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CT成像技术在芹菜垭隧道超前地质预报中的应用

唐晓勇谢涛张海东

(贵州大学土木建筑工程学院贵州贵阳550003)

[摘要】芹菜证随道是“柏火线“的关键工程围岩节理发育地质构造复杂岩体破碎.施工中为减少和避免地质灾害发生采用CT成像技术对随道工程地质进行了超前预报.CT成像技术利用地震波走时资料反演地质体内部结构和吸收系数分布:探测结果表明:CT成像技术采用空间观测系统有效提高了速度分析精度和构造定位精度, 成功地解决了芹菜随道地质超前预报问题.

[关键词]隧道;地质:超前预报;CT成像技术

[中图分类号】U412.24 [文献标识码]A

[文章编号 ]1002-8498( 2010) 09-0054-03

GeologicalPrediction of Qincaiya Tunnel

Application ofSeismicTomographyTechnologyinAdvanced

Tang Xiaoyong Xie Tao Zhang Haidong

( College ef Cinil and Archizeture Engineering Guishou Uniersity Gaiyong Guisbou 550003 Chine)

Abstraet: Qincaiya Tunnel is the key works of Baiguo-Huopu Road where the surrourding rock joints arewell developed geological structure is plex and rock is very fragmented. In order to avoid ordecrease the geological hazard in construction the advanced predietion technology of seismic tomography is applied. Using seismic travel-time seimic tompgraphy is adopted to inverse the velocity structure ofgeology bodiese and the absorption coeficient distributing. The result shows that tunnel seimic tompgraphycan sucessully prediet the geological conditions. The spatial observation of seimic tompgraphy caneffectively improve the precision of the velocity analysis and structure location.

Key words: tunnel; geology; advanced prediction; seismic tomography

我国公路隧道随着交通建设的高速发展而不断增加,目前国家将建设重点向我国西部地区转移高速公路网的建设面临大量的隧道工程此外我国在大力推速分析和构造定位成功地解决了隧道开挖面前方工 进西部大开发的同时,又急需在人口密集地区建设地下快速通道因此隧道工程的建设和发展具有很好的前景.

本文借助先进的TST技术(tunnelseismic公tomograpby)对隧道开挖面前方围岩工程特性进行波程地质的超前预报问题

1CT成像技术原理

TST技术是隧道地震成像技术(CTseismictomograpby)的简称,其基本原理是逆散射成像技术. 其观测系统是采用空间布置,接收与激发系统布置在隧道两侧国岩中.

在施工前对隧道的工程地质、水文地质特征准确查清, 但是隧道工程地质、水文地质条件复杂多变.要对围岩级别做出准确的划分十分困难,隧道的设计、施工、工期、造价等无不受地质条件的制约,在施工中要根据开挖揭露的实际地质情况开展充分调查、测试工作以实测的各种资料和数据适时对设计和施工 方法做出调整:尤其是在隧道施工过程中,由于开挖而诱发的各类地质灾害具有不可选择性、复杂性、特殊性及突发性,因而常为制约隧道修建的最主要因素.要. 因此隧道围岩性质的判定在隧道施工中显得尤为重

CT成像技术通过地震波穿越地质体时其走时或的分布图像,以此推断地层、岩性和结构的分布,不同 能量的变化得到地质体内部的地震波速或吸收系数岩石的波速不同衰减系数也不同,不同完整程度的

对衰减系数的影响远大于对波速的影响.在地震CT块. 岩石其波速和衰减系数也有差异,但是岩石的完整性理裂隙切割较破碎,完整性、稳定性较差,顶部易掉性及断裂带更敏感

1.1CT现测技术

隧道内的地震观测是三维波场,为满足三维波场识别和滤除侧向波和干扰波的要求地震观测排列的长度必须大于2-3个波长,大于40~60m,间距应小于1/4波长小于4~5m这样才能满足波场分析和方 向滤波的要求.为减小面波的干扰,应将检波器和震源埋入围岩中深度2m以上.CT采用阵列观测方式,检波器和炮点布置在一个平面内纵横分布成阵列如图1所示.

图1TST阵列现测方式示意Fig. 1 Monitoring with TST array

1.2CT波速分析与地质构造准确定位

布,准确确定围岩波速要有不同偏移距的观测记录数 在进行偏移成像之前必须准确确定围岩波速分据和有效的分析方法-本次地震CT使用偏移叠加能量最大化原理确定最优偏移速度.

2工程概况

柏果至火铺运煤公路是六盘水市盘县境内重要公路也是贵州省出省(至云南)的重要通道,芹菜垭口隧道穿过的山体为芹菜口西侧的单脊山峰.埋口山体为一东西走向的中低山脉,连接两条近于平行的南北大山脉隧道和路线沿两条南北大山脉之间的走廊 带布线,隧道走向约210°,隧道设计进出口里程为K39 800~K40735,全长935m.隧道为单洞双车道二级公路隧道

形破坏上方山体出现开裂影响到隧道的质量和施工 芹菜隧道在施工中K40691衬砌出现开裂变安全,如何判定隧道开挖面前方围岩工程特性,如何规避施工过程中的灾害问题是工程急需解决的问题,年10月采用CT成像技术对K40491~K40341段 也是工程建设成败的关键,因此隧道建设方于2009进行了超前地质预报,以指导工程安全施工.

