產品(pin)名稱：隧(sui)道(dao)地質超(chao)前(qian)預(yu)報系(xi)統

TRT（True Reflection Tomography）7000 型隧(sui)道(dao)地質超(chao)前(qian)預(yu)報系(xi)統采用層(ceng)析(xi)掃(sao)描(miao)成像(xiang)技術(shu)獲(huo)得隧道(dao)前(qian)方的(de)全(quan)息(xi)圖，代表(biao)國(guo)際上隧道(dao)超前(qian)預(yu)報領(ling)域(yu)***的(de)水平(ping)。

*采用隧道(dao)反射層(ceng)析(xi)掃(sao)描(miao)成像(xiang)技術(shu)，生成(cheng)隧(sui)道(dao)前(qian)方地層(ceng)結構(gou)的(de)全(quan)息(xi)三(san)維(wei)圖

*勘(kan)測(ce)結果準(zhun)確、**、直(zhi)觀檢測(ce)成果易(yi)於(yu)解譯、斷層(ceng)、破碎、富(fu)水帶(dai)、巖溶及采空(kong)區(qu)特征明顯(xian)無(wu)耗材(cai)、勘(kan)測(ce)費用低(di)

*系(xi)統采用無(wu)線(xian)連(lian)接，操(cao)作(zuo)簡單、**，攜帶(dai)方(fang)便(bian)

*勘(kan)試(shi)時(shi)間(jian)短(duan)，不影(ying)響隧道(dao)施工

*適用(yong)範圍(wei)廣：鐵(tie)路、公(gong)路、水利、礦(kuang)山(shan)等(deng)領(ling)域(yu)均(jun)可(ke)應用(yong)，探(tan)測(ce)勘(kan)測(ce)距離遠(yuan)（150-300 米）

TRT‐7000 型(xing)隧(sui)道(dao)地質超(chao)前(qian)預(yu)報系(xi)統技術(shu)發(fa)展歷程

隨著(zhe)經濟的(de)飛速發展，新(xin)建隧(sui)道(dao)工程規模(mo)越來(lai)越宏(hong)大(da)，面(mian)臨(lin)的(de)地質情(qing)況(kuang)更為(wei)復(fu)雜(za)多(duo)變(bian)。隧道(dao)施工的(de)過程中，防護(hu)措(cuo)施(shi)不足(zu)將會帶(dai)來(lai)很(hen)嚴(yan)重(zhong)的(de)地質災(zai)害和工程問題(ti)，不僅延(yan)誤工(gong)期，影(ying)響**生產，而且(qie)會(hui)帶(dai)來(lai)巨大(da)的(de)經濟損失(shi)，過多(duo)防護(hu)又(you)會(hui)大(da)大(da)加(jia)重成(cheng)本(ben)負擔，這(zhe)促使發達國(guo)家(jia)對(dui)地下巖土工程地質條(tiao)件超前(qian)預(yu)報技術(shu)進行深(shen)入、廣(guang)泛的(de)研究(jiu)。二十(shi)世(shi)紀(ji)六(liu)十(shi)年(nian)代，在(zai)美(mei)國(guo)先進技術(shu)發(fa)展計(ji)劃(hua)基金支(zhi)持(chi)下，美國(guo)國(guo)家(jia)**局網(wang)羅了眾(zhong)多**地球(qiu)物(wu)理學家(jia)應(ying)用地震波勘(kan)測(ce)技術(shu)來(lai)研究(jiu)地層(ceng)應力釋(shi)放現(xian)象(xiang)及(ji)地層(ceng)結構(gou)掃(sao)描(miao)成像(xiang)。在此過程中形(xing)成了隧道(dao)反射層(ceng)析(xi)掃(sao)描(miao)成像(xiang)超前(qian)預(yu)報技術(shu)(True Reflection Tomography)，簡(jian)稱TRT 技術(shu)。在(zai)為美(mei)國(guo)國(guo)家(jia)**局管(guan)轄(xia)單(dan)位(wei)及海(hai)外客戶(hu)服(fu)務的(de)過程中，TRT 技術(shu)飛速發展，在(zai)震源上先後采用爆(bao)炸(zha)、風(feng)鎬(hao)或挖掘(jue)機、電(dian)磁波發(fa)生器(qi)、錘(chui)擊(ji)作(zuo)為震源，使勘(kan)測(ce)成本(ben)越來(lai)越低(di)，操(cao)作(zuo)越來(lai)越方(fang)便；在(zai)軟(ruan)件(jian)上，成功(gong)實現(xian)由(you)2D 成(cheng)像(xiang)到3D 全(quan)息(xi)成(cheng)像(xiang)的(de)跨越，使得勘(kan)測(ce)結果顯(xian)示更(geng)為(wei)準(zhun)確、**，直(zhi)觀。為(wei)更好(hao)地推廣(guang)這(zhe)壹(yi)業(ye)界獨有(you)的(de)先進技術(shu)，美(mei)國(guo)C‐ThruGround 工程有(you)限(xian)公(gong)司從國(guo)家(jia)**局繼(ji)承了相關資(zi)產,進行獨立(li)的(de)商業(ye)運(yun)作(zuo),推出(chu)TRT‐7000 型隧道(dao)反射層(ceng)析(xi)掃(sao)描(miao)成像(xiang)隧道(dao)地質超(chao)前(qian)預(yu)報系(xi)統。

隧(sui)道(dao)地質超(chao)前(qian)預(yu)報系(xi)統介(jie)紹(shao)

