TST隧道超前预报.doc

TST地质超前预报技术适用于高速公路、铁路的隧道、煤矿井下、输水隧洞、地铁等地下工程的地质超前预报。TST有多种观测方式，也可用于边坡和场地的工程地质结构勘察。 TST地质超前预报技术具有如下优点：- TST隧道超前预报技术是国内外唯一的实现三维波场识别与分离的超前预报技术。能有效消除侧向波和面波干扰，保证成像的真实性； - TST是国内外唯一实现围岩波速精确分析的超前预报技术。保证了地质构造定位的精确性； - TST是建立在逆散射成像原理基础上的超前预报技术，与传统的反射地震技术相比具有更高的分辨率。同时运用了地震波的运动学和动力学信息，不但可精确确定地质构造的位置，同时还可以获得围岩力学性状的空间变化； - TST采用独特的观测方式，保证观测数据同时满足围岩波速分析、三维波场分离和方向滤波的需要。TST隧道超前预报的基本原理：逆散射法地震波偏移成像隧道地质超前预报作为保障隧道施工安全的重要手段，一般需要预报掌子面前方的断裂、溶洞、破碎、含水/含气构造等不良地质对象的性质、规模、位置及产状等，其尺度及位置精度应能达到米级；同时还应提供围岩的工程类别等信息。 与TSP、TRT、TGP等采用反射地震法不同，TST（Tunnel Seismic Tomography）采用逆散射地震偏移成像技术。根据弹性波原理，反射法适合勘探尺度远远大于地震波波长的地质体，且观测时要求入射角等于反射角；散射法则可以勘探尺度与波长相近的地质体，且对观测角度无要求。在隧道狭小的观测空间内，通常勘探地质体的尺度比波长小（波长有十几米），因此散射法比反射法更适合隧道地质超前预报的工作要求，且精度更高。 地震波偏移成像技术是地震勘探成像技术的最新发展成果，充分利用了地震波的运动学与动力学信息，在可靠的波速分布结构基础上，将地质结构以色谱图的方式直观准确的显示出来。在隧道地质超前预报中，偏移成像方法比陆地声呐法、负视速度法、水平剖面法等单纯依靠震相走时的方法更加直观，更加准确。 正确认识三维波场，空间观测地震波在隧道地下三维波场中的传播规律是十分复杂的，主要表现在两个方面：震相复杂、方向各异； 当在隧道侧壁围岩中激发地震波后，除了能够观测到地质体的反射纵波、反射横波外，还有面波、声波、纵横波转换波等等，尤其是在侧壁表面附近传播的面波，其频率低，能量强，对超前预报带来严重影响； 隧道是一个处于山体等庞大的地质体内部，在其中激发的弹性波会向四面八方传播，检波器接收到的回波也来至前后、上下、左右各个方向，特别是浅埋隧道地表的反射比前方地质构造的反射还要强。在进行超前预报时应该首先滤除上下、左右的侧向波和隧道面波、直达波，只保留掌子面前方的回波，才能保证超前预报的真实性和可靠性，避免虚报误报。 检波器每个分量所接收到的波是不同方向回波的纵波和横波在该分量上投影的叠加，纵横波的分离不能依靠检波器的不同分量进行。TST方向滤波- 仅提取从掌子面正前方来的回波TST系统创造性的提出了隧道波场方向滤波技术，利用不同方向回波视速度不同的特点，在独特的二维阵列式观测系统基础上，通过方向滤波算法，能够有效滤除侧向、顶板、底板、面波等干扰，只保留掌子面前方回波，使预报结果只是针对掌子面的前方，保证了预报结果的真实可靠，避免了虚报误报； 围岩速度扫描掌子面前方围岩波速分布的准确确定是十分重要的，这不但关系到对围岩工程类别的判断，更重要的是直接影响到地质对象的准确定位，在进行偏移成像之前必须准确确定掌子面前方围岩的波速分布。TST技术中建立了共散射点（CSP）的速度扫描方法，以偏移叠加能量最大化原理作为扫描速度最优的判据。 准确的进行围岩波速的扫描。高分辨率偏移成像和综合解释经过方向滤波和速度分析，已经获得了前方地震回波和掌子面前方围岩波速的分布。利用前方回波资料和前方围岩速度结构，采用逆散射偏移成像技术进行地质构造的偏移成像。得到的图像分辨率更高。最后是对地质构造偏移图像和速度图像进行综合解释。TST硬件系统TST系统由地震仪、信号分离器、检波器、电缆及安装杆等组成。其中地震仪可选择中国骄鹏公司的SE2404EI、德国DMT公司的SummitII Plus工程地震仪、美国劳雷公司的SmartSeirs ST地震仪、瑞典新MAK6