超前地质预报系统TRT介绍

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超前地质预报系统TRT

A11
10 to 20m
A5
Accelerometers
A10
传感器
A2 A7
D&B tunnel
A3
A2 A3
5m
A8
A4 A5 A6
5m
A7 A8
5m
A4
A6
A9
A11
A9 A10 A11
隧道横断面图
Tunnel cross-section
Tunnel plan view 隧道平面图
Standard pattern of source and receiver locations for
• 2006年，为推广这一先进技术，美国C-Thru公司从国家安全局继承了相关资产，与中国铁道科学研究院联合推出了TRT6000超前地质预报系统。
1、工作原理
地震波反射
在于当地震波遇到声学阻抗差异（密度和波速的乘积）界面时，一部分信号被反射回来，一部分信号透射进入前方介质。声学阻抗的变化通常发生在地质岩层界面或岩体内不连续界面。
Comparison of seismic record for the same gain recorded by wired seismograph (top)
TRT seismic surveys in tunnels
TBM隧道应用TRT地震仪勘测时震源和传感器标准的位置
传感器
传感器
110V AC Power generator or commercial AC power
Hammer
Power strip
Seismograph power supply
Swept frequeny source

隧道施工中TRT技术应用探微

隧道施工中TRT技术应用探微1. 引言隧道是一个线状的隐蔽工程，且深埋于地下，其岩体的工程地质、水文地质条件复杂多变。

特别是埋藏很深的长隧道，限于目前的地质勘探水平，试图在工程勘察阶段就准确无误地查明其工程岩体的状态、特征，以及可能发生地质灾害的不良地质体的位置、规模和性质是极其困难的，这些问题都必须依靠施工过程中的地质超前预报工作来解决。

因此，随着施工安全在施工过程中日益占据主导位置，超前地质预报逐渐在隧道建设中发挥出重要作用，并成为保证安全施工所必不可缺的手段。

隧道地质超前预报由来已久，超前预报的方法主要有隧道地质超前预报系统（TSP）、水平声波剖面（HSP）法、陆地声纳法、探地雷达（GPR）法、超前钻孔法、隧道反射层析扫描成像超前预报技术（Tunnel ReflectionTomography，TRT）等几种。

TRT 技术的突出特点是观测方式实现了三维空间观测，机器自动化程度高，软件使用简单，可以不需要炸药爆炸来产生地震信号，费用相对较低，与其它超前预报方法相比，TRT 法界面定位、岩体波速及其类别划分等方面具有较高的精度，可探测隧道工作面前方的不同地质状况，如异常出现的岩体和空洞等，并能斜交隧道（尤其是大角度斜交隧道）裂隙也能很好地反映，特别对于解决含水、破碎岩石构造的超前预报问题起到很好的效果，近年来越来越多地应用于地质超前预报中。

2. TRT技术介绍2.1 基本原理TRT技术实际上就是地震波反射层析成像。

其基本原理是当地震波遇到声学阻抗差异界面时，一部分信号被反射回来，一部分信号透射进入前方介质，声学阻抗的变化通常发生在地质岩层界面或岩体内不连续界面（图 1 ）。

