關于地質雷達和TSP法在隧道超前地質預報中的應用

摘 要：關于地質雷達和TSP法在隧道超前地質預報中的應用分析，首先需要對地質雷達技術、TSP法應用進行分析。超前地質預報是地質工程學中重要的內容，我國對此內容研究有了很長時間，并且得到一定的成果，可以有效應用到各種地質工程建設中。隨著鐵路和公路的持續完善，隧道的長度也會隨著增加，同時出現很多地質問題，出現各種工程安全事故，所以地質雷達和TSP法已經被應用在隧道超前地質預報中，有效發揮自身價值作用，從而全面闡述地質雷達和TSP法在隧道超前地質預報中的應用重要性。

關鍵詞：地質雷達;TSP法;隧道超前地質;預報應用

1 地質雷達技術概述

目前，我國最先進的電磁波是地質雷達技術得一種，通常應用社會各個領域，這一技術在我國工程檢測中取得很好效果。通常在具體實踐中，相關工作人員和專家能夠更好的掌握該項技術，應用地質雷達對質量進行檢測，降低外部環境的干擾，例如;電流干擾和電磁干擾等，都能夠起到有效保護作用，從而保證質量的檢測結果。同時，在隧道工程質量檢測階段，使用地質雷達，不會對隧道工程的緊密度造成影響。地質雷達的使用是比較簡單方便的，同時測量結果具有一定得明確性，最后的檢測數據為后期工作奠定良好的基礎。總而言之，地質雷達技術的優勢，是先進質量檢測技術，對隧道工程的質量工作起到很大的作用，完善和解決工作中隱患，進一步地為隧道運營發展創造有利條件。

2 地質雷達技術的應用原理

我國經濟水平的提高，社會競爭越來越激烈，需要科學者對技術進行創新，在一定程度上推動中國工程的發展，同時采用相應檢測技術，建筑質量得到保證。但是在這個階段，很多建筑工程的質量檢測，都需要對工程地理信息進行檢測和處理，為后期工作做好鋪墊。基于此，我國的檢測手段不完善，對隧道工程質量造成很嚴重的影響。地質雷達是一種先進技術，在施工階段，能夠及時的發現隧道地下障礙物，及時解決問題，提高工程質量。地質雷達技術應用在穩定性差的地區，不僅保證工作人員的安全性，同時還能提高工程進度。目前，此項技術的質量檢測，很大程度上推動我國鐵路和公路隧道建設工作發展，長時間該項技術受到地質工程界青睞[1]。

3 TSP法探測應用原理

對于TSP法技術的研究，是一種非常先進的技術，多次應用在地質工程中，這種技術類似于VSP地震多波反射波法，同時也是一種專門為隧道超前地質預報所設計的技術，全面提高隧道工程施工效率和質量，TSP法技術在指定的震源點，并且采用小量的炸藥進行激發，所產生地震波主要是以球面波的形式，在巖石中進行傳播。通常在傳播的過程中，一部分波被反射回來，采用高地震檢波器所接受，另外一部分經過折射，繼續前行，以此說明，反射信號的傳播時間和截面距離成正比關系，反射信號的強度與截面性質也具有非常密切的聯系，為直接測量提供方便。在探測階段，需要選定隧道側壁上，最好布置24個爆破孔，保證每個爆破孔之間的間隔，依次排序。保證每個檢波器孔控制在10米到15米左右，隧道側壁上各設一個。進行預報時，在爆破探測孔中裝設小量炸藥，通過逐個引爆，產生地震波反射到檢測波器中，接受點的檢波器將反射數據傳輸，并做到記錄儲存起來，在利用其他軟件對數據進行處理，得到前方地質情況。

4 TSP法數據處理

TSP數據處理的過程中，會涉及很多參數設置，很多工程量表明，TSP預報成果具有一定的準確性，但是有影響TSP預報成果的精確性，一種是帶通濾波。帶通濾波，TSP預報技術的實質是利用地震波反射的方法，主要對前方圍巖進行地質勘探。地震反射波中，包含有效波，也包含干擾波。在實施階段，要想除去干擾波信號，獲得準確分析結果，在帶通濾波過程中，最好不要采用缺省值，按照低切，高通，低通和高切等參數進行拾取[2]。在隧道內的干擾波通過炸藥源和周圍施工，出現微振動波。為了從頻率域去除這兩種干擾波，需要對其頻譜特征進行掌握，如圖1。

