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路基工程 Subgrade Engineering
2013年第2期（总第167期）
水平声波部面法在铁路隧道施工中的应用
刘丙兴，吴智，廖烟开2
（1.中铁五局集团有限公司，长沙410116；2.中铁西南科学研究院有限公司，成都611731）
摘要：深理长大隧道在施工中经常出现难以预料的不良地质体，给施工带来安全隐患。结合
梅花山隧道工程，采用HSP水平声波剖面法对施工掌子面前方围岩进行超前地质预报，并提出了相应的对策措施，取得了较好的应用效果。
关键词：水平声波剖面法；铁路隧道；不良地质体；超前地质预报
中图分类号：U452.1*2
0引言
文献标志码：B
隧道工程由于地质情况的复杂性、模糊性和不
确定性，施工中经常出现预料不到的断层破碎带、岩性不整合接触带、软岩、岩溶洞穴、岩溶陷落柱各种矿产采空区等不良地质体。尽管在隧道建设的勘察阶段，都会利用区域地质资料，采用水文地质调查、钻井等方法对隧道通过区域内的工程地质条件进行详细勘测：同时也会采用多种地表勘探地球物理方法，如地震、折射方法、电法、音频大地电磁测深等对隧道深部地质进行测。但由于受勘探深度、分辨率和地形等因素影响，地质调查和地球物理探测完全不能满足隧道施工对工程地质信息实时、准确的需要。往往前期勘察所获得资料与隧道开挖后实际揭露出来的情况可能会有较大出人，因此在隧道施工期采用超前地质预报技术，具有非常重要的作用"]。
水平声波剖面法（HSP）施工地质预报技术在工程实践中得到改进、提高和推广，在保证隧道及地下工程施工安全方面做出了贡献。目前水平声波剖面法（HSP）地质预报技术已成为隧道工程超前地质预报的常规技术之，其设备主要由一体式主机、数据采集分析软件和三分量检波器组成。主机内置有触摸式操作平台和电源，是集数据采集、分析于一体的一体机，变换精度24bitA/D，设有48
收稿日期：2012-11~05
作者简介：刘丙兴（1976-），男，四川成都人。工程师，主要从
事铁路隧道施工及技术管理工作。E-mail：450578631@qq.com
文章编号：10038825(2013)020140-03
个通道可同时进行16个三分量声波数据采集，采样速度100μs~20ms。HSP数据采集及分析软件系统具有交互式操作、智能化分析、成果可视化等特点，易于操作和对预报成果的掌握。检波器采用高分辨三分量检波器，便于采集记录用于多波多分量数据处理，弥补纵波探测的不足，提高预报分辨率(2)。本文来用HSP水平声波部面法对铁路隧道施工掌子面前方围岩进行超前地质预报，取得了较好的应用效果。
1基本原理
水平声波剖面法（HSP）是在铁道部科技发展项目“隧道开挖工作面前方不良地质预报”之“声波反射法”（编号90G13-3）基础上发展起来的。[2】
水平声波剖面法属于弹性波反射法的一种，它是建立在弹性波理论的基础上，传播过程遵循惠更斯-菲涅尔原理和费马原理。在任意介质中传播的声波，当其传播到该介质与另一介质的分界面时，一部分产生反射，另一部分穿过界面折射继续在另一介质中传播。波阻抗变化越大，反射越明显，预报辨识准确度越高。岩体中的不良地质体——断层、溶洞等与岩体相比，波阻抗差异较大，因此不良地质体界面的反射系数一般比较大，其反射波易于识别[3]。水平声波剖面法可采用两种布设发射和接收点的方式。
图1为水平声波剖面法两种布设方式示意。
HSP水平声波剖面法需选择适当主频的高灵敏检波器，各道检波器相位允许误差为±0.5ms，损