等可能形成的災(zāi)害事故做好預(yù)防工作，對保證施工安全具有非常重要的指導(dǎo)意義[1]。

2、TRT6000工作原理及探測方法

圖1.1 TRT探測原理

TRT6000地質(zhì)超前預(yù)報系統(tǒng)是利用地震波的反射原理進行地質(zhì)預(yù)報[2]。這種技術(shù)的原理在于當(dāng)?shù)卣鸩ㄓ龅铰晫W(xué)阻抗差異（密度和波速的乘積）界面時，一部分信號被反射回來（圖1.1），一部分信號透射進入前方介質(zhì)。聲學(xué)阻抗的變化通常發(fā)生在地質(zhì)巖層界面和巖體內(nèi)不連續(xù)界面。反射地震信號被高敏度地震信號傳感器接收，通過信號處理和分析，用來了解隧道掌子面前方地質(zhì)的性質(zhì)（軟弱帶、破碎帶、斷層、含水帶等），位置及規(guī)模。

正常入射到邊界的反射系數(shù)計算公式如下：

假設(shè)R為反射系數(shù)，P為巖層的密度，V等于地震波在巖層中的傳播速度。地震波從一種低阻抗物質(zhì)時，反射系數(shù)是正的；反之，反射系數(shù)是負的。

3、工程實例

新桐子嶺隧道位于重慶市彭水縣高谷鎮(zhèn)境內(nèi)，隧道位處丘陵剝蝕溶蝕地貌區(qū)，地面高程250-500m，相對高差約90m-250m。

3.1 現(xiàn)場情況

掌子面情況：探測時新桐子嶺隧道主洞大樁號方向在進行上下臺階開挖。掌子面里程為YDK213+918，圍巖主要為灰?guī)r，掌子面未見裂隙水滲出，處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。

3.2 處理成像

地震波反射法采用TRT6000超前地質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)進行檢測，通過專用軟件對采集數(shù)據(jù)進行處理，獲得地質(zhì)層析掃描成像圖，如圖 3.1、圖 3.2所示。

圖3.1 層析掃描成像圖-俯視圖

根據(jù)TRT6000超前地質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)處理結(jié)果并結(jié)合地質(zhì)情況綜合分析，預(yù)報結(jié)果見表3.1。

圖3.2 層析掃描成像圖-立體圖

表3.1 預(yù)報結(jié)果表

3.2 結(jié)論與建議

根據(jù)TRT6000超前地質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)處理結(jié)果給出如下建議：

（1）圍巖探測YDK213+918-YDK213+978段在開挖過程中及時施做超前支護，收集監(jiān)控信息，施工時注意開挖進尺及步距，及時支護加固圍巖，確保施工安全。

（2）圍巖探測YDK213+978-YDK214+008段在開挖過程中應(yīng)加強排水設(shè)施，預(yù)防突涌水和突泥。在施工時注意短進尺，弱爆破，施做超前支護，及時支護加固圍巖，確保施工安全，后經(jīng)現(xiàn)場施工驗證，在 YDK213+985處發(fā)現(xiàn)一直徑為兩米的溶洞，說明本次超前預(yù)報取得了不錯的結(jié)果，證明現(xiàn)階段TRT6000超前預(yù)報技術(shù)對指導(dǎo)隧道安全施工具有不小的指導(dǎo)意義。

（3）圍巖探測YDK214+008-YDK214+038段施工單位開挖至此應(yīng)及時通知檢測單位做二次預(yù)報以探明前方情況。

4、結(jié)語

隧道超前預(yù)報利用地震波反射作為探測手段。因地震波在不同巖層種衰減程度不同，因此嗎，每次預(yù)報距離不宜大于100m。其次，地震波超前預(yù)報技術(shù)在含水構(gòu)造的探測中的可信度較低，建議與其他探測技術(shù)，如地質(zhì)雷達技術(shù)，紅外探水技術(shù)或電磁方法等結(jié)合應(yīng)用,并采用超前水平鉆孔等直接預(yù)報法進行驗證，保證可靠性和施工安全。

[1]高峰,周科平，等.基于TRT技術(shù)的礦山井下地質(zhì)超前預(yù)報[N].中國安全科學(xué)學(xué)報,2014,24(4):81一81.

[2]李磊,陳光榮，等.基于TRT6000彈性波反射法、地質(zhì)雷達法、地質(zhì)編錄的隧道綜合超前預(yù)報技木研究[J]西北水電,2011,(增):92一92.