TRT-V8000隧道超前地質預報系統的最大特點在于新搭配了一套掃頻震源系統,可以在現場就能觀測數據疊加的質量,對數據質量進行實時把控。理論上同一震源點可以連續疊加99次,但就現場測試而言,一般在疊加3次以后信號質量就會有所提升,在疊加5次以后信號噪聲明顯降低。尤其在圍巖較差的五類圍巖的條件下,這種疊加的效果更加明顯。
TRT-V8000在預報效果提升的同時,在產品設計上更加貼近隧道內的施工環境。包括固定塊的耦合設計、無線模塊的防水設計以及給錘擊開關配備了無線模塊。
二、現場測試結果
本次測試供測試了四個掌子面,其中6上和8上使用了大錘錘擊作為震源。7上與7下同時使用了錘擊震源和掃頻震源
2.1六上掌子面
六上掌子面含水,掌子面局部小股水流涌出,圍巖等級為5類圍巖。震源使用的錘擊震源,采樣率8000,記錄時長512ms,記錄延時-6ms。現場7,8號傳感器附近初支脫空,導致信號雜波。其余信號,直達波明顯。回波信號明顯。
現場采集波形圖
波速圖
初步預報結果:樁號隧15+689~15+747:該段明顯反射,低阻區域較集中,初步推斷該區域巖體較破碎,節理裂隙發育,局部可能發育小斷層,其中15+733~15+747段p波波速升高,s波降低,該段地下水較發育;
樁號隧15+747~15+793:該段前段有明顯的低阻抗變化,反射連續完整,后段漸無明顯變化,結合波速分布圖,推斷該區域巖體較完整,節理裂隙發育,地下室不發育,洞壁以滲滴水現象為主;
側視圖
俯視圖
三維立體圖
2.2八下掌子面
側視圖
俯視圖
樁號隧17+938~17+920:該段前段無明顯反射,后段低阻抗變化明顯,初步推斷該區域巖體與掌子面相似,巖體完整性較好,地下水活動輕微;
樁號隧17+920~17+882:該段前段有明顯的阻抗變化,且變化不連續,結合波速分布圖,初步推斷該區域圍巖巖體完整性較好,節理裂隙較發育,洞壁可能存在線狀流水現象;
樁號隧17+882~17+832:該段有明顯的阻抗變化,變化連續,低阻抗變化明顯,初步推斷該區域巖體完整性較差,節理裂隙發育,局部可能存在軟弱夾層,洞壁可能存在線狀流水現象。
三維立體圖
在靠近震源的2,3,4,5號傳感器的數據表現上,錘擊震源和掃頻震源兩者表現相當,但在距離較遠的7,8,9號傳感器的信號方面,掃頻震源的噪聲要小于錘擊震源,掃頻震源獲得的信號質量較好。7上掌子面圍巖破碎,含水,圍巖較差,為Ⅴ類圍巖。在圍巖環境較差的條件下,大錘震源無法看到的直達波,在掃頻震源的條件下,通過7次疊加,能獲得很好的效果。
樁號隧16+266~16+220:該段反射明顯,高低阻抗反射雜亂,初步推斷該區域巖體破碎,節理裂隙發育,巖質松軟,裂隙水較發育,易出現整體失穩,局部坍塌現象;
樁號隧16+220~16+192:該段結合波速分布圖,初步推斷該區域為巖體破碎,節理裂隙較發育,局部可能發育軟弱結構面或存在軟弱夾層,裂隙水輕微發育;易出現整體失穩,局部坍塌現象;
樁號隧16+192~16+155:該段阻抗變化明顯,低阻明顯,初步推斷該區域巖體破碎,節理裂隙極發育,裂隙水較發育,易出現整體失穩,局部坍塌現象。
2.4七下掌子面
在經過掃頻震源5次疊加后(上圖為7下掌子面,S6震源點信號),信號噪聲明顯降低,疊加前信號基本為雜波,疊加后基本能看到直達波初至。這種變化在圍巖較破碎的情況下更加明顯。在掃頻震源的情況,除9號傳感器(附近脫空)外,均能看到初至。
而在S6震源點使用錘擊震源時,10與11號傳感器在現場則不能看到直達波初至。
樁號隧16+992~17+028:該段反射明顯且雜亂,初步推斷該區域巖體較破碎,節理裂隙發育,裂隙水較發育,易出現整體失穩,局部坍塌現象;
樁號隧17+028~17+074:該段前段有明顯的低阻抗變化,結合波速分布圖,初步推斷該區域巖體較破碎~破碎,節理裂隙發育~極發育,裂隙水較發育,其中隧17+064~17+074段可能存在軟弱結構面,易出現整體失穩,局部坍塌現象;
樁號隧17+074~17+104:該段有明顯的阻抗變化,變化連續,高阻抗變化較明顯,初步推斷該區域巖體完整性差,節理裂隙發育,裂隙水較發育。
①TRT-V8000新增的掃頻震源在圍巖較差的情況下,相較于錘擊震源能獲得質量更高的數據。尤其在同一震源點,對于距離較遠的傳感器,掃頻震源往往效果更好。
②同一震源點,疊加后的信號明顯優于疊加前,并且這一點不同于以往的TRT-7000,TRT-V8000疊加的效果在現場就可以看到,這使得現場的技術人員在使用TRT-V8000時,可以根據現場的實際情況來進行信號疊加,一直到信號符合要求為止。
③當圍巖較好時,錘擊震源效果略優于掃頻震源,尤其是在靠近震源點附近的傳感器,能獲得更好的信號。當圍巖較差時,則掃頻震源綜合效果最好。
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