特长深埋隧道裂隙破碎带的地震波探测及其工程应用特长深埋隧道裂隙破碎带的地震波探测及其工程应用摘要：山岭地区隧道的修建面临诸多未知地质灾害的威胁，其中塌方是隧道工程主要风险源之一，致塌因素众多，机制复杂，而目前阶段的地质勘查技术却未能完全掌握隧道轴向平面上的地质情况。在隧道开挖过程中，对掌子面前方的地质条件进行超前地质预报，可有效地防止工程事故，减少经济和生命财产损失，以保证工程质量。本文对隧道超前地质预报方法做了简要概述，并以TSP隧道地震波地质预报手段对尚家湾隧道进行工程应用实践，为TSP预报在隧道建设过程中提供一些应用经验。关键词：塌方；超前地质预报；TSP；工程应用中图分类号：U456文献标识码：A我国西部主要地处丘陵及高山峡谷地段，地质条件复杂，随着国家对基础设施建设的大力投入以及西部大开发的进一步实施，修建高速公路能减少运输时间，提高区域经济运作效率，有利于国民经济整体快速发展。在该地区修建大量的高速公路，不可避免地将会遇到长大、深埋山岭隧道。由于地质情况复杂性以及难预测性，塌方在隧道施工过程中时有发生，易造成施工工期延误、经济损失以及生命财产损失，塌方已然成为隧道施工过程中一项重大威胁。由于西部地区的复杂多变的工程地质条件和水文地质条件，隧道围岩和其周围不良地质体（断层、破碎带、溶洞、暗河、软弱地层等）所处状态在目前地质勘查技术水平层面上难以在施工前查明。由于前方地质情况不明，隧道开挖时常常伴随各种险情，例如塌方、涌水、岩爆、泥石流等地质灾害，这些险情会严重影响工程的进展，给施工带来设计变更麻烦和工程造价提高，有时甚至会产生重大的事故。因此，采用科学的、先进的隧道超前地质预报技术预测、预报隧道开挖工作面前方的地质构造，准确查出隧道掘进方向的围岩性状、结构面发育情况，特别是溶洞、断层、破碎带和含水情况，减少隧道施工的盲目性一直是国内外隧道施工和地质工作的重要研究课题。为使隧道施工顺利进行，尽可能减少经济损失，超前地质预报成为了现代隧道施工过程中不可或缺的一部分，近年来被广泛用于隧道地质预报工作[1~3]。目前常用的超前地质预报方法依据预报的距离可分为长距离超前地质预报和短距离超前地质预报两类。长距离超前地质预报方法主要有TSP隧道地震波预报技术等，短距离超前地质预报方法主要有掌子面地质素描、地质雷达等。本文介绍了TSP隧道地震波预报技术在尚家湾隧道岩体破碎带预报中的应用情况，为TSP超前地质预报在公路隧道建设中的有效应用提供一些有价值的经验。1隧道地震波预报（TSP）工作原理TSP203plus隧道超前地质预报系统是目前常用隧道长距离、高精度的预报方法之一，其宏观的地质探测特点促使隧道施工对不良地质的预见性处理，特别是突水涌泥、塌方风险中的应用[4~6]。该系统通过在掌子面后方一定距离内的钻孔中以微震爆破来发射信号的，爆破引发的地震波在岩体中以球面的形式向四周传播，其中一部分向隧道前方传播，经隧道前方的界面反射回来，反射信号经接受传感器转换成电信号并放大。从起爆到发射信号被接收的这段时间是与反射面的距离成比例的。通过反射时间与地震波传播速度的换算就可以将反射面的位置、与隧道轴线的夹角以及与隧道掘进面的距离确定下来，同时还可将隧道中存在的岩性变化带位置方便的探测出来。振动波由在特定位置人为制造的小型爆破产生，一般是沿隧道一侧洞壁布置24个爆破点，爆破点平行于隧道底面呈直线排列，孔距1.5m，孔深1.5m，炮孔垂直于边墙向下倾斜10～15度，以利于灌水堵孔。距最后的爆破点15～20m处设接收器点（在一侧或双侧），接收器安装孔的孔深2m，向上倾斜15度，内置接收传感器。图1为观测系统与隧道关系平面示意图。在测量过程中，逐次引爆爆破点的炸药（约50-150g，根据围岩不同适时调整），制造出小型地震波，地震波遇到节理面、地层层面、破碎带界面和溶洞、暗河等不良地质界面时，将产生反射波，反射波的强度及传送时间反映了相关界面的性质、产状、距离接收点的距离。利用TSPwin软件对采集的TSP数据进行处理，获得P波、SH波、SV波的时间剖面、深度偏移剖面和反射层提取以及...