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物探技术地质超前预报

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
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地质超前预报物探方法和仪器在隧道工程中的地位电法•地面预测: 10电阻率法、 57、67。•地下预报:小尺度。地质雷达( 用电阻率或电导率的对比度,或者介电常数差,特别对高阻岩体中的低阻含水体敏感。弹性波法•地面预测:中尺度。地震 地震反射、首波 地下预报:负视速度法、 变相 3地震 用岩土的波阻抗差,跟力学参数关系紧密,适易反映断层、破碎带、软弱夹层等构造变化。该方法的观测是在隧道侧壁打孔布置检波器和炮点 , 检波器和炮点在一条平行隧道轴的直线上 , 利用直达波估计岩体波速 , 利用反射波走时曲线与直达波走时曲线的交点推测前方反射界面的位置 。 观测与分析方法与垂直地震测井方法有很多相似之处 , 所以有时也称‘ 垂直剖面法 ’ 。 检波器和炮点埋入到隧道侧壁岩体中 1~有效地避免了面波和隧道驻波的干扰 , 提高了信噪比 , 应用结果表明在很多情况下 , 这种方法是很有效的 。对于前方规模较大的不良地质体能可靠地预报 , 但是对于不良地质体性质的判别和定位等方面还更多地依赖于经验和对于周围地质条件的了解 。 该方法很难对前方岩体工程类别的变化提供更可靠的信息 。反射地震方法在宝中线颉河隧道 、 老爷岭隧道和侯月线云台山隧道 、朔黄铁路的长梁山隧道以及福州飞鸾岭公路隧道等都有成功的应用 。图 2 反射地震 “ 负视速度法 ” 超前预报观测与分析示意图 ( 何振起 , 2000)e,2000)负视速度法工作原理前预报方法 ( 是由瑞士0年代初开发的 , 90年代中期推向市场 , 用于隧道超前预报 。 其工作原理也是隧道内反射地震方法 , 但处理方法有独到之处 。该方法在国欧洲 、 亚洲有广泛的应用 , 中国也先后引进了该公司的 埋入隧道侧壁岩体中 炮点设与侧壁岩体内 , 等间距排列 , 与接收点在一条平行隧道走向的直线上 , 这与国内的采用 ‘ 负视速度法 ’ 的观测方式基本相同 。 负视速度法 ’ 的主要区别是在资料处理方法上 , 而是采用深度偏移成像方法 。 在偏移成像之前进行二维 利用视速度的差异 , 消除与隧道走向近乎平行的反射界面 。 该方法对纵 、 横波 P、 应该说 有较好的实用性 。 但是由于 不可能对断层的产状 、 位置和岩体波速等参量同时给出准确的结果 , 因而在定位精度和岩体类别划分方面还有待改进 。 应用 结合工程地质分析 , 取得了很好的效果 。 在云南元磨高速公路的大风垭口 、 布垅箐隧道的施工中使用 取得了很好的地质效果 。图 3 采用了反射观测原理 。 地震波激发在隧道的左边墙或右边墙 , 大约 24个炮点布成一条直线 , 用小药量激发产生 。 接收器在炮点的一端 。 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差异界面 , 即波阻抗差异界面 , 例如断层 、 岩石破碎带和岩性变化等 ,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 。 反射信号的旅行时间和反射界面的距离成正比 , 故而能确定反射体的存在和位置 。03隧道地震预报原理接收点炮点集的 过 1个主要步骤,即:数据设置 → 带通滤波 → 初至拾取 → 拾取处理 → 炮能量均衡 → 反射波提取 → 速度分析 → 深度偏移 → 提取反射层。通过速度分析,可以将反射信号的传播时间转换为距离(深度)。处理结果,可以用与隧道轴的交角及隧道工作面的距离来确定反射层所对应的地质界面的空间位置,并根据反射波的组合特征及其动力学特征解释地质体的性质。通过 以获得 度偏移剖面、提取的反射层、岩石物理力学参数、各反射层能量大小等成果,以及反射层在探测范围内的 2理与富水性预报水带隧 道图 7 深度偏移剖面 (上 )和提取的反射层 (中 )及预报的地质剖面 (下 )已挖隧道 断层 泥岩夹粉砂岩计为上行、下行双幅隧道,隧道总长 3480m, 最大埋深为 249 m。 地质情况较为简单,地下水较贫乏。围岩岩性为侏罗系泥岩、粉砂岩夹细砂岩。隧道区内总体属软弱岩组,硬质岩有粉砂岩夹细砂岩,软质岩有泥岩。隧道附近有一条近南北向断层(设计在 过。近乎垂直隧道方向发育背斜构造,地层风化严重,岩石破碎,裂隙发育。从 的负振幅(兰色)反射反映出断层开始出现,强的正振幅(红色)反射反映断层结束,之间为多波组的负振幅(兰色)反射。断层带预报在 设计 80~00为断层,宽达 80米,断层两盘的岩性均为板岩 (图 5,右上) 。 没有反映断层存在的特征,表现在地震反射为平静区,表明为均一岩层。实际施工中,并未发现如此大规模的断层,围岩为板岩夹炭质板岩。 真正反射层析成像 ” ( 是由美国 0年代末开发的 , 本世纪初在欧洲 、 亚洲开始应用 。 应用 该隧道的实验表明在坚硬的结晶岩地段 , 00软弱土层和破碎岩体地段可预报 60另一成功的例子是奥地利的过阿尔卑斯山的铁路双线隧道 , 隧道长 1076米 , 段面积 100施工中进行了全程的超前预报 , 对于岩性变化界面和断裂破碎带等进行了预报, 其结果与施工揭露的地质情况基本一致 。 负视速度法 ’ 有很大不同 。 在观测上 , 虽然 但它采用的是空间多点接收和激发 。 检波器和激发的炮点呈空间分布 , 以充分获得空间波场信息 , 以提高不良地质体的定位精度 。 这与前两种反射法的观测方式明显不同 。 不需要读走时 。 这种方法对岩体中反射界面位置的确定 、 岩体波速和工程类别的划分等都有较高的精度, 应该说较 图 5 002) 图 6 002)D SP on 0 (500 - 670 (5001000A A A well
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