反射的地震信号被高灵敏地震信号传感器接收，通过分析，被用来了解隧道工作面前方地质体的性质（软弱带、破碎带、断层、含水等）、位置及规模。

图1 TRT工作原理示意图2.2 数据采集TRT 系统需要安装的传感器较多，在不同的部位共安装10 个传感器。

TRT6000地震波超前地质预报系统在大瑞铁路隧道工程的应用

实践证明，只要我们掌握了正确的操作方法，严格遵守操作规程，加强发动机在使用中的维护保养，就会减少发动机气缸的非正常磨损，延长发动机的使用寿命。
（作者单位：装备指挥技术学院士官系)
处理结果达到平衡，噪音干扰衰减到足够小；7、设定背景( 比例、颜色代码) 来显示结果；8、审查和分析在岩层中探测到的异常的平面( 二维) 和立体( 三维) 绘图。
一、工程地质概况
阿克路隧道出口里程 D1K61+480，进口里程 D1K53+035，隧道全长 8445 米，属特长铁路隧道。隧址区属构造剥蚀高中山地貌，地面高程 1641～2127m，相对高差较大，高山峡谷相间分布。地表上覆盖第四系滑坡堆积、坡残积土；下伏基岩侏罗系上统坝注路组紫红色砂岩；侏罗系中统花开左组泥岩夹砂岩，紫红、灰紫色泥岩，泥岩粉砂质结构，厚层状，紫红色砂岩，中～细粒结构；三叠系上统麦初箐组紫红色、灰白色砂岩，含煤线。地表水主要为沟槽沟水；地下水主要为第四系覆盖层孔隙水、基岩裂隙水及构造裂隙水。隧道主线穿越母子多背斜构造、母子多向斜构造以及地方拟建引水隧洞。区内不良工程地质主要为大古平断层带和阿克路断层带。
（二）震源布置：在掌子面两侧布置震源，两侧各布置两组，每组沿竖向( 高程方向) 布置三个震源点，每个震源点相差大约 1m，两组间隔 2m( 里程方向) 。击震点布置 ( 如图 1) 在掌子面后的裸露的岩体( 或已到强度的初期支护) 上，采用锤击即可，不需要提前打炮眼。（三）接收器与孔壁的藕合必须紧密，施测时隧道中应没有其它振动源。（四）数据处理。采集的数据采用 TRT6000 专用软件进行处理。TRT 数据处理流程由下面八个步聚组成：1 、下载地震波数据和震源、传感器位置的坐标；2 、设定地层成像区域和最佳精度 ( 节点数目) 的大小；3、设定滤波，选取每个记录的直达波，并计算地震波的平均波速；4 、为所选区块构建地震波速度模型；5、为数据处理设定过滤参数；6、重复步聚 1 、4、5 处理数据，直到

TRT隧道超前地质预报报告课案

新建哈尔滨至牡丹江客运专线工程新立隧道出口TRT 超前地质预报检测报告（DK109+653-DK109+305）报告编号：HM-2015-XLCK-001编写：复核：批准：山东广信工程试验检测集团有限公司二○一五年十月三十一日一、概况根据铁道部《关于进一步明确软弱围岩及不良地质铁路隧道设计施工有关技术规定的通知》（铁建设〔2010〕120号）的规定，由我单位承担哈牡线新立隧道出口超前地质预报工作。

新立隧道位于黑龙江尚志市境内，隧道所在区域主要分布粉质粘土、花岗岩等，起讫里程DK106+405～DK109+750，全长3345m 。

本次工作依据的规范：《铁路工程物理勘探规范》 TB10013—2010 《铁路工程地质勘察规范》TB10012—2007《铁路隧道超前地质预报技术指南》（铁建设［2008］105号）《铁道部建设管理司关于进一步加强铁路隧道设计施工安全管理工作的通知》建技［2010］352号文二、预报原理本次测试采用TRT6000隧道地质超前预报系统，TRT 是隧道地震波反射层析成像技术的简称，该技术的基本原理在于当地震波遇到声学阻抗差异（密度和波速的乘积）界面时，一部分信号被反射回来，一部分信号透射进入前方介质。

