06_佘林辉_浅谈TSP探测中的一些小经验和见解_30-34

佘林辉

（中铁隧道勘测设计院有限公司  河南洛阳  471009）

摘要：TSP资料采集中的一些小经验和TSP资料分析的一些见解。

0、前言

TSP作为一种超前预报手段在国内已采用10多年了，随着国外TSP核心技术的改进和国内对TSP预报的经验的逐步积累，TSP的预报准确性也有了长足的进步。在此我想谈谈我的一些个人经验以供大家参阅，并希望有更多的人能写写自己个人的看法与见解，以此来提高大家的水平，促进TSP的进一步发展，使其在确保施工安全和引导施工等方面做出更显著的作用。

1、外业

外业主要包括三个方面：偏移距的影响因素，放炮的影响，资料可靠性的初步判断。

1.1、偏移距的影响因素

孔参数调整后TSP软件将自动计算出对应的偏移距，那么它是怎么计算的呢，追寻它的来由或者说沿着波的传播路径走，我们就能发现是什么在影响着我们的接收资料，从而更好应用这种探测方法。TSP最初的培训资料让我们要求接收孔和炮眼（尤其是接收孔）要布置完整单一段的较平直的边墙上，且要求接收孔和第一个炮眼的距离在15~20m，炮间距等距1~1.5m，高度1m。而实际工作场地总是很难满足这些要求，不平整的开挖面（有时甚至在炮孔与检波孔之间有较大的空洞），破碎的或者软硬相夹的围岩，以及其他的一些场地。那么就要求我们根据现有条件做一些参数的调整，并且要设法对孔的参数进行合理的测量。

1.1.1、炮检距的量测

炮间距的一次测量与多次测量：一般人可能采用临近两孔分段测量，然后相加的办法，这种办法我认为有两点不妥：（1） 24次测量的误差可能产生很大的累积误差；（2）有时在测量的时候习惯用孔中间对孔中间的办法，这样在存在高差的时候就会产生斜距与水平距离的差别。所以我建议对每个炮检距单独进行测量，如果因为尺子过长而产生的尺子下悬的影响较大的话，我以为还是采用TSP自身配置的红外测距仪较好。长距离测量可以避免误差累计。

1.1.2、高差和深度不同时的炮间距：长距离测量斜距与水平距离的差距相对也要少些，我们以炮间距20米计，当高差为50厘米时，斜距与水平距离的差距还不到一厘米，深度的影响同高差类似。相应我们也可以计算短距离测量斜距的累积与水平距离的差距。

孔深度与高度的测量：在上面炮间距的量测中我们已发现，斜距与水平距离的差距对炮间距的影响较少。但是这种炮间距的计算方法只适合1号（与炮孔同边墙）接收器。对2号接收器而言，在均质体中，直达波的传播路径应该是如图aa1h1h：

因此孔深度与高度对直达波的传播路径的影响是比较大的，在三角形agh为中。当gh=20m（一般是第一炮间距），ac=eg=1.5m，cg=10m时传播路径长23.85m；而当gh=20m（一般是第一炮间距），ac=eg=1.0m，cg=10m时传播路径长23.32m。影响孔深度测量的因素有：a.边墙的不平整，对此我们可以建立一个贴近边墙的假想平面作为基准面，而建立的方法我们可以采用肉眼或者借用红外测距仪的红外线，当然对一般人而言我建议采用后者。b.由于炮孔不一定直和光滑，所以在装炸药时一般很难将炸药送到底部，因此对这类情况我建议装药后再进行孔深度的测量。对孔的高度而言：通过图1我们发现孔的高度并非c点所在高度，而应该是a1点所在高度。当a1点附近有凸凹的话，波可以绕至m点，这个值我们也可以计算得出，一般凸凹较小时，同前面斜距与水平距离差距很小的原理一样，所以凸凹较小我们应该忽略不计。

1.1.3、孔的角度

孔立角的下限是为了便于接收器的安装与爆破条件的良好（下面再谈），上限是为了保证深度，孔角度的统一使爆破点在同一高度有利于波同向轴的追踪；孔偏角对炮检距的影响较大，比如当孔深1.5米，偏角30度时，偏移距达0.75米，这可能使个别孔间距过大或过小。因此通常要求孔的角度要规范。但也有未按设计规范钻孔的时候，对于这种情况我们首先要准确测量出各个点的所在位置，以此来判断孔的有效性。当有效时，因为我要知道的只是爆破点所在的位置，所以我们可以采用偏角的形式来表示，也可以采用调整偏移距的方法来表示。对偏角的测量我们可以采用罗盘或者全站仪，后者较准确但似乎过于麻烦；对偏移距的测量我们可以采用如图所示相似三角形的原理来测量。

