隧道超前地质预报(地震波法)作业指导书

1适用范围

本作业指导书适用于隧道超前地质预报（地震波法）现场检测。

2 执行标准

《公路隧道施工技术规范》(JTG F60-2009)；

《公路隧道设计规范 第一册 土建工程》(JTG 3370.1-2018)； 《公路隧道施工技术细则》（JTG/T F60-2009） 《公路工程物探规程》（JTG/T C22-2009）；

《铁路隧道超前地质预报技术规程》（Q/CR 9217-2015）； 经批准的施工设计图纸及变更设计文件。

3检测目的

（1）进一步查明前期没有探明的、隐伏的重大地质问题，有针对性地采取预防措施，预防隧道塌方、突水、突泥等灾害性事故发生，减少事故发生的概率，确保施工安全。

（2）根据预报成果，及时为施工提供可靠的地质信息，为合理制定施工方案，减少盲目施工，加快施工进度，进行动态投资控制提供地质依据；

（3）为编制竣工文件提供地质资料，为隧道贯通后长期安全运营提供资料。

4仪器设备

TRT7000隧道地质超前预报系统

5资料收集

在检测前，应该收集以下资料： （1）各隧道地质勘查总报告 （2）工程名称、隧道设计施工图纸； （3）建设、设计、施工及监理单位名称；

（4）施工期间钻孔出现异常情况等相关资料、记录；

6试验检测过程

6.1 检测方法 6.1.1检测原理

TRT是隧道地震波反射层析成像技术的简称，该技术的基本原理在于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，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），位置及规模。 6.1.2震源与测点布置

TRT的震源和检波器采用分布式的立体布置方式，具体方法如下图所示：

图5-3震源和检波器的布置方式示意图

6.1.2.1确定击振点的位置

击振点要选在掌子面后面喷射混凝土强度达到100%以上的初期支护上，要避开拱架。两侧边墙上各布置两排、每排3个共12个击振点，第1排从距掌子面1m开始，按0.5m的环向间距布置2×3个击振点；第2排距第1排2m，也按0.5m的环向间距布置2×3个击振点。

6.1.2.2安装传感器

从最后一个击振点向后退10~20m开始安装传感器，10个传感器按5m的纵向间距分成4排安装。从第1排到第4排分别安装2个、3个、2个、3个传感器。第1排和第3排的2个传感器分别按高出隧道地面1.5m的高度对称地安装在隧道左右两侧的边墙上；第2排和第4排3个传感器中的1个安装在拱顶的中线上，另外2个分别按高出隧道地面0.5m的高度对称地安装在隧道左右两侧的边墙上。传感器要安装在喷混凝土强度达到100%的初期支护上，并要避开拱架。

安装时先要把初支表面凿平，用8mm钻头钻60mm深的孔，用膨胀快干水泥把固定块粘贴在拱顶或边墙上，传感器安装在固定块上，从而实现传感器和岩体的紧密耦合。安装传感器时要将其接线留在隧道前进方向的相反一侧，待粘贴传感器固定块的快干水泥完全凝固以后才能进行数据采集。 6.1.3数据采集

打开电脑，连通仪器，调试接收软件，检查接收软件中11个传感器的显示器是不是全部是绿灯（多出的1个传感器是接收基站的），要保证所有的传感器和锤头上的触发器都能正常工作。用8磅锤（锤柄长1.0m，普通壮劳力抢锤敲打）打击击振点，每个击振点锤击3次。对锤击频率和锤击产生振动振幅的要求是根据接收到波形的好坏、首波有无明显畸变或信号强弱来判断击振效果。频率是每个击振点敲击3下，每次击振后要等待仪器接收信号完毕以后再进行下一次敲击。12个击振点每个敲击3下，共采集36个信号→数据采集→记录信号编号。

6.1.4有效预报距离

TRT连续预报时前后两次应重叠10m以上，预报范围：隧道中心线左右、上下50m，掌子面前方100m-300m，其中软岩中150m，硬岩中300m。

7数据处理

采集的数据采用O-RV3D软件进行处理。TRT数据处理流程由下面八个步聚组成：

1、下载地震波数据和震源、传感器位置的坐标； 2、设定地层成像区域和最佳精度（节点数目）的大小； 3、设定滤波，选取每个记录的直达波，并计算地震波的平均波速；4、为所选区块构建地震波速度模型； 5、为数据处理设定过滤参数；

6、重复步聚1、4、5处理数据，直到处理结果达到平衡，噪音干扰衰减到足够小；

7、设定背景（比例、颜色代码）来显示结果；8、审查和分析在岩层中探测到的异常的平面（二维）和立体（三维）绘图。 在成果解释中，以P，S波资料，地质层析扫描成像图为依据，结合前期地质资料对前方地质情况进行预报成果解释。

8注意事项

（1）探测时要停止掌子面前的施工使现场保持平静，避免有其它震源存在。

（2）传感器要安装在喷混凝土强度达到100%的初期支护上，并要避开拱架。

（3）要保证传感器和岩体的紧密耦合，等待粘贴传感器固定块的快干水泥完全凝固以后才能进行数据采集。

（4）要保证所有的传感器和锤头上的触发器都能正常工作（全部显示为绿灯）。

（5）对于击振效果的数据，可不予保存，待重新击振，直至数据较完好时保存，每个击振点锤击不少于3次。

9成果资料提交

9.1即时报告

当地质工程师发现地质情况发生变化时，即刻口头或书面的形式向工区和项目部报告，并积极参与不良地质地段工程措施的研究，并从地质角度提出意见。 9.2期间报告

每间隔80~120m预报一次，前后两次重叠10m以上，当每次完成现场地质预报工作后，48h内向业主、监理及项目部各提交期间报告1份（包括地质素描图及地震波探测报告）。 9.3最终成果报告

单座隧道贯通后14天内提交成册的最终成果报告，报告组成如下：

1、工程概况；地质概况，包括原有地质资料的概略情况及其结论，施工开挖过程中揭示的不良地质、特殊岩土及存在的主要工程地质问题；

2、设计预报方案和根据实际地质情况调整后的预报实施方案； 3、统计各预报方法实际工作量，并与地质预报设计工作量进行对比，分析增减的原因；

4、地质预报与施工验证对比情况，包括预报准确率统计结果，对预报绩效进行评价；

5、设计与施工地质资料对比情况，对勘察资料进行评价； 6、施工过程中遇到的重大工程地质问题及其处理的经过、措施、

效果，运营中应注意的事项；

7、地质预报工作的经验与教训，采用新技术、新设备、新方法的情况及推广应用的建议； 8、其他需要说明的问题； 9、附图和附件。

10原始记录

公司受控检测记录表。

11检测报告

公司统一报告格式。