声学阻抗的变化通常发生在地质岩层界面或岩体内不连续界面。

反射的地震信号被高灵敏地震信号传感器接收，通过分析，被用来了解隧道工作面前方地质体的性质（软弱带、破碎带、断层、含水等），位置及规模。

正常入射到边界的反射系数计算公式如下：假设R 为反射系数，ρ1、ρ2为岩层的密度，V 等于地震波在岩层中的传播速度。

地震波从一种低阻抗物质传播到一个高阻抗物质时，反射系数是正的；反之，反射系数是负的。

因此，当地震波从软岩传播到硬的围岩时，回波的偏转极性和波源是一致的。

当岩体内部有破裂带时，回波的极性会反转。

反射体的尺寸越大，声学阻抗差别11221122ρρρ-ρV V V V R +=越大，回波就越明显，越容易探测到。

TRT地质超前预报技术及其在三峡翻坝高速公路中的应用

TRT地质超前预报技术及其在三峡翻坝高速公路中的应用陈刚毅
【期刊名称】《资源环境与工程》
【年(卷),期】2009(23)3
【摘要】主要介绍三维弹性波反射法地质超前预报(TRT)技术原理与工作方法,结合三峡翻坝高速公路的隧道地质超前预报,探讨了TRT技术在野外工作与数据处理中遇到的问题与解决办法,并与其它地质超前预报技术进行对比,总结了TRT技术优缺点.
【总页数】4页(P304-307)
【作者】陈刚毅
【作者单位】湖北省交通规划设计院,湖北,武汉,430051
【正文语种】中文
【中图分类】U412;U452.1+1
【相关文献】
1.TRT地震波三维成像技术在隧道施工地质超前预报中的应用 [J], 刘兆勇;杨威;王羿磊
2.TRT技术在隧道地质超前预报中的应用 [J], 刘杰;廖春木
3.三峡翻坝高速公路隧道 [J], 无
4.三峡翻坝高速公路特长隧道竣工 [J], 无
5.三峡将建翻坝专用高速公路缓解三峡船闸通航压力 [J],
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地震法超前预报原理及其在隧道超前预报中的应用

地震法超前预报原理及其在隧道超前预报中的应用摘要：主要介绍了TRT(Tunnel Reflector Tomography)层析扫描成像预报的基本原理，以山西五盂高速公路佛岭隧道的超前地质预报为例，介绍了预报系统的现场数据采集、分析的基本方法。

作为一种新型的地质预测预报方法，TRT采用无线连接，轻便简捷，对施工干扰小，相对传统的速度传感器灵敏度更高，提高了探测精度和探测距离。

关键词：隧道地质超前预报TRT层析扫描成像预报系统1 引言：隧道超前地质预报是在隧道开挖时，对掌子面前方的围岩与地层情况做出超前预报。

隧道中的地质超前预报是一个国际前沿课题，欧洲从上个世纪80年代开始研究，美洲从上个世纪90年代开始研究，我国在90年代也开始了超前预报技术研究，由于该技术的应用关系到工程的安全、质量、进度和经费等重要问题，因而备受关注，特别是在地质条件复杂地段，超前地质预报显得尤为重要。

隧道超前地质预报包括如下内容：（一）不良地质及灾害地质：预报掌子面前方15-100m范围内有无突水、突泥、坍塌等灾害地质，并查明范围、规模、性质、提出施工措施意见；（二）水文地质预报：预报掌子面前方15-100m范围内隧道涌水量大小及其变化规律，并评价其对环境地质、水文地质的影响；（三）断层及其破碎带的预报：主要预报掌子面前方15-100m范围内断层的位置、规模、产状，是否为充水断层，并判断其稳定性程度，提出施工对策；（四）围岩类别及其稳定性的预报：预报掌子面前方15-100m范围内围岩类别与设计是否吻合，并判断其稳定性，如遇到隧道围岩类别与设计有差异时，可及时修正开挖和支护设计方案。

TRT是我国从美国NSA公司引进的新一代隧道地质超前预报系统。

TRT突出特点是在观测方式上实现了三维空间观测。

资料处理方法上采用地震层析成像。

提高了波速分析和不良地质体的定位精度。

中建技术中心从2011年引进TRT隧道地质超前预报系统以来，经过1年多的应用实践，对TRT的认识不断加强，本文结合TRT在五盂高速公路项目佛岭隧道的应用，介绍地震法超前地质预报的原理和使用流程。

TRT地质超前预报技术及其在三峡翻坝高速公路中的应用

第23卷第3期2009年　6月资源环境与工程R e s o u r c e s E n v i r o n m e n t ＆E n g i n e e r i n gV o l .23,N o .3J u n e .,2009收稿日期:2009-06-08;改回日期:2009-06-09作者简介:陈刚毅(1963-),男,高级工程师,公路勘察设计专业,从事公路勘察、设计、施工、管理等工作。