TRT‐7000 型隧(sui)道(dao)地質超(chao)前(qian)預(yu)報系(xi)統采用地震層(ceng)析(xi)成(cheng)像(xiang)及全(quan)息(xi)巖土成像(xiang)技術(shu)。經復(fu)雜(za)介(jie)質(zhi)傳(chuan)播(bo)記(ji)錄的(de)地震信號是(shi)由折射、反射、散射、彌散等(deng)多類(lei)波形(xing)所(suo)組成(cheng)，層(ceng)析(xi)成(cheng)像(xiang)和全(quan)息(xi)成(cheng)像(xiang)是(shi)常用的(de)利用信號(hao)波形(xing)變化(hua)來(lai)估計(ji)介(jie)質性質(zhi)變(bian)化(hua)的(de)位(wei)置和範圍(wei)的(de)反演技術(shu)。巖石三(san)維(wei)圖像(xiang)(Rock Vision 3D TM)技術(shu)的(de)基本(ben)原理(li)是(shi)基於(yu)地震能量(liang)在(zai)不同(tong)種類介質(zhi)中(zhong)以不(bu)同(tong)的(de)衰(shuai)減率(lv)和速度傳(chuan)播(bo)。通(tong)常(chang)，與(yu)破碎或裂隙(xi)發(fa)育的(de)巖土體或空(kong)洞條(tiao)件相(xiang)比(bi)，地震波在(zai)完(wan)整堅(jian)硬(ying)的(de)介質中傳(chuan)播(bo)時(shi)，具(ju)有(you)更高(gao)的(de)傳(chuan)播(bo)速(su)度和更低(di)的(de)衰(shuai)減。TRT TM 技術(shu)的(de)基本(ben)原理(li)是(shi)利用了地震波在(zai)巖土體中傳(chuan)播(bo)過(guo)程中，遇(yu)到具(ju)有(you)不同(tong)震動(dong)特性的(de)巖土區(qu)帶(dai)間(jian)的(de)界面(mian)時(shi)，部分地震波能量(liang)將產生反射的(de)特性。絕(jue)大(da)多(duo)數地質結(jie)構異(yi)常及(ji)巖性變(bian)化(hua)，在地震信號可(ke)及的(de)距離範圍(wei)內，均(jun)可(ke)形(xing)成可(ke)探(tan)測(ce)的(de)地震反射。TRT‐7000 型(xing)隧(sui)道(dao)地質超(chao)前(qian)預(yu)報系(xi)統勘(kan)測(ce)成本(ben)低，操(cao)作(zuo)簡單，結(jie)果準(zhun)確、**、直(zhi)觀，代表(biao)隧(sui)道(dao)超前(qian)預(yu)報領(ling)域(yu)*新(xin)**的(de)技術(shu)，是(shi)隧道(dao)超前(qian)預(yu)報系(xi)統發(fa)展(zhan)的(de)方向(xiang),

表(biao)現(xian)在(zai)如(ru)下幾個方面(mian)：

1. TRT‐7000 型隧道(dao)地質超(chao)前(qian)預(yu)報系(xi)統使用錘(chui)擊(ji)作(zuo)為震源，可(ke)重復(fu)利(li)用(yong)，不(bu)需要耗(hao)材(cai)，而使用爆(bao)炸(zha)作(zuo)為(wei)震源，每次(ci)需要相(xiang)當(dang)費用(yong)。

2. 使用錘(chui)擊(ji)作(zuo)為震源，可(ke)在同(tong)壹(yi)點(dian)作(zuo)多次(ci)錘(chui)擊(ji)，通(tong)過(guo)信(xin)號(hao)疊加(jia)，使異(yi)常體反射信(xin)號(hao)更(geng)加(jia)明顯(xian)。

3. 用(yong)錘(chui)擊(ji)作(zuo)為震源克服(fu)了爆(bao)炸(zha)產生的(de)高(gao)能量(liang)對(dui)周(zhou)圍(wei)巖體產生擠(ji)壓、破壞現(xian)象(xiang)，從而保(bao)證能接收到(dao)真實(shi)的(de)地震波信(xin)號(hao)。

4. 由人控制(zhi)錘(chui)擊(ji)產生地震波、可(ke)簡單(dan)重復(fu)，操(cao)作(zuo)簡單，而(er)爆(bao)炸(zha)產生地震波時(shi)高(gao)頻信(xin)號迅(xun)速衰(shuai)減，對操(cao)作(zuo)人員(yuan)的(de)要求(qiu)比(bi)較高(gao)。

5. TRT‐7000 型(xing)隧(sui)道(dao)地質超(chao)前(qian)預(yu)報系(xi)統采用高(gao)精(jing)度的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)，靈(ling)敏度高(gao)（1V/g），*大(da)程度地保留(liu)了高(gao)頻信(xin)號，提(ti)高(gao)了精度及探(tan)測(ce)距離（硬(ying)質巖中為300 米，軟(ruan)質(zhi)巖中為150 米）。

6. 傳(chuan)感(gan)器(qi)和地震波采集、處(chu)理(li)器(qi)之(zhi)間(jian)采用無(wu)線(xian)連(lian)接，大(da)大(da)簡(jian)化(hua)了裝(zhuang)備（只(zhi)有(you)兩個箱子(zi)，尺寸見(jian)設(she)備配(pei)置(zhi)），兩個箱子(zi)的(de)重量僅為(wei)29Kg，攜帶(dai)方(fang)便(bian)。

7. TRT‐7000 型(xing)隧道(dao)地質超(chao)前(qian)預(yu)報系(xi)統的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)布點(dian)（圖1）采用立體布點(dian)方(fang)式，在隧道(dao)兩邊分別(bie)布置(zhi)４個傳(chuan)感(gan)器(qi)，然後在(zai)隧(sui)道(dao)頂上布置(zhi)兩個傳(chuan)感(gan)器(qi)，從而獲(huo)得真實(shi)的(de)三(san)維(wei)立體圖，直(zhi)觀的(de)再現(xian)了異(yi)常體的(de)位(wei)置、形(xing)態、大(da)小(xiao)。而(er)其(qi)他(ta)儀(yi)器(qi)壹(yi)般(ban)在(zai)左(zuo)右(you)邊(bian)墻各布置(zhi)壹(yi)個地震波信(xin)息(xi)接收器(qi)接收地震波，這(zhe)樣(yang)的(de)布置(zhi)方式只(zhi)能獲(huo)得異(yi)常體的(de)位(wei)置信(xin)息，而(er)不能獲(huo)得形(xing)狀、大(da)小(xiao)等(deng)信息(xi)，同時(shi)對於(yu)大(da)角(jiao)度斜交隧道(dao)的(de)裂隙可(ke)能沒(mei)有(you)反映(ying)。

