超前地质预报技术体系

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1、TSP探测解译技术
（1）概况
TSP（Tunnel Seismic Prediction，隧道地震勘探）
设备是由瑞士安伯格公司开发、生产的，是当
前国内外最先进的隧道隧洞长期超前地质预报
设备，也是当前超前地质预报技术中的最重要
手段。它与其它超前地质预报的设备相比，最
大优点是：探测距离远（可达隧道隧洞掌子面
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二、隧道隧洞的洞身不良 地质体超前预报技术
• 隧道隧洞施工地质灾害的发生，与不良地质体
的存在和施工辅助工法使用不当密切相关，这
其中首先是不良地质体的存在。所以，作为超
前预报技术体系，首先就是进行隧道隧洞洞身
不良地质体的超前预报。
隧道隧洞洞身不良地质体超前地质预报依据预
报距离，分为长期（长距离—下同）超前地质
前方300～500米,有效预报距离100～150米）， 分辨率高（最高分辨率为1米），抗干扰能力
强（基本不受干扰），影响施工很少（钻孔和
测试在侧壁进行，洞内探测时间仅用45分钟）。
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• 该设备主要用于超前预报隧道掌子面前 方不良地质的性质、位置和规模，最大 探测距离为掌子面前方300~500m，设备 限定的有效预报距离为掌子面前方100m， 最高分辨率为≥1m地质体。
概论隧道隧洞超前 地质预报技术体系
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前言
• 广义的超前地质预报技术，即综合超前 地质预报技术。它包括隧道隧洞所在地 区地质分析与宏观预报、隧道隧洞的洞 身不良地质体超前预报、超前钻探和施 工地质灾害临近警报四大部分。而隧道 隧洞的洞身不良地质体超前地质预报有 分为长期超前地质预报、短期超前地质 预报两种预报形式和预报步骤。 由于涵盖内容太多，本文只能简介如下。
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目 前 ， TSP 共 开 发 出 TSP-201,TSP-202 和 TSP-203 共 三 个 系 列 ， 其 中 TSP-202 和 TSP-203在国内外最为普及。TSP-202和 TSP-203的最主要区别在于成果的解译手 段和精度：
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预报、短期（短距离—下同）超前地质预报、
2020两/12/2种预报形式和预报步骤。
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（一）长期超前地质预报
• 长期超前地质预报的预报距离为掌子面前方 100米以上。 对于隧道隧洞不良地质体的长期超前地质预报 来说，国内外主要采用TSP（隧道地震勘探— 下同）或浅层地震仪等仪器探测方法来进行。 石家庄铁道学院桥隧施工地质技术研究所综合 国内外科研成果，经过20多年的深入研究，分 别研制出三种长期超前地质预报技术，并研制 出将三种预报技术紧密结合、可以相互验证的 高精度、高质量的综合长期超前地质预报新技 术。
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一、隧道隧洞所在地区 地质分析与宏观预报
• 隧道隧洞所在地区不良地质宏观预报，是以各 种区域地质资料分析和深入的地面地质调查为 基础，通过隧道隧洞不良地质分析方法，宏观 预报洞体施工可能遇到的不良地质类型、规模、 大约位置和方向，宏观预报施工地质灾害的类 型和发生的可能性。 只有在宏观预报的原则指导下，才能更准确、 更有效地实施洞体不良体地质超前预报和施工 地质灾害监测、判断及临近警报等后续预报工
2020/作12/2。所以，宏观预报是施工地质灾害超前预报3
• 特别是对于TSP探测来说，只有通过隧道 隧洞所在地区主要洞体不良地质宏观预 报，才能更准确地布设炮眼的位置，才 能在TSP解译阶段选择正确的搜索角和调 谐角。所以，它是提高TSP预报精度的关 键技术之一。
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（一）区域地质资料分析
地质图、区域构造体系图及其说明书中获取。
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• 区域地质分析，则是应用大地构造学、构造地质学、 特别是地质力学的理论，应用沉积岩石学和沉积建造 理论，应用岩浆岩石学和岩浆建造理论分析所收集的 区域地质资料，初步了解隧道隧洞所在地区：
• （1）主要构造方位、力学性质和构造多期活动特征及 其不同方位构造对隧道隧洞围岩稳定性的影响程度；
• 地层地质调查、地质构造调查、岩浆岩侵 入体调查、岩溶地质调查、煤系地层调查 和水文地质调查等等技术。
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（三）隧道隧洞区域不良地质 分析技术
• 它是隧道隧洞所在地区不良地质宏观预报的依据。因为： 大多数隧道隧洞不良地质体本身就是区域地层、地质构 造或岩溶地质体的一部分。 主要包括：地层层序和特殊岩层分析，构造体系、构造 型式和构造分布规律分析，地应力状态分析，岩浆岩侵 入体成因、产状分析，溶洞、暗河、岩溶陷落柱和岩溶 淤泥带成生条件和展布规律分析，煤系地层中的煤层、 采空区和瓦斯地质分析等等。
• 区域地质分析是宏观预报的基础之一。 • 区域地质资料，主要包括 • （1）隧道隧洞所在地区大地构造环境、构造体系、构
造复合与构造演化； • （2）沉积建造环境、建造特征、建造演化； • （3）岩浆侵入、喷溢的地质环境、岩浆活动的特征。 • 还包括它们与区域地壳运动的关系，等等。 • 上述资料主要从隧洞隧洞所在地区的各种比例尺区域
• TSP探测解译的关键技术是成果图的解译 技术，不同解译水平的人员，预报的精 度可以相差很大。
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对于TSP来说，在解译数据处理阶段的搜索角和 解译事例输出阶段的走向调谐角和倾向调谐角 的正确选择，和在成果解译阶段如何依据不良 地质体的成因特征确定不良地质体的图像标志， 如何将设备限定的掌子面前方100m的有效预报 距离提高到150m甚至更远、以及既能预报不良 地质的性质、位置和规模还能利用地质力学的 某些理论预报断层破碎带的围岩级别（类别） 等等技术是关键的解译技术。
• （2 ）主要地层类型（如煤系地层、灰岩、白云岩等可 溶岩地层等等）特征及其隧道隧洞围岩稳定性的影响 程度；
• （3）主要岩浆岩的类型（如侵入岩、喷出岩）特征、 空间分布特征及其隧道隧洞围岩Leabharlann Baidu定性的影响程度。
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（二）深入的隧道隧洞地面 地质调查技术
• 它是隧道隧洞不良地质宏观预报的更重要 的基础。主要包括：