T R T 地质超前预报技术及其在三峡翻坝高速公路中的应用陈刚毅(湖北省交通规划设计院,湖北武汉　430051)摘　要:主要介绍三维弹性波反射法地质超前预报(T R T )技术原理与工作方法,结合三峡翻坝高速公路的隧道地质超前预报,探讨了T R T 技术在野外工作与数据处理中遇到的问题与解决办法,并与其它地质超前预报技术进行对比,总结了T R T 技术优缺点。

关键词:T R T ;地质超前预报;隧道中图分类号:U 412;U 452.1+1 文献标识码:A 文章编号:1671-1211(2009)03-0304-040　引言隧道地质超前预报的方法技术很多,但是能达到预报掌子面前方100～150m 的超前预报方法只有地震勘探。

因为地震波(弹性波)在岩石中传播远,所获得的地质信息也最丰富。

目前能达到100～150m 预报距离的地震勘探方法技术主要有负视速度法、水平剖面法(H S P )、T S P 、T R T 、T S T 及T G P 等[1],在观测系统上除了T R T 外都是大同小异,主要区别在于设备的制造工艺、数据后期处理等方面。

本文主要论述的是国际上最新的超前预报勘探技术———隧道地质层析成像(T R T )超前预报技术。

T R T 在本文解释为:T u n n e lR e f l e c t i o n T o m o -g r a p h y 。

T R T 技术的突出特点是在观测方式上实现了三维空间观测。

地质预报技术(TRT)在隧道施工中的应用

地质预报技术(TRT)在隧道施工中的应用摘要：本文以TRT施工地质预报技术作为手段，以高速公路隧道为工程背景，结合地质法分析，对掌子面前方的围岩地质情况进行预报，所得成果可以供其他类似工程作为参考。

关键词：TRT；高速公路隧道；地质预报一引言二十一世纪是隧道工程和地下工程大发展的世纪。

随着科学技术和地球物理学的飞速发展，在世界范围内出现很多针对隧道施工的物探方法。

主要有地质雷达（GPR）、水平声波剖面法（HSP）、陆地声纳法、隧道地震超前探测（TSP）、负视速度法（VSP）、瞬变电磁法、红外探测技术、地质层析成像超前预报（TRT）等[1]-[2]。

地质层析成像超前预报，英文简称TRT（Tunnel Reflection TomoGraphy），是由美国NSA工程公司在21世纪初期研发成功的，主要用于隧道地质预报，目前在中国应用较少。

该技术最大的特点就是实现了全空间观测，在资料处理上也是地震偏移成像，检波器布置在洞壁和掌子面上，可以最大限度收集波场信息，从而形成空间立体接收。

该方法已在欧洲许多国家得到广泛应用并获得好评，如Blisadona隧道和奥地利的穿越阿尔卑斯山的铁路双线隧道等，预报距离在100~150m。

本文以三峡翻坝高速公路隧道工程为实例，将TRT超前地质预报技术应用其中，预报成果可供类似工程参考。

二工程概况2.1 地形地貌天鹅岭隧道地处构造侵蚀溶蚀低山－丘陵地貌单元，山顶浑圆，其顶部高程306-407.9m。

山体相对高差50-200m，自然坡度一般21-36°，局部较陡，隧道进口上方有陡崖，高80-120m。

其下有落步溪蜿蜒通过。

出口一带坡下有小沟子河，河水蜿蜒东去，汇入落步溪。

区内“V”型冲沟较发育，地面高程在167m - 407.9m。

此外，隧道进、出口附近有乡村公路，交通较为便利。

2.2 地质构造天鹅岭隧道区在大地构造位置上属扬子准地台（上）黄陵小区，位于燕山期构造运动产生的黄陵背斜南东翼，该背斜由核部晋宁花岗闪长岩~翼部震旦系、寒武系和白垩系地层组成的单斜构造，无次级褶皱发生。

