[发明专利]一种用弹性波反射法作隧道施工地质预报确定地质体反射面产状和空间位置的方法

说明书

技术领域

一种用弹性波反射法作隧道施工地质预报确定地质体反射面产状和空间位置的方法。本发明涉及在隧道或其他地下工程掌子面上用弹性波反射类方法探查前方岩体中断层等反射面的测量和计算方法，属隧道或地下工程施工地质预报技术领域。

背景技术

在隧道或其他地下工程中探查掌子面前方地质体时确定其产状和空间位置是一个重要内容，目前所采用的多种弹性波反射类方法、探地雷达等，都为全面而准确地确定这些地质体的空间位置而努力，突破的一种途径是力图用三维空间布置采集测点来解决。但非三维空间布置的采集测点的数据采集方法则遇到了困难。TSP、HSP等方法在隧道边墙布置排列的弹性波反射类方法仅能粗略地给出反射体位置，无法作出空间定位和给出断层等的产状，因而无法准确确定地质体反射面的空间位置。

发明内容：

本发明的目的是提供一种隧道施工地质预报时确定地质体位置的方法，即采用弹性波反射类方法测量、计算出掌子面前方地质体的反射面的产状，并确定其空间位置的方法。对溶洞等物体确定其距掌子面最近点的距离和位置，没有产状问题，较为简单。而对于断层等面状反射面，需要确定其走向、倾向、倾角的产状，并根据他们确定其空间位置，比较复杂。其做法是：

在掌子面上设定一条水平测线AB和一条与其相交叉的铅垂向测线CD，在测线上以20～40cm的距离设置测点。以20～40cm的震—检距激发弹性波并测出每个测点反射波的时间曲线，然后将一条测线上各点的时间曲线汇成时间剖面，在时间剖面上得到测点到反射面的反射时间。在知道波速的情况下，计算出地质体反射面的产状(走向、倾向、倾角)并确定它在隧道掌子面前方的空间位置。

结合附图来说明计算方法。

附图说明：

图1为在隧道掌子面上布置一条水平测线和一条铅垂向的测线示意图。

图中M—隧道掌子面；AB—水平测线；CD—铅垂向测线；

1、2…14—水平向测线AB上的测点号；

Ⅰ、Ⅱ…Ⅶ—铅垂向测线CD上的测点号；

图2为测线、射线及计算辅助线示意图。

图中M—隧道掌子面；AB—水平测线；CD—铅垂向测线；

N—反射面(断层面)；

AA′⊥N、AA′为A点的入射波射线，A′为反射点；

BB′⊥N、BB′为B点的入射波射线，B′为反射点；

CC′⊥N、CC′为C点的入射波射线，C′为反射点；

DD′⊥N、DD′为D点的入射波射线，D′为反射点；

AA_lB_lB面为通过测线AB的水平面，垂直掌子面M，与反射面N交于A_lB_l线；

A_l为通过测线AB的水平面上A点到反射面N并垂直掌子面的线AA_l与N面的交点；

B_l为通过测线AB的水平面上B点到反射面N并垂直掌子面的线BB_l与N面的交点；

CC′D′D面⊥M面并通过铅垂向测线CD，与面N交于线C′D′；

AA_l⊥M面；

BB_l⊥M面；

A_p点是通过A′点并与测线AB平行的线A′A_p与BB′线的交点；

B_p点是通过A_l点并与测线AB平行的线A_lB_p与BB_l线的交点；

D″是在DD′上、∠D′C′D″(∠β)的一边与线DD′的交点，C′D″⊥DD′；

面BB′B″⊥N面并与A_lB_l交于B″点；

BB″为面BB′B″和通过AB的水平面(AA_lB_lB面)与N面的交线；

A点的入射波射线AA′＝V×T_AA′/2，

B点的入射波射线BB′＝V×T_BB′/2，

C点的入射波射线CC′＝V×T_CC′/2，

D点的入射波射线DD′＝V×T_DD′/2；

式中：V—波速，

T_AA′—测点A到反射面的反射时间，

T_BB′—测点B到反射面的反射时间，