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隧道超前地质预报之地震波法

时间:2025-05-20 来源:华岩物探 点击:0

地震波法是目前中长超前预报的主流方法,包括HSP、TSP、负视速度法等,其中 TSP法应用最为广泛。

地震波法原理是:隧道地震弹性波法超前预报原理是利用地震反射波和绕射波原理,对隧道掌子面前方的地质条件进行探测。由震源产生的地震波向隧道前方传播的过程中,遇到岩体中相对大的声阻抗界面会产生反射波,遇到相对小的声阻抗界面会产生绕射波,统称为地震回波。利用设备采集隧道围岩中界面的地震回波,通过专业处理系统提取回波的界面位置、空间分布、回波极性和回波能量等信息,并结合隧道地质勘察资料综合分析,实现隧道地质超前预报目的。

现场需要采用三分量检波器实现空间地震回波的矢量检测和纵横波采集,保证处理系统利用多波多分量进行全波震相分析和极化波计算,获得2维和3维空间的偏移归位图、断面扫描图,获得界面回波位置和界面空间分布,以及界面间岩体性质等预报资料。

TSP法的优点:

(1)TSP法预报距离较长,通常为100~200m。一次预报可指导较长时间的工程施工,且操作简单,对现场要求不高,节约人力物力。

(2)TSP法是通过少量炸药引爆或者锤击产生地震波,预报过程中对已有工程基本无破坏,对掌子面前方岩石基本无扰动,属于无损探测。

(3)TSP法可以快速查明溶洞、破裂带、断层等不良地质的位置和大小,具有快速、高效的特点。且TSP法具有较好的连续性,对大部分地质情况的预报都比较准确可靠。

(4)对于与隧道轴线方向交角比较大的不良地质带TSP的预报效果比较好,精度较高。

      TSP法的缺点:

(1)当隧道存在的岩性变化较复杂时,波的传播会受到很大影响,在不同地质构造体形成大大小小的干扰波。所以TSP法对软件算法要求较高,否则结果与实际相去甚远。

(2)数据采集过程中会存在一定因素产生采集误差,例如炸药引爆时的延时差、锤击能量过小、炮间距炮检距记录不准确、以及记录人员的个体差异等等,都会使得数据误差变大。

(3)TSP法进行速度分析时,围岩的波速是根据地勘资料及围岩参数假定的,可能导致不良地质体的位置出现一定的偏差,不能特别准确地确定不良地质体的位置,只能根据假定波速大致定位,取值对误差的影响较大。

(4)对于走向与隧道轴线平行或者近似平行的不良地质体,TSP 探测结果较差。

(5)TSP对含水体的探测结果较差,需辅助瞬变电磁或者其他方法进行水害探测。