8. TRT‐7000 型隧道(dao)地質超(chao)前(qian)預(yu)報系(xi)統還(hai)采用了層(ceng)析(xi)掃(sao)描(miao)的(de)圖像(xiang)處(chu)理(li)方式，繪制(zhi)三(san)維(wei)視(shi)圖，並可(ke)以從多個角度觀察(cha)缺陷(xian)，使得圖像(xiang)更加(jia)清晰，易於(yu)理解(jie)，從而更(geng)加(jia)輕松(song)地進行缺陷(xian)診斷(duan)。

9. TRT‐7000 型(xing)隧(sui)道(dao)地質超(chao)前(qian)預(yu)報系(xi)統能描(miao)繪到隧道(dao)水平(ping)和垂(chui)直(zhi)方(fang)向(xiang)的(de)所(suo)有(you)異(yi)物(wu)。而其(qi)他(ta)儀(yi)器(qi)用(yong)於(yu)描(miao)繪幾乎(hu)垂(chui)直(zhi)於(yu)隧道(dao)的(de)充(chong)滿空(kong)氣或水的(de)裂隙，而且(qie)只(zhi)能描(miao)繪靠(kao)近(jin)的(de)垂(chui)直(zhi)裂(lie)隙(xi)，不(bu)能描(miao)繪稍遠距(ju)離的(de)**或第三(san)裂(lie)隙（尤(you)其(qi)是(shi)充(chong)氣裂隙(xi)）。對於(yu)斜交隧道(dao)（由其(qi)是(shi)大(da)角(jiao)度斜交隧道(dao)）的(de)裂隙可(ke)能沒(mei)有(you)反映(ying)。對於(yu)所(suo)描(miao)繪的(de)傾斜裂隙(xi)，會低估它們(men)的(de)距離。

TRT-7000層(ceng)析(xi)掃(sao)描(miao)隧道(dao)地質超(chao)前(qian)預(yu)報系(xi)統探(tan)測(ce)原理及(ji)操(cao)作(zuo)

TRT 反射繪(hui)圖

a. 理論(lun)

地震波反射探(tan)測(ce)的(de)方法很(hen)早(zao)就已(yi)經在土木工程和采礦作業等(deng)許多(duo)方面(mian)得到利用(yong)。這(zhe)種(zhong)技術(shu)的(de)原理在於(yu)當地震波遇(yu)到(dao)聲學阻抗(kang)差異(yi)（密度和波速(su)的(de)乘積）界面(mian)時(shi)，壹(yi)部(bu)分(fen)信(xin)號被反射回(hui)來(lai)，壹(yi)部(bu)分(fen)信(xin)號透(tou)射進入(ru)前(qian)方介(jie)質．聲學阻抗(kang)的(de)變化(hua)通(tong)常(chang)發(fa)生在(zai)地質巖層(ceng)界面(mian)或巖體內不(bu)連(lian)續(xu)界面(mian)。反射的(de)地震信號被(bei)高(gao)靈(ling)敏(min)地震信號傳(chuan)感(gan)器(qi)接收，通(tong)過(guo)分(fen)析(xi)，被(bei)用來(lai)了解隧道(dao)工作面前(qian)方地質體的(de)性質(zhi)（軟(ruan)弱(ruo)帶(dai)、破碎帶(dai)、斷(duan)層(ceng)、含水等(deng)），位(wei)置及(ji)規模(mo)。正(zheng)常(chang)入(ru)射到(dao)邊(bian)界的(de)反射系(xi)數計(ji)算(suan)公(gong)式如(ru)下： 假設(she)R為反射系(xi)數， 為(wei)巖層(ceng)的(de)密度，V 等(deng)於(yu)地震波在(zai)巖層(ceng)中的(de)傳(chuan)播(bo)速(su)度。地震波從壹(yi)種(zhong)低(di)阻(zu)抗(kang)物(wu)質傳(chuan)播(bo)到(dao)壹(yi)個高(gao)阻(zu)抗(kang)物(wu)質時(shi)，反射系(xi)數是(shi)正(zheng)的(de)；反之(zhi)，反射系(xi)數是(shi)負的(de)。因此，當地震波從軟(ruan)粗(cu)巖傳(chuan)播(bo)到(dao)硬(ying)的(de)白雲石時(shi)，回波的(de)偏轉極性和波源是(shi)壹(yi)致的(de)。當巖體內部(bu)有(you)破裂帶(dai)時(shi)，回波的(de)極性會(hui)反轉(zhuan)。反射體的(de)尺寸越大(da)，聲(sheng)學阻抗(kang)差別(bie)越大(da)，回(hui)波就越明顯(xian)，越(yue)容易探(tan)測(ce)到。

TRT 層(ceng)析(xi)掃(sao)描(miao)隧道(dao)地質超(chao)前(qian)預(yu)報系(xi)統獲(huo)取(qu)巖層(ceng)中結(jie)構(gou)異(yi)常邊(bian)界的(de)方法