TRT6000与TSP203超前预报的比较表

性能比较
维的视图，对斜交隧道（尤其是大角的裂隙可能没有反映，对于所描度斜交隧道）裂隙也能很好地反映。绘的倾斜裂隙，会低估它们的距离。设备也不能提供关于岩石和土壤的工程性质等信息
机器自动化程度高，软件使用简单，每次试验前需要钻 26 个钻孔，3 节省学习时间，由电磁波发送器，或分量地质检波器也必须事先粘结时间和费用成本钻机，或掘进机，或风镐产生地震信在岩石表面，炸药爆炸和波形记号，可以不需要炸药爆炸来产生地震录的过程要相当快的，钻孔和向信号，费用相对较低，。钻孔装药将需要时间，费用也相对高
带高频过滤，降低传输距离和土的噪无高频过滤和低频过滤声，低频过滤降低风燥工作电压：直流 12 伏工作电压：直流 6 伏
外接电源： 230/110 伏交流， 50/60Hz 外接电源： 230/110 伏交流， 50/60Hz 温度范围：存放环境温度-100—600；温度范围：存放环境温度-100—600 操作环境温度 00～＋500 工作温度：操作环境温度：00～400 00～700 ；湿度:30-90%
隧道工程施工、工程建设、修建道路、主要用于隧道工程施工地层绘图、采矿、地下水文和地质测
应用领域
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
量、填埋物的描绘和定位、判断地下危险物的移动
震源
电磁波发送器，或钻机，或爆炸接收器端口：9 个
钻机、挖掘机和爆炸接收器端口：4 个
采样间隔：31，64，125，250，500，采样间隔：62.5,125μs
电脑配置
工作温度：00～400；湿度：30-80%
Winxp 系统的专用型便携式电脑， Winxp 系统的专用型便携式电脑配内置打印机。显示波的轨迹、各种不同区域的三维显示声波轨迹、频谱、速度及偏图、自动增益控制、固定增益和采集移结果后的过滤，内置软件直接绘出波形轨输出评估范围内的岩石力学性质

浅谈隧道超前地质预报的TRT技术

浅谈隧道超前地质预报的TRT技术1、引言超前地质预报就是利用钻探和现代物探等手段，探测隧道、隧洞、地下厂房等地下工程的岩土体开挖面前方的地质情况，力图在施工前掌握前方的岩土体结构、性质、状态，以及地下水、瓦斯等的赋存情况、地应力情况等地质信息，为进一步的施工提供指导，以避免施工及运营过程中发生涌水、瓦斯突出、岩爆、大变形等等地质灾害，保证施工的安全和顺利进行。

[1]现今国内常用的方法有地质法，电磁波法，地震波法等，其中TRT技术就是地震波法中的一种，按距掌子面的距离划分可将TRT技术分为长距离预报，同时TRT技术类似于CT扫描，可探测隧道工作面前方的不同地质状況，如异常出现的岩体和空洞等，并能形成三维的视图，对于斜交隧道（尤其是大角度斜交隧道）裂隙也能很好地反映。

2、TRT超前地质预报的原理TRT技术作为地震波超前预报法的一种，地震波反射探测的方法很早就在土木工程和采矿作业等许多方面得到利用。

这种技术的原理在于当地震波遇到声学阻抗差异（密度和波速的乘积）界面时，一部分信号被反射回来，一部分信号透射进入前方介质。

声学阻抗的变化通常发生在地质岩层界面和岩体内不连续界面。

反射地震信号被高敏度地震信号传感器接收，通过信号处理和分析，用来了解隧道掌子面前方地质的性质（软弱带、破碎带、断层、含水带等），位置及规模。

[2]声学阻抗的变化通常发生在地质岩层界面和岩体内不连续界面之间，入射到边界的反射系数计算公式如下[3]：式中：R为反射系数；、分别为前后两种岩层的密度；、分别为前后两种岩层中地震波传递的速度。