由圖1得出，面波頻譜的峰值低于有效波，微振動波的頻譜比較寬，降低峰值。根據以上波場頻譜特征表述，波濾的目的就是要壓制面波及微振動波等干擾波，從而突出有效波。

5 裂隙密集帶展開的地質探測

通常在隧道工程開展階段，一定要注意一些問題，很多隧道當中，會有一部分軟弱夾層和斷層帶，在一定程度上會形成裂縫的問題，因而在施工過程中，需要重視多個方面進行考慮和應對。隧道夾層和斷層分布不規律的，本身成本有很大差異性，分布也是非常不均勻的，對周圍圍巖有著很大差距。遇到這個問題，首先是通過應用地質雷達技術，進行更嚴謹地探測，如果裂縫出現表面的雷達電磁波，這一界面將會迅速形成很強烈的反射波，進而被迅速檢測到，呈現出詳細的情況。如果裂縫當中，出現一部分不均勻填充物，那么會迅速出現各種雜亂無章不穩定的波長，同時還會出現不穩定的情況，這樣可以根據實際狀況，展開合理性分析，確定當前裂縫密集情況，開展相應的施工工作。

6 地質雷達和TSP法的比較

主要是通過分析比較地質雷達技術和TSP法技術的探測原理，對操作方法進行比較，得出地質雷達和TSP法各自優勢和缺點，如圖2所示。

TSP的優勢具有一定的廣泛性，不僅操作簡單，預報的范圍也比較大，不需要結合工作面，避免對工程進度及質量的影響，還可以提高施工進度以及質量。針對圍巖的分析能夠清晰明確的預報出，以此證明隧道圍巖特性預測是比較準確的，同時還能確定斷層帶，斷層帶存在水層等空間位置。比其他預報方式比較，成本低，效率高。主要缺點，就是不能準確對結構面的掌子面具體分布位置進行詳細掃描，還會受到環境的影響，操作和數據分析不準確，存在差異性。

地質雷達技術的優點也有很多，在工程實施中，操作靈活簡便應用，能夠針對不同地區進行探測，而且探測的數據具有準確性，還能夠對裂縫等結構面的分布情況進行詳細描述，TSP法探測的精度比較高，重點在溶洞，裂縫發育巖體及水體比較敏感。缺點是，探測距離非常短，這樣會對探測效率造成影響，從而無法探測出圍巖各項參數值，對后期工程造成影響，無法分清圍巖的等級。

7 結語

綜上所述，需要對地質雷達和TSP法的綜合應用進行分析，能夠準確判斷不良地質發育情況，詳細劃分圍巖等級以及層面分布圖，科學合理的施工，才能保證工程順利實施，避免安全事故的發生。在施工中針對圍巖較好的區段，采用TSP法，能夠滿足預報實際需求，針對不同的地質發育階段，相關工作人員要結合工作實際情況，采用TSP法結合地質進行全面調查，確定不良地質發育段的基本范圍，之后再通過地質雷達技術，掌握掌子面前方30以內的范圍，針對不良地質發育位置進行預報，詳細劃分規模，保證后期施工順利實施，TSP法長距離預報，把內容進行補充和細化，從而有效的提高預報結果真實性和可靠性。

參考文獻

[1]施鵬超，池昌峰，楊永龍，袁麗偉.探地雷達在隧道超前地質預報中的應用[J].西部探礦工程，2019，31（03）：170-172+175.

[2]劉金龍，袁小軍，浦琛琛，陳丙輝，吳旭.地質雷達在隧道施工超前地質預報中的應用研究[J].江蘇建筑，2019（01）：86-87.

作者簡介

李樹凱（1987-），漢族，男，山東東營人，工程師，從事巖土工程方面的研究。