圖1 用地震波反射來(lai)獲(huo)得地層(ceng)地質狀(zhuang)況(kuang)三(san)維(wei)圖的(de)原理示意圖

圖1 解釋(shi)了用地震波反射來(lai)獲(huo)得地層(ceng)地質狀(zhuang)況(kuang)三(san)維(wei)圖的(de)概念(nian)。以每個震源和地震信號傳(chuan)感(gan)器(qi)組(zu)的(de)位(wei)置為(wei)焦點(dian)，與(yu)所(suo)有(you)可(ke)能產生回(hui)波的(de)反射體可(ke)以確定壹(yi)個橢(tuo)球(qiu)。足(zu)夠(gou)多(duo)數量的(de)震源和地震信號傳(chuan)感(gan)器(qi)組(zu)對會形(xing)成壹(yi)個三(san)維(wei)數組，每個界面(mian)/反射的(de)地層(ceng)位(wei)置可(ke)以由(you)這(zhe)些(xie)眾(zhong)多橢(tuo)球(qiu)的(de)交匯(hui)區(qu)域(yu)所(suo)確定。實(shi)際上，反射邊(bian)界每 壹(yi)點(dian)離(li)散圖像(xiang)的(de)計(ji)算(suan)包括由(you)所(suo)有(you)震源和地震信號傳(chuan)感(gan)器(qi)組(zu)所(suo)對應(ying)的(de)三(san)維(wei)巖體空(kong)間(jian)中選(xuan)定(ding)的(de)區(qu)塊。離(li)散圖像(xiang)中各(ge)點(dian)值是(shi)由空(kong)間(jian)疊加(jia)所(suo)有(you)地震波形(xing)計(ji)算(suan)得來(lai)，每個波按(an)比(bi)例地從震源經過三(san)維(wei)巖體空(kong)間(jian)的(de)區(qu)塊到(dao)達地震信號傳(chuan)感(gan)器(qi)。

圖1. 用地震波反射來(lai)獲(huo)得地層(ceng)地質狀(zhuang)況(kuang)三(san)維(wei)圖的(de)原理插圖2 是(shi)這(zhe)個概念(nian)的(de)壹(yi)個示範。各個波形(xing)振(zhen)幅(fu)隨時(shi)間(jian)的(de)變化(hua)由被(bei)探(tan)測(ce)巖層(ceng)大(da)小(xiao)建(jian)立(li)的(de)波速(su)模(mo)型來(lai)計(ji)算(suan)。所(suo)以，此技術(shu)是(shi)掃描(miao)和全(quan)息(xi)技術(shu)的(de)結合。每個圖像(xiang)點(dian)再現(xian)了歸壹(yi)化(hua)的(de)反射地震波的(de)波幅(fu)，因為(wei)在該(gai)點(dian)疊加(jia)了所(suo)有(you)從震源通(tong)過(guo)它傳(chuan)到地震信號傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)反射波，並對(dui)反射波作(zuo)了信號衰(shuai)減的(de)修正(zheng)。發(fa)射信(xin)號(hao)（震源）的(de)間(jian)隔和頻率(lv)決定了圖像(xiang)的(de)分辨率(lv)。為(wei)了防止(zhi)空(kong)間(jian)混(hun)淆(xiao)，記(ji)錄的(de)地震波的(de)*短(duan)波長不能小(xiao)於(yu)圖像(xiang)點(dian)像(xiang)素(su)對(dui)角線(xian)長度的(de)4倍(bei)。然而(er)，通(tong)常(chang)小(xiao)於(yu)四(si)分之(zhi)壹(yi)波長的(de)異(yi)物(wu)是(shi)不能被(bei)探(tan)測(ce)到的(de)。因此，圖像(xiang)點(dian)像(xiang)素(su)對(dui)角線(xian)的(de)長度決定了能探(tan)測(ce)到的(de)*小(xiao)目(mu)標尺寸(cun)。

b. 探(tan)測(ce)設(she)計(ji)

結(jie)合上面的(de)理論和工地的(de)實際應用(yong)給出(chu)了如(ru)下幾條操(cao)作(zuo)規範：

*地層(ceng)圖像(xiang)的(de)分辨率(lv)與(yu)震源的(de)距離成反比(bi)，與可(ke)探(tan)測(ce)到的(de)*短(duan)波長成正(zheng)比(bi)。通(tong)常(chang)，離(li)隧(sui)道(dao)口*近(jin)的(de)幾米分(fen)辨率(lv)*高(gao)，隨(sui)著(zhe)距(ju)離增(zeng)加(jia)分辨率(lv)會(hui)降(jiang)低(di)。同時(shi)，分辨率(lv)和圖像(xiang)點(dian)數(shu)成反比(bi)，因為(wei)能處(chu)理(li)的(de)*多圖像(xiang)點(dian)數(shu)是(shi)65536。

*巖體異(yi)常距(ju)離測(ce)量的(de)**誤差由異(yi)常回(hui)波波速(su)模(mo)型的(de)精度決定。波速(su)模(mo)型可(ke)以隨(sui)隧(sui)道(dao)前(qian)移而(er)得到更新(xin)，包(bao)括隧(sui)道(dao)地質性質(zhi)和機械(xie)屬(shu)性的(de)變化(hua)。

*不同(tong)震源的(de)波速(su)模(mo)型是(shi)不壹(yi)樣(yang)的(de)。爆(bao)炸(zha)產生的(de)地震波以P-波為(wei)主，由掘(jue)進機(ji)、鉆(zuan)機等(deng)彈性剪(jian)切產生的(de)地震波以S-波為(wei)主。以爆(bao)炸(zha)作(zuo)為(wei)震源，圖象會(hui)漏掉(diao)較(jiao)小(xiao)的(de)巖層(ceng)裂隙(xi)異(yi)常。

*地震波可(ke)以由(you)單(dan)軸(zhou)加(jia)速計(ji)收集，其(qi)靈(ling)敏(min)軸(zhou)平(ping)行於(yu)隧道(dao)軸(zhou)向(xiang)。加(jia)速計(ji)和震源擺(bai)放(fang)在同(tong)壹(yi)隧(sui)道(dao),並離(li)開(kai)震源壹(yi)定(ding)距(ju)離(li)。這(zhe)提(ti)高(gao)了對位(wei)於(yu)隧道(dao)前(qian)方巖層(ceng)異(yi)常探(tan)測(ce)的(de)靈敏度，但非(fei)傳(chuan)感(gan)器(qi)軸(zhou)向(xiang)上的(de)靈敏度會變差。通(tong)過(guo)改變(bian)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)軸(zhou)向(xiang)或采用三(san)軸(zhou)傳(chuan)感(gan)器(qi)可(ke)以提(ti)高(gao)隧(sui)道(dao)側(ce)面巖層(ceng)異(yi)常的(de)圖象質(zhi)量。

*為(wei)確保構(gou)建地層(ceng)圖象地準(zhun)確性，震源和地震信號傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)位(wei)置必(bi)須**到(dao)(+/-10cm)。