K40491掌子面地层岩性为弱风化页岩夹砂岩石局部有拉班玄武岩侵入,夹蓝灰色火山角砾岩,10%~15%.发育有J1J2两组节理裂隙岩体受节 组~微晶结构块状构造,角砾粒径为2~5cm,含量

探测中波速CT对岩性敏感,吸收CT对岩石的完整3观测系统布置

4CT结果分析及地质预报

CT探测时,观测系统的布置如下:①检波器122.0m;2爆炸震源6个,布置在两侧壁内每侧3个,每 个布置在两侧壁内,每侧6个,间距4.0m埋深1.8~侧第1个炮孔距最近的检波器4m,其余2个间距24.0m埋深1.8~2.0m炸药量450g;③成孔采用Φ50风钻成孔,单发毫秒雷管,采用启爆器控制启爆;④采 用黏性较好的泥团锡合和封堵孔口.

隧道超前预报技术的观测方式是根据波速分析和二维视速度滤波的要求设计的,它是一个长40~60m,宽10~20m的空间布置的观测系统-根据围岩波速分点沿隧道两侧壁布置,两侧壁检波器间的横向距离应 析的要求观测布置应尽量扩大横向展布检波器和炮尽量大至少大于预报长度的1/10.

地震数据预处理、观测系统几何位置编辑、地震波场方 CT结果分析及地质预报主要经过地震记录选取、向滤波和分离、围岩波速分析、地质体偏移成像、综合地质解释等过程

流程处理后得到芹菜隧道出口里程K40491~K40 本次观测共得到有效观测记录6炮72道按上述341地质体偏移图像和围岩波速曲线如图2所示.

图2K40491~K40341监测结果Fig. 2 Monitoring results of K40 491 ~ K40 341

从芹菜出口地质构造偏移成像图来看从K40491~K40400段软硬岩间隔分布岩性多次变化,节理裂隙较发育,岩体较破碎,岩石完整性较差,特别是 K40457~K40437段,节理裂隙非常发育岩体破碎,岩石完整性差施工中应尤其注意掉块等安全问题

利用上述CT探测成果并结合掌子面地质资料分析341段的地质情况可大数分成5段如表1所示. 得出以下预报结果:芹菜埋隧道出口K40491~K40

表1芹菜随道CT地质超前预报结果

Table 1 Advaneed geological predietion results of CT method in Qincaiya Tunnel

里程 S-16 0% K40 475 ~ 437 00 ~ 0X K40 400 - 374 K40 374 ~ 341液速/(km/) 长度/m 2.8 16 2. 5 - 3. 2 8 2. 75 - 3. 15 37 2. 78 ~ 3. 10 26 2. 7 2. 82 31围者级别 V地质预报结果发育,岩体完整性较 波速较高,节理裂隙较 浪速较高,节理裂隙非 常发育,岩体完整性 发育,岩体较破碎,结 波速较高,节理裂隙较 波速精高,岩石完整性 较好,但裂限较发育, 该速较高,卷石完整差稳定性较差 差稳定性差 构完整性较差,稳定性 较差 稳定性较好 性较好稳定性较好

[3]姜云.公路隧道围岩大变形预测预报及对策研究[D]成都:成都理工大学2004.

5结语

从CT探测结果来看,芹菜埋隧道出口段K40491~K40341的150m范围内的地质情况,总体上围 岩纵波速度2.5~3.2km/s,节理裂隙较发育,岩体较破碎岩石完整性较差,特别是K40475~K40437段,节理裂隙非常发育岩体破碎岩石完整性差施工中尤其应注意掉块、爆方等工程灾害.

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预报范围内的地质情况探明了隧道掌子面前方软弱 从后期实际开挖情况来看,TST技术基本查明了岩层的分布范围和规模以及节理裂隙发育情况,预报护措施提供了准确的地质依据. 的结果与开挖的结果基本一致,为施工方提前采取支

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新资质标准实施后中小型工程监理企业数量下降

住房城乡建设部2010年8月19日发布的2009年建设工程监理统计公报显示新资质标准实施后大型工程监理企业数量与换证前相比变化不大中小型工程监理企业数量有所下降.

按照中华人民共和国建设部令第158号工程监理企业资质管理规定》的要求我国2009年实行了全国工程监理企业资质证书的换发工作.新资质标准实施后大型工程监理企业数量与换证前相比变化不大,中小型工程监理企业数量有所下降其中丙级资质企业大幅减少整个工程监理行业基本保持稳定.

2009年全国共有5475家工程监理企业参加了统计,同比下降9.95%.其中综合资质企业49个,增长30.29%;事务所资质14个.

根据统计公报去年工程监理企业全年营业收入854.55亿元与上年相比增长29.98%.其中工程监理收入404.17亿元与上年相比增长21.44%;项目管理与咨询服务收入166.08亿元与上年相比增长127.43%.从统 计数据情况看整个工程监理行业的营业收入增幅连续4年保持在20%以上增长速度较快.

(摘自“新华网*2010-08-20)

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