叶巴滩水电站洞室TRT法技术的使用梅鹏

叶巴滩水电站洞室TRT法技术的使用梅鹏

梅鹏

梅鹏

中国水利水电建设工程咨询西北有限公司四川甘孜州627153

摘要：6#隧洞是叶巴滩水电站重要的交通洞，全长2.34km，是工区较长的隧洞，地质围岩情况复杂。本文主要对6#隧洞施工中总结的勘探预报技术进行推广应用，类似工程可借鉴。

关键词：洞室；TRT法；技术；使用

一、工程概况

叶巴滩水电站位于金沙江上游段，大坝为双曲拱坝，坝高217m。6#隧洞是叶巴滩水电站通往大坝的重要交通洞，全长2.34km，是工区较长的隧洞。

二、地质预报的必要性

结合6#隧洞施工特点工期紧、占线长、洞室围岩差、有渗水、涌水等，做好洞室提前预报至关重要，从而指导现场施工，确保现场施工质量、安全等管理工作受控。

三、技术预报原理

针对6#隧道K0+475m向大桩号进行了TRT法地质超前预报。掌子面桩号为K0+475m，预报桩号段为K0+475m~K3+593m，预报距离118m。本次测试采用TRT6000隧道地质超前预报系统，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。正常入射到边界的反射系数计算公式如下：

R=(ρ2V2-ρ1V1)/(ρ2V2+ρ1V1)

其中R为反射系数，ρ1、ρ2为岩层的密度，V等于地震波在岩层中的传播速度。地震波从一种低阻抗物质传播到一个高阻抗物质时，反射系数是正值；反之，反射系数是负值。因此，当地震波从软岩传播到硬的围岩时，回波的偏转极性和波源是一致的。当岩体内部有破裂带时，回波的极性会反转。反射体的尺寸越大，且声学阻抗差别越大，回波就越明显，越容易被探测到。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、形状、大小。

四、技术方法

1.TRT的震源和检波器采用分布式的立体布置方式，具体方法见下图：

2.测试原理:仪器的工作过程是在震源点上锤击，在锤击岩体产生地震波的同时,触发器产生一个触发信号给基站,然后基站给无线远程模块下达采集地震波指令,并把远程模块传回的地震波数据传输到笔记本电脑，完成地震波数据采集。仪器连接详见下图：

3.成果解析方法和原则：TRT成像图采用的是相对解释原理，即确定一个背景场，所有解释相对背景值进行，异常区域会偏离背景区域值，根据偏离与分布多少解释隧道前方的地质情况。判断围岩地质情况原则：一般来说，软件设定围岩相对背景值破碎、含水区、裂隙、岩溶、采空区域呈蓝色显示，相对背景值硬质岩石呈黄色显示；应从整体上对成像图进行解释，不能单独参照一个断面的图像。

五、成果分析

根据对TRT6000预报资料分析处理，得到以下成果地震波速度图（X轴-桩号、Y轴-速度m/s）。

可得出如下推论：

（1）预报段地震波波速范围在2801~3252m/s之间，平均速度约为3057m/s；其中K0+475m~K0+499m段岩体地震波波速均一，K0+499m~K0+559m段地震波波速岩体波速呈大幅波动且小幅度下降趋势，K0+559m~K0+593m段岩体地震波波速呈小幅上升趋势。

（2）K0+475m~K0+493m段地震波拱顶点状蓝色负反射较多，结合地震波均一趋势，推测此段岩体和掌子面岩体较一致，拱顶部位可能含裂隙水。

（3）K0+493m~K0+543m段地震波反射明显，呈不连续蓝黄蓝交替强发射，结合地震波速波动下降的趋势，推测该段岩体节理裂隙带或者小断层带较发育，局部岩体较破碎，含地下水可能性较大。

（4）K0+543m~K0+593m段地震波无明显反射，桩号K0+543m处地震波呈零星负反射，结合地震波波动的趋势，推测此段岩体可能为节理裂隙发育，有可能含地下水。

六、结论

工程提前策划、组织，6#隧道施工中采用TRT法地质超前预报目的为查明掌子面正前方的围岩情况，在实践中取得了良好的效果，得到业主、行业专家的认可，具有可操作性和推广性，对工程界长洞室施工的有一定的借鉴作用。