用TRT‐7000 型隧道(dao)地質超(chao)前(qian)預(yu)報系(xi)統層(ceng)析(xi)掃(sao)描(miao)系(xi)統來(lai)做地層(ceng)繪圖需要考慮以下幾個因素(su)：

*隧(sui)道(dao)的(de)尺寸及挖掘(jue)的(de)技術(shu)

*巖層(ceng)的(de)類型，周(zhou)圍(wei)地層(ceng)及可(ke)能的(de)隧道(dao)口前(qian)方的(de)地震波屬(shu)性

*目(mu)標區(qu)域(yu)的(de)屬性，尺(chi)寸(cun)及範圍(wei)

*描(miao)繪異(yi)常體要求(qiu)的(de)分辨率(lv)

*震源、地震信號傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)安裝(zhuang)，巖層(ceng)表面(mian)和接近(jin)表面(mian)的(de)地質狀(zhuang)況(kuang)

TRT‐7000 型隧(sui)道(dao)地質超(chao)前(qian)預(yu)報系(xi)統的(de)地震信號傳(chuan)感(gan)器(qi)組(zu)列的(de)布置(zhi)和傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)類型如(ru)圖2、3。隧道(dao)的(de)尺寸和類型(xing)決定了具(ju)體采用哪種布置(zhi)。地層(ceng)的(de)類型和屬性決定了采用何種耦合技術(shu)來(lai)正(zheng)確安裝(zhuang)地震信號傳(chuan)感(gan)器(qi)。地層(ceng)的(de)地震波屬(shu)性確定了*佳的(de)異(yi)常探(tan)測(ce)範圍(wei)、圖象的(de)長度、*佳分辨率(lv)。進入(ru)隧(sui)道(dao)的(de)方式和巖層(ceng)狀況(kuang)決定了需要采用何種額(e)外的(de)設(she)備來(lai)安裝(zhuang)地震信號傳(chuan)感(gan)器(qi)組(zu)，以及(ji)需要對(dui)地震信號傳(chuan)感(gan)器(qi)組(zu)的(de)布置(zhi)作怎(zen)樣(yang)的(de)更改（旋(xuan)轉或伸長）以確保獲(huo)得可(ke)靠(kao)的(de)數據(ju)。磁致伸縮（電(dian)磁波）震源現(xian)在(zai)被(bei)TRT 用(yong)做標準(zhun)震源。它可(ke)以重(zhong)復(fu)產生在(zai)巖層(ceng)中傳(chuan)播(bo)的(de)的(de)掃描(miao)頻率(lv)信(xin)號(hao)。從震源過來(lai)的(de)直(zhi)達(da)波和從異(yi)常體反射過(guo)來(lai)的(de)反射波都(dou)被(bei)加(jia)速器(qi)采集到，並和震源信號相聯(lian)系(xi)。記(ji)錄的(de)結果很(hen)容易和震源的(de)記(ji)錄相(xiang)匹配。

使用電磁波震源的(de)便利性在(zai)於(yu)應用(yong)的(de)適應(ying)性、震源定位(wei)和地震波方(fang)向(xiang)控(kong)制(zhi)的(de)簡便性。

用(yong)TRT‐7000 型(xing)隧道(dao)地質超(chao)前(qian)預(yu)報系(xi)統進行超前(qian)預(yu)報勘(kan)測(ce)

選擇震源位(wei)置

A．隧(sui)道(dao)震源組合類(lei)型(xing)（TBM ‐‐ 圓柱(zhu)形(xing)，挖掘(jue)和爆(bao)炸(zha)‐‐馬(ma)蹄(ti)形(xing)）；

B．震源和地震信號傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)位(wei)置如(ru)圖2、3。通(tong)常(chang)，地震信號傳(chuan)感(gan)器(qi)組(zu)離*近(jin)的(de)目(mu)標邊界不(bu)能小(xiao)於(yu)10‐15 米。

勘(kan)測(ce)

*為每個震源記(ji)錄５個好的(de)記(ji)錄（５個堆棧）。當記(ji)錄不(bu)壹(yi)致時(shi)，增(zeng)加(jia)堆棧數量(liang)（錘(chui)擊(ji)次(ci)數）。

*保(bao)留(liu)所(suo)有(you)的(de)記(ji)錄，需要記(ji)錄震源位(wei)置移(yi)動(dong)後震源條件發生的(de)變化(hua)，輸入(ru)所(suo)有(you)相關(guan)的(de)發現(xian)。

震源和地震信號傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)勘(kan)測(ce)點(dian)

所(suo)有(you)地震信號傳(chuan)感(gan)器(qi)和震源位(wei)置的(de)精度必須小(xiao)於(yu)10CM。位(wei)置坐(zuo)標必(bi)須與總(zong)體坐標(biao)系(xi)統壹(yi)致。它可(ke)以是(shi)隧道(dao)測(ce)量鏈長度或者是(shi)地形(xing)學坐標，和隧道(dao)中心(xin)線(xian)的(de)海拔高(gao)度。如(ru)果要在(zai)TRT 層(ceng)析(xi)掃(sao)描(miao)系(xi)統的(de)地層(ceng)繪圖中附(fu)加(jia) 隧道(dao)附近(jin)已(yi)建(jian)或準(zhun)備(bei)建(jian)的(de)結構，它們(men)的(de)坐標也必(bi)須提供。

TRT‐7000 型隧(sui)道(dao)地質超(chao)前(qian)預(yu)報系(xi)統的(de)壹(yi)些(xie)隧(sui)道(dao)工程項(xiang)目(mu)實例