图3

1.1.4、另外一个影响因素就是隧道宽度，我们国内目前的隧道，圆形较少这给我们的测量带来麻烦。当距隧底较近时，直接测量两边的距离就可以了，而隧道半径和高度调至相适应就可以了，当然有时底部松动的岩土较厚，可能会影响精度，因此在处理内业时宜根据1号接收器的情况对隧道宽度做适当调整。当距离隧道顶部较近，测量起来就更麻烦了，我认为还是可以采用处理内业时根据1号接收器的情况对隧道宽度做适当调整的方法来解决。

    对于炮点等距的要求，通过以上计算方法或者通过软件计算我发现，1号中等距时2号中的偏仪距是递增的，不知这是否会影响最终的资料。

1.2、放炮的影响

放炮的深度要求在很严，当孔过浅时会产生较大振幅的面波，因此如果炸药未放到位（比如用杆安装炸药时，在杆的回收过程中将炸药带出了一段距离）我建议重放。理清爆破能量传递的千筋百脉，我们就会发现由于孔的立角较小等原因使爆破后回音重重，这样能量的损失就会很大，更为严重的是能量在孔内多次震荡、多次传递产生较大而不易过滤的干扰波，因此良好的爆破要求能量尽可能的一次完全传递能量。为此可以采用灌水后封孔（使孔内有接近满孔的水）和用软塑~可塑状泥土或锚固剂等进行填塞的方法以应对孔立角过小，孔内漏水等情况。而随着能量呈球面状向外扩散，同时由于摩擦和反射等原因，能量几近立方倍减弱。由此通过实验就可以确定各孔炸药量，但我们还得考虑两个方面的问题。第一，岩体软硬相夹，或者说夹有软硬岩层；第二，两个接收器的炮检距有时可能相差很大，从而使所收到的波振幅相差很远。

1.3、资料可靠性的判断

为了保证资料合格，可参与处理分析。我们在现场就要对资料的可靠性进行评价，找到不合格的原因，并加以排除和补充放炮。以免引起返工等不便，耽误预报时间，浪费开挖时间。

1.3.1、单炮资料不合格

a.信噪比过大（有时甚至使初值显得不明显）：这需要找到信噪比过大的原因，一般有封堵不严实、外界存在不稳定的噪音源等原因。

b.延时过长：可能是因为岩层变弱引起的延时，这属正常情况；可能是因为雷管不合格（非瞬时爆破）引起的，这种情况宜补炮；如果不知道是什么原因引起的也宜补炮。

1.3.2、整体不合格资料

a.连续两道资料不合格时不能参与资料分析，因为间距过大会引起同向轴追踪困难，因此即便是由于爆破后垮孔等原因也一定要克服困难加以解决。

b.初值跳动频繁

引起这种情况的可能有两种。第一，存在岩层软弱变化，这属正常情况；第二，可能是雷管的原因，这种情况一定要补炮（有时可能需要整批更换雷管）。

2、部分内业

以下是几个包含断层带的2D成果图的资料，提出来以供参考。

从图像来看，断层前后密度有明显的阶梯性下跌上涨，而阶梯性下跌上涨也符合断层的发展规律，非常准确。从纵横波速度的变化来看，图4和图5有较大的对应变化，那是因为这两个是在单一地层中的资料；而图6从纵横波速度的变化与密度的变化似乎不太对应，这是因为这个资料所在地段由于断层的错动，岩性发生了变化。所以对断层的判断要综合各种参数以及相关的地质资料进行研究分析，最好做到结论、各种参数以及相关的地质资料的吻合。从纵横波速比看图4和图6断层带内纵横波速比上升较为明显，实际开挖也是有水，不过水量很小。而图5呈下降趋势，实际开挖也是没水。因此在纵横波速比没有上升的阶段，地下水是不发育，而在纵横波速比有明显上升的地段，地下水发育的情况只能结合相关的地质资料做一个粗略的判断了。

图6   2D成果显示