新建哈爾濱至牡丹江客運專線工程
新立隧道出口
trt 超前地質預報
檢測報告
（dk109+653-dk109+305）
報告編號：hm-2015-xlck-001
編寫複核
批准山東廣信工程試驗檢測集團****
二○一五年十月三十一日
一、 概況
根據鐵道部《關於進一步明確軟弱圍岩及不良地質鐵路隧道設計施工有關技術規定的通知》（鐵建設〔2010〕120號）的規定，由我單位承擔哈牡線新立隧道出口超前地質預報工作。
新立隧道位於黑龍江尚志市境內，隧道所在區域主要分布粉質粘土、花崗岩等，起訖里程dk106+405～dk109+750，全長3345m。
本次工作依據的規範：
《鐵路工程物理勘探規範》 tb10013—2010
《鐵路工程地質勘察規範》tb10012—2007
《鐵路隧道超前地質預報技術指南》（鐵建設［2008］105號）
《鐵道部建設管理司關於進一步加強鐵路隧道設計施工安全管理工作的通知》建技［2010］352號文
二、預報原理
本次測試採用trt6000隧道地質超前預報系統，trt是隧道**波反射層析成像技術的簡稱，該技術的基本原理在於當**波遇到聲學阻抗差異（密度和波速的乘積）介面時，一部分訊號被反射回來，一部分訊號透射進入前方介質。聲學阻抗的變化通常發生在地質岩層介面或岩體內不連續介面。反射的**訊號被高靈敏**訊號感測器接收，通過分析，被用來了解隧道工作面前方地質體的性質（軟弱帶、破碎帶、斷層、含水等），位置及規模。
正常入射到邊界的反射係數計算公式如下：
假設r 為反射係數，ρ1、ρ2為岩層的密度，v 等於**波在岩層中的傳播速度。**波從一種低阻抗物質傳播到乙個高阻抗物質時，反射係數是正的；反之，反射係數是負的。因此，當**波從軟岩傳播到硬的圍岩時，回波的偏轉極性和波源是一致的。
當岩體內部有破裂帶時，回波的極性會反轉。反射體的尺寸越大，聲學阻抗差別越大，回波就越明顯，越容易探測到。通過分析，被用來了解隧道工作面前方地質體的性質（軟弱帶、破碎帶、斷層、含水等），位置、形狀、大小。
三、儀器裝置及外業工作
本次測試於2023年10月30日完成，掌子面位置：里程為dk109+653（圖中的位置為28公尺）
觀測系統布置如下：
感測器：8個，隧道左右邊牆各布置4個
鎚擊震源點：12個，隧道左右邊牆各6個
勘測範圍
高程：280-320公尺
橫向：中心線左右各20公尺
縱向：（沿隧道中線方向，含觀測系統）150公尺
1．裝置主要部件
①檢波器10個，靈敏度:1v/g;接收範圍：10-10000hz
②檢波器固定塊10個
③無線模組11個
④無線通訊基站1個
⑤觸發器1個
⑥主機1臺，包括sawtooth**波採集軟體和rv3d分析軟體
2．震源和檢波器的布置方法
trt的震源和檢波器採用分布式的立體布置方式，具體方法見下圖。
圖1.震源和檢波器的布置方法
3．測試原理
儀器的工作過程為:在震源點上鎚擊，在鎚擊岩體產生**波的同時,觸發器產生乙個觸發訊號給基站,然後基站給無線遠端模組下達採集**波指令,並把遠端模組傳回的**波資料傳輸到膝上型電腦，完成**波資料採集。儀器連線詳見下圖：
圖**波採集系統模型
1.座標
2.原始波形圖
四、資料處理及成果分析
採用o-rv3d軟體進行分析處理，對**波進行疊加，就得到清晰的異常體的層析掃瞄三維圖象。再通過對異常體的里程、形狀、大小、走向,並結合區域地質資料、跟蹤觀測地質資料就可以確定隧道前方及周圍區域地質構造的位置和特性。
（1）資料處理流程：
1.****波資料和震源、感測器位置的座標
2.設定地層成像區域和最佳精度（節點數目）的大小
3.設定濾波器，選取每個記錄的直達波，並計算**波的平均波速
4.為所選區塊構建**波波速模型
5.為資料設定濾波引數
6.重複步驟3.4.5處理資料，直到處理結果達到平衡，噪音干擾衰減到足夠小
7.設定背景（比例、顏色**）來顯示結果
trt成像圖採用的是相對解釋原理，即確定乙個背景場，所有解釋相對背景值進行，異常區域會偏離背景區域值，根據偏離與分布多少解釋隧道前方的地質情況。
● 判斷圍岩地質情況原則：
1) 一般來說，軟體設定圍岩相對背景值破碎、含水區域呈藍色顯示，相對背景值硬質岩石呈黃色顯示；
2) 從整體上對成像圖進行解釋，不能單獨參照乙個斷面的影象；
● 判斷圍岩類別原則:
根據異常區域影象相對於圍岩背景，從背景波速分析異常的波速差異，進而判斷圍岩類別；對圍岩類別的判斷必須與地質情況相結合，綜合分析。
（2）縱波波速曲線圖
（3）三維成像圖-俯檢視
（4）三維成像圖-側檢視
（5）三維成像圖-立體圖
五、分析與結論
掌子面圍岩呈角礫狀鬆散結構，節理很發育，岩體很破碎。
通過對掌子面前方124m**波反射掃瞄成像三維圖分析，掌子面地質觀測的資訊及地質資料可以得出如下結論：
1、里程dk109+653-dk109+604段：圍岩縱波波速為2600-2387m/s，縱波波速**下降，推測圍岩風化情況嚴重,節理裂隙發育,岩體極其破碎。由trt6000層析掃瞄圖-俯檢視、側檢視可見，該段落反射影象離散，推斷該段圍岩節理發育,岩體破碎嚴重，區域性有軟弱結構體。
開挖過程中易出現岩體失穩發生塌陷、脫落等現象。
建議圍岩等級：ⅴ級
2、里程dk109+604-dk109+528段：圍岩縱波波速在2350 m/s左右**，推斷該段圍岩與掌子面情況相似，節理很發育,岩體很破碎。開挖過程應密切關注圍岩變化情況，防止出現岩體失穩塌陷、脫落等現象。
建議圍岩等級：ⅴ級
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