TRT 軟(ruan)件(jian)生成(cheng)壹(yi)個全(quan)息(xi)圖像(xiang)，描(miao)述地下狀況(kuang)就像(xiang)壹(yi)束(shu)閃(shan)光(guang)，能夠(gou)使妳直(zhi)接“看到(dao)”隧(sui)道(dao)工作面前(qian)方400英(ying)尺（120m）。典(dian)型的(de)應用包括，在(zai)隧(sui)道(dao)工作面後面(mian)壹(yi)定(ding)距(ju)離(li)的(de)隧道(dao)周(zhou)邊安裝(zhuang)3 分量(liang)檢波器(qi)，由(you)錘(chui)擊(ji)、掘(jue)進機(ji)或風(feng)鎬(hao)產生地震信號。在(zai)掘進循環裏(li)記(ji)錄信(xin)號。整個數據(ju)的(de)采集和處(chu)理(li)需要壹(yi)到(dao)兩(liang)小(xiao)時(shi)，並且(qie)隧(sui)道(dao)每掘(jue)進200～300ft（61～90m）執(zhi)行壹(yi)次(ci)操(cao)作(zuo)。

國(guo)外的(de)項(xiang)目(mu)

NSA 工程公(gong)司和Kajima 集團已(yi)經在壹(yi)起(qi)使用TRT 方法描(miao)述日本(ben)壹(yi)些(xie)隧(sui)道(dao)的(de)不同巖石特征。在Fujikawa導(dao)硐和TBM 主隧道(dao)，TRT 被應用於(yu)描(miao)繪隧道(dao)上方安山(shan)石(shi)和凝灰角(jiao)礫巖層(ceng)上沈積形(xing)成的(de)砂(sha)礫層(ceng)的(de)界限(xian)。圖１顯(xian)示3 維(wei)的(de)導硐和主隧道(dao)的(de)聯合圖像(xiang)，描(miao)繪出(chu)了砂(sha)礫層(ceng)的(de)底部(bu)形(xing)狀和邊界。平(ping)坦(tan)的(de)邊界在(zai)主隧道(dao)上方約121英(ying)尺（37m），輕(qing)微侵入了導硐。

隧道(dao)上方異(yi)常輪(lun)廓反射及(ji)向(xiang)東(dong)（左(zuo)）和北（右(you)）的(de)垂(chui)直(zhi)和水平(ping)投影(ying)。 在日本(ben)的(de)Kamaishi 附近(jin)的(de)另壹(yi)個高(gao)速(su)公(gong)路雙硐隧(sui)道(dao)工程，采用NATM 和鉆眼爆(bao)破技術(shu)，隧(sui)道(dao)開(kai)挖通(tong)過(guo)偶(ou)爾(er)有(you)花崗(gang)巖的(de)破碎的(de)、軟(ruan)弱(ruo)的(de)喀斯特石灰巖層(ceng)。采用沖擊(ji)破碎機(ji)產生震源，探(tan)測(ce)到壹(yi)個在工(gong)作面前(qian)方279 英(ying)尺（85m）的(de)橫在主隧道(dao)上的(de)花崗巖體。該(gai)體與工(gong)作(zuo)面(mian)的(de)低波速(su)粘土(tu)（圖２中的(de)藍(lan)色部(bu)分）相區(qu)別(bie)，已(yi)被(bei)掘進所(suo)證實(shi)。

隧道(dao)上方異(yi)常輪(lun)廓反射及(ji)向(xiang)東(dong)（左(zuo)）和北（右(you)）的(de)垂(chui)直(zhi)和水平(ping)投影(ying)。 在日本(ben)的(de)Kamaishi 附近(jin)的(de)另壹(yi)個高(gao)速(su)公(gong)路雙硐隧(sui)道(dao)工程，采用NATM 和鉆眼爆(bao)破技術(shu)，隧(sui)道(dao)開(kai)挖通(tong)過(guo)偶(ou)爾(er)有(you)花崗(gang)巖的(de)破碎的(de)、軟(ruan)弱(ruo)的(de)喀斯特石灰巖層(ceng)。采用沖擊(ji)破碎機(ji)產生震源，探(tan)測(ce)到壹(yi)個在工(gong)作面前(qian)方279 英(ying)尺（85m）的(de)橫在主隧道(dao)上的(de)花崗巖體。該(gai)體與工(gong)作(zuo)面(mian)的(de)低波速(su)粘土(tu)（圖２中的(de)藍(lan)色部(bu)分）相區(qu)別(bie)，已(yi)被(bei)掘進所(suo)證實(shi)。

TRT 也被用於(yu)澳(ao)大(da)利(li)亞(ya)的(de)壹(yi)些(xie)隧(sui)道(dao)工程，包括壹(yi)個采用TRT 探(tan)測(ce)隧道(dao)前(qian)方破碎區(qu)的(de)應用例子(zi)，該(gai)隧(sui)道(dao)正(zheng)要穿(chuan)越(yue)充(chong)滿喀(ka)斯(si)特石灰巖的(de)山(shan)谷(gu)。圖３顯(xian)示在(zai)隧(sui)道(dao)工作面的(de)前(qian)方98 英(ying)尺（30m）和180 英(ying)尺（55m）有(you)兩個軟(ruan)弱(ruo)裂(lie)隙區(qu)域(yu)，它們(men)已(yi)被(bei)隨後的(de)鉆孔檢查和掘進所(suo)證實(shi)。

TRT‐7000 型隧道(dao)地質超(chao)前(qian)預(yu)報系(xi)統對(dui)比(bi)其(qi)他(ta)同(tong)類(lei)產品(pin)的(de)優(you)越性

1) TRT‐7000 型(xing)隧(sui)道(dao)地質超(chao)前(qian)預(yu)報系(xi)統使用錘(chui)擊(ji)作(zuo)為的(de)震源，可(ke)重復(fu)利(li)用(yong)，不(bu)需要耗(hao)材(cai)，而使用爆(bao)炸(zha)作(zuo)為(wei)震源每次(ci)需要相(xiang)當(dang)費用(yong)。

2) TRT‐7000 型隧道(dao)地質超(chao)前(qian)預(yu)報系(xi)統震源不需要鉆(zuan)孔，直(zhi)接錘(chui)擊(ji)邊(bian)墻巖體或固(gu)結的(de)混(hun)凝土(tu)表面，傳(chuan)感(gan)器(qi)安裝(zhuang)只(zhi)需要鉆(zuan)直(zhi)徑6 毫米，深(shen)5 厘(li)米的(de)孔，測(ce)試快(kuai)捷，方便(bian)，從測(ce)試準(zhun)備(bei)到(dao)數(shu)據(ju)采集完(wan)成只(zhi)需要1 個小(xiao)時(shi)；其(qi)它同(tong)類(lei)儀器(qi)需要鉆(zuan)24 個1.5 米深(shen)的(de)炮(pao)孔，1-2 個2 米深(shen)的(de)接收孔，準(zhun)備(bei)時(shi)間(jian)長。

