地下工程TRT6000超前地质预报系统及应用(内芯).docVIP

TRT6000超前地质预报系统 1. 全新的地质超前预报设备 二十世纪六十年代，在美国先进技术发展计划基金支持下，美国国家安全局网罗了众多资深地球物理学家应用地震波勘测技术来研究地层应力消除现象及地层结构扫描成像，简称TRT技术。 2.TRT技术发展经历 （1）在震源上先后采用炸药爆炸、风镐或挖掘机、电磁波发生器、锤击作为震源，使勘测成本越来越低，操作越来越方便； （2）在软件上，成功实现由2D成像到3D全息成像的跨越，使得勘测结果更为准确、全面、直观。 为推广这一先进技术，美国C-Thru公司从国家安全局继承了相关资产，推出了超前地质预报TRT6000系统。 3.TRT6000的原理 当地震波遇到声学阻抗差异（密度和波速的乘积）界面时，一部分信号被反射回来，一部分信号透射进入前方介质。声学阻抗的变化通常发生在地质岩层界面或岩体内不连续界面。反射的地震信号被高灵敏地震信号传感器接收，反射体的尺寸越大，声学阻抗差别越大，回波就越明显，越容易探测到。通过分析，被用来了解隧道工作面前方地质体的性质（软弱带、破碎带、断层、含水等）、位置、形状、大小。 4.预报系统组成 TRT6000预报系统由六个主要部分组成： ① 主机 ② 基站 ③ 无线模块 ④ 传感器 ⑤ 触发器 ⑥ 数据处理分析软件 无线数据采集的硬件系统 用8毫米的钻头打6厘米深的孔，在固定块上抹上膨胀性快干水泥，把固定块固定在隧道边墙和洞顶表面，传感器通过螺丝安装在固定块上，从而实现传感器和岩体的紧密耦合。 布置方式和数据采集 5. TRT6000的特点 ①设备可靠度高和适应性强，适应软岩、硬岩、黄土等区域；安全性强； 接收频率范围为0.7-3900Hz，能够在软岩、硬岩、黄土、松散堆积物等多种地质环境里进行的超前地质预报. 安全性非常高、震源可重复利用、通过多次锤击，获得叠加信号，使异常体反射更加明显。其他同类设备如遇黄土、松散泥土结构，无法成孔，从而无法放入炸药。 ②采集信息量大，形象的绘制三维立体图，对于多种不良地质体反应敏感。 震源和传感器采用矩阵排列，获得真实的三维立体图，直观再现异常体的形态、大小。 断层破碎带 不良地质体接触界限 含水构造 大管径的管状岩溶构造 工程实例 1.大同~西安客运专线隧道工程 （1）南山上隧道进口DK221+792～DK221+902预报 南山上隧道位于忻州和阳曲县交界处，进口里程DK221+596，出口里程DK227+604，全长6008m，最大埋深约370m。全隧道位于直线上，隧道设单面坡，自进口至DK221+750为1.65%的上坡，自DK221+750至出口为1.9%的上坡。进口段地质特点以老黄土、弱风化灰岩为主，含钙质结合层和洪积碎石类土，下伏弱风化片麻岩等。 南山上隧道进口DK221+792～902 TRT6000层析扫描侧面图 南山上隧道进口DK221+792～902 TRT6000层析扫描俯视图 南山上隧道进口DK221+792～902 TRT6000层析扫描立体图 预报结论及分析意见： ①预报里程为DK221+792～DK221+902计110米； ②里程DK221+792~DK221+902段，围岩与掌子面基本类似，为黄土夹碎石土，松散结构，完整性差，自稳性差，容易发生坍塌，建议加强超前支护，围岩参考等级为Ⅳ级； ③在里程DK221+835~DK221+855段出现明显阻抗变化的一软弱结构面，可能是岩体较潮湿或较破碎造成； ④从地质层析扫描成像图中可看出DK221+835~ DK221+850 有一软弱夹层带，这与地貌图中有一冲沟位置相吻合，软弱夹层应为冲沟底部长期积水形成。 （2）南山上隧道出口里程DK227+372～DK227+272预报 南山上隧道进口DK227+372～272 TRT6000层析扫描侧視图 南山上隧道进口DK227+372～272 TRT6000层析扫描俯视图 南山上隧道进口DK227+372～272TRT6000层析扫描立体图 预报结论： ①预报里程为DK227+372～DK227+272计100米； ②里程DK227+344~DK227+324段隧洞左侧出现低阻抗反射，推断该处岩体较潮湿或较松散； ③里程DK227+284~DK227+280段出现一高阻抗反射面，推断该处岩体密实度增大或为围岩界面； ④预报结果和设计地质资料及现场揭示的地质编录结果见下表。从地质层析扫描成像图中可看出里程DK227+284处为围岩界面，这与实际地质编录中里程DK227+282处为全断面灰岩基本吻合。 （3）南山上隧道里程DK227+293～140 TRT6000层析扫描立体图 南山上出口