3) TRT‐7000 型隧道(dao)地質超(chao)前(qian)預(yu)報系(xi)統的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)和地震波采集、處(chu)理(li)器(qi)之(zhi)間(jian)采用無(wu)線(xian)連(lian)接，大(da)大(da)簡(jian)化(hua)了裝(zhuang)備，儀(yi)器(qi)兩(liang)個箱子(zi)（體積：55cm*43*22,47cm*36cm*22cm) 的(de)重量僅為(wei)29Kg，攜帶(dai)方(fang)便(bian)，操(cao)作(zuo)也更加(jia)簡便(bian)。

4) TRT‐7000 型隧(sui)道(dao)地質超(chao)前(qian)預(yu)報系(xi)統的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)布點(dian)（圖1）采用立體布點(dian)方(fang)式，在隧道(dao)兩邊分別(bie)布置(zhi)４個傳(chuan)感(gan)器(qi)，然後在(zai)隧(sui)道(dao)頂上布置(zhi)兩個傳(chuan)感(gan)器(qi)，從而獲(huo)得真實(shi)的(de)三(san)維(wei)立體圖，直(zhi)觀的(de)再現(xian)了異(yi)常體的(de)位(wei)置、形(xing)態、大(da)小(xiao)。而(er)其(qi)他(ta)儀(yi)器(qi)壹(yi)般(ban)在(zai)左(zuo)右(you)邊(bian)墻各布置(zhi)壹(yi)個地震波信(xin)息(xi)接收器(qi)接收地震波，這(zhe)樣(yang)的(de)布置(zhi)方式只(zhi)能獲(huo)得異(yi)常體的(de)位(wei)置信(xin)息，而(er)不能獲(huo)得形(xing)狀、大(da)小(xiao)等(deng)信息(xi)，同時(shi)對於(yu)大(da)角(jiao)度斜交隧道(dao)的(de)裂隙可(ke)能沒(mei)有(you)反映(ying)。

5) TRT‐7000 型隧道(dao)地質超(chao)前(qian)預(yu)報系(xi)統采用高(gao)精(jing)度的(de)加(jia)速計(ji)作(zuo)為傳(chuan)感(gan)器(qi)，*大(da)程度地保留(liu)了高(gao)頻信(xin)號，提(ti)高(gao)了精度及探(tan)測(ce)距離（硬(ying)質巖中為300 米，軟(ruan)質(zhi)巖中為150 米）。

6) TRT‐7000 型(xing)隧(sui)道(dao)地質超(chao)前(qian)預(yu)報系(xi)統接收頻率(lv)範圍(wei)為0.7-3900Hz，適應(ying)性強(qiang)，能夠(gou)在(zai)軟(ruan)巖、硬(ying)巖、黃土、松(song)散堆積(ji)物(wu)等(deng)多種(zhong)地質環境(jing)裏(li)進行的(de)超前(qian)地質預(yu)其(qi)他(ta)同(tong)類(lei)設(she)備如(ru)遇黃(huang)土、松(song)散泥(ni)土結(jie)構，無(wu)法成(cheng)孔，從而無(wu)法放(fang)入(ru)耗(hao)材(cai)。

7) **性高(gao)，不(bu)需要耗(hao)材(cai)，不需要交流電(dian)，在煤層(ceng)，含瓦(wa)斯(si)地層(ceng)中也(ye)可(ke)以進行測(ce)試。

8) TRT‐7000 型隧(sui)道(dao)地質超(chao)前(qian)預(yu)報系(xi)統繪(hui)制(zhi)三(san)維(wei)視(shi)圖，並可(ke)以從多個角度觀察(cha)缺陷(xian)，使得圖像(xiang)更加(jia)清晰，易於(yu)理解(jie)，從而更(geng)加(jia)輕松(song)地進行缺陷(xian)診斷(duan)。

9) 信(xin)息(xi)量大(da)，對(dui)於(yu)斷層(ceng)破碎帶(dai)、**地質接觸(chu)界面(mian)、含水構造(zao)、大(da)管(guan)徑的(de)管(guan)狀(zhuang)巖溶能提(ti)供(gong)準(zhun)確預(yu)報TRT‐7000 型隧道(dao)地質超(chao)前(qian)預(yu)報系(xi)統在(zai)美(mei)國(guo)、歐洲(zhou)、日(ri)本(ben)、新西(xi)蘭(lan)、澳(ao)大(da)利(li)亞(ya)等(deng)國(guo)家(jia)獲(huo)得廣闊的(de)市場(chang)，在(zai)國(guo)內目(mu)前(qian)已(yi)被(bei)山(shan)東(dong)鐵(tie)正(zheng)工(gong)程試驗檢測(ce)中心(xin)有(you)限(xian)公(gong)司、山(shan)東(dong)廣信(xin)工(gong)程檢測(ce)有(you)限(xian)責任(ren)公(gong)司、萊蕪鐵(tie)礦(kuang)萊蕪鋼鐵(tie)集團萊蕪礦業有(you)限(xian)公(gong)司、湖(hu)北省交通(tong)規(gui)劃(hua)設(she)計(ji)院、中(zhong)鐵(tie)八(ba)局集團建(jian)築工程有(you)限(xian)公(gong)司、中(zhong)鐵(tie)八(ba)局集團正(zheng)成(cheng)鐵(tie)路工程質量(liang)檢測(ce)有(you)限(xian)公(gong)司、中(zhong)鐵(tie)九(jiu)局集團工(gong)程檢測(ce)試驗有(you)限(xian)公(gong)司、雲南省(sheng)水利水電勘(kan)測(ce)設(she)計(ji)研究(jiu)院、中(zhong)國(guo)水電三(san)局大(da)西(xi)客運(yun)專線(xian)指(zhi)揮部(bu)、中鐵(tie)十(shi)八(ba)局集團有(you)限(xian)公(gong)司科(ke)研設(she)計(ji)院、中(zhong)鐵(tie)十(shi)九(jiu)局集團有(you)限(xian)公(gong)司計(ji)量(liang)測(ce)試中心(xin)、北京交通(tong)大(da)學、中國(guo)水電六(liu)局、中國(guo)**科(ke)學研究(jiu)院、五礦邯(han)邢礦(kuang)業(ye)邯(han)鄲(dan)地質勘(kan)查設(she)計(ji)有(you)限(xian)公(gong)司、四(si)川路橋勘(kan)測(ce)設(she)計(ji)院、中(zhong)國(guo)建築總(zong)公(gong)司技術(shu)服(fu)務中(zhong)心(xin)、中南(nan)大(da)學、河北鋼鐵(tie)集團石(shi)人溝鐵(tie)礦(kuang)、河(he)北鋼鐵(tie)集團司(si)家(jia)營(ying)鐵(tie)礦(kuang)、河(he)北鋼鐵(tie)集團龍(long)煙鐵(tie)礦(kuang)、北京建(jian)築工程學院、重(zhong)慶交通(tong)大(da)學、中鐵(tie)十(shi)七(qi)局、中鐵(tie)四(si)局、中國(guo)鐵(tie)路第三(san)勘(kan)察(cha)設(she)計(ji)院、山(shan)東(dong)大(da)學、中國(guo)建築第五工程公(gong)司、中(zhong)國(guo)電建(jian)成(cheng)都(dou)勘(kan)察(cha)設(she)計(ji)院、中(zhong)國(guo)電建(jian)中(zhong)水八(ba)局、中國(guo)鋁(lv)業(ye)河(he)南(nan)分(fen)公(gong)司、吉林省(sheng)水利水電勘(kan)察(cha)設(she)計(ji)院、等(deng)單位(wei)使用，並獲(huo)得用戶(hu)高(gao)度評價。

TRT‐7000 型(xing)隧(sui)道(dao)地質超(chao)前(qian)預(yu)報系(xi)統配(pei)置(zhi)及參(can)數

A 配(pei)置：

1 臺主機、1 份(fen)地震波數(shu)據(ju)采集軟(ruan)件(jian)、1 份(fen)RV3D 處(chu)理(li)（顯(xian)示軟(ruan)件(jian)）、10 個加(jia)速度傳(chuan)感(gan)器(qi)、11 個無(wu)線(xian)觸(chu)發(fa)模(mo)塊(kuai)、1 個觸(chu)發(fa)器(qi)、1 個基站(zhan)（用(yong)來(lai)連(lian)接主機，控(kong)制(zhi)遠(yuan)程模塊(kuai)收集數據(ju)）、基站(zhan)模(mo)塊(kuai)（向(xiang)無(wu)線(xian)模塊發(fa)送采集命(ming)令，接收無(wu)線(xian)模塊采集的(de)數據(ju)，將數據(ju)傳(chuan)輸到(dao)主機）

B 參(can)數：

1、數(shu)據(ju)采集（采用無(wu)線(xian)數據(ju)傳(chuan)輸和通(tong)信(xin)，立(li)體布置(zhi)震源和傳(chuan)感(gan)器(qi)，采集立體空(kong)間(jian)的(de)波場(chang)信(xin)息(xi)

2、震源及觸(chu)發(fa)方(fang)式

  錘(chui)擊(ji)震源，使用觸(chu)發(fa)開(kai)關(guan)回(hui)路觸(chu)發(fa)

3、傳(chuan)感(gan)器(qi)

  靈(ling)敏度1V/g，單位(wei)量傳(chuan)感(gan)器(qi)；頻率(lv)範圍(wei)：10‐10000Hz

4、無(wu)線(xian)模塊

  記(ji)錄地震波，向(xiang)基站(zhan)無(wu)線(xian)發送記(ji)錄到(dao)的(de)地震波，頻率(lv)範圍(wei)：0.7‐3900Hz，采集記(ji)錄長度：64‐8192ms,采樣(yang)頻率(lv)：250‐32000 道(dao)/秒(miao)，模數(shu)轉換(huan)：24 位(wei)

5、主機

專(zhuan)用工(gong)業級筆記(ji)本(ben)電腦(nao)，松(song)下CF‐31，windows 中文(wen)操(cao)作(zuo)系(xi)統。屏(ping)幕尺寸：13.3 英(ying)寸，CPU 型(xing)號：Intel酷(ku)睿(rui)雙核(he) L2400CPU\主頻：1.66GHz\內在(zai)容量：512MB\硬(ying)盤容量：80GB\顯(xian)卡(ka)芯(xin)片：Intel GMA 950，USB端口：4 個

6、主機分(fen)析(xi)軟(ruan)件(jian)

分(fen)析(xi)軟(ruan)件(jian)基於(yu)地震波反射的(de)原理，通(tong)過(guo)時(shi)間(jian)濾(lv)波器(qi)，頻率(lv)濾(lv)波器(qi)，速(su)度濾(lv)波器(qi)反演預(yu)報區(qu)域(yu)三(san)維(wei)空(kong)間(jian)中的(de)地震波波阻(zu)信(xin)息，可(ke)以2D 和3D 圖形(xing)和圖表形(xing)式輸出(chu)結果，能生成(cheng)地質不(bu)連(lian)續(xu)界面(mian)，傾(qing)角和走(zou)向(xiang)以及(ji)與(yu)隧(sui)道(dao)軸(zhou)交點(dian)的(de)壹(yi)維(wei)成(cheng)像(xiang)圖，可(ke)對結(jie)果進行任(ren)意切(qie)片。

7、預(yu)報範圍(wei)

隧道(dao)中心(xin)線(xian)左右(you)、上下50 米，掌(zhang)子(zi)面前(qian)方150‐300 米。