地震波从一种低阻抗物质时，反射系数是正的；反之，反射系数是负的。

例如，当地震从软粗岩传播到硬的白云时，回波的偏转极性和波源是一致的。

当岩体内部有破裂带时，回波的极性回反射。

反射体的尺寸越大，声学阻抗差别越大，回波就越明显，越容易探测到。

同时TRT采用层析扫描成像技术，形成立体、直观的三维立体图，立体图的反射边界每一点离散图像是由空间叠加所有的地震波形计算得来。

基于TRT技术的矿山井下地质超前预报

基于TRT技术的矿山井下地质超前预报赵向阳【摘要】为了更好地实现矿山地质超前预报,对基于TRT技术的矿山井下地质超前预报进行了全面分析,TRT技术具有的优势:软件自动化程度高、使用简单,比传统传感器的灵敏度更高,对地震波吸收区域的反映更加敏感;但也存在劣势:使用中容易受到外界环境的干扰,使用过程中对震源点和传感器点的位置选择有所限制.【期刊名称】《江西煤炭科技》【年(卷),期】2018(000)002【总页数】3页(P53-55)【关键词】TRT技术;矿山井下;地质条件;超前预报【作者】赵向阳【作者单位】山西省宏厦第一建设有限责任公司,山西阳泉 045008【正文语种】中文【中图分类】TD163矿山施工前对地质情况进行全面了解是一个非常重要的过程。

只有通过对地质条件的全面勘查和超前预报，我们才能够及时更好地发现相关异常的地质条件，从而更好地掌握工作过程中不良的地质条件和位置、含水量以及其他隐患条件，这样才能够为正确地选择开挖的位置、支护参数的设计和施工的方案等全方位地提供依据，在最大限度上避免火灾、坍塌和涌水等事故的发生，从根本上保证整体施工的安全。

本文主要基于TRT技术对矿山井下地质超前预报做全面的分析和介绍，以期提供更好的参考。

目前使用的地质超前预报的方法主要包括机械钻探、直流电法、电磁法、地震法、声波法和红外线法等。

但是每一种方法在使用的过程中都有其局限性。

基于此，TRT技术在矿山井下地质超前预报中正被越来越多地提倡。

本文主要就TRT技术在矿山井下地质超前预报的运用做一全面的分析和介绍。

1 地质预报的概念超前地质预报原来是通过钻探和物探等手段，探测包括隧道、隧洞和地下厂房等主要的地质条件。

后来将上述技术引入矿井，通过地质预报探测更好地掌握地下水和瓦斯及断层构造等情况。

进行地质预报最大的意义就是有效避免整体施工和运行的过程中突然发现涌水、瓦斯突出、岩爆和其他地质灾害情况。

2 TRT技术的预报原理TRT技术是煤气余压透平发电装置的简称，这种技术的基础是一种以煤气冶炼为基础的副产品。

地下工程TRT6000超前地质预报系统及应用(内芯)

一、T R T6000超前地质预报系统1. 全新的地质超前预报设备二十世纪六十年代，在美国先进技术发展计划基金支持下，美国国家安全局网罗了众多资深地球物理学家应用地震波勘测技术来研究地层应力消除现象及地层结构扫描成像，简称TRT技术。

2.TRT技术发展经历（1）在震源上先后采用炸药爆炸、风镐或挖掘机、电磁波发生器、锤击作为震源，使勘测成本越来越低，操作越来越方便；（2）在软件上，成功实现由2D成像到3D全息成像的跨越，使得勘测结果更为准确、全面、直观。

为推广这一先进技术，美国C-Thru公司从国家安全局继承了相关资产，推出了超前地质预报TRT6000系统。

3.TRT6000的原理当地震波遇到声学阻抗差异（密度和波速的乘积）界面时，一部分信号被反射回来，一部分信号透射进入前方介质。

声学阻抗的变化通常发生在地质岩层界面或岩体内不连续界面。

反射的地震信号被高灵敏地震信号传感器接收，反射体的尺寸越大，声学阻抗差别越大，回波就越明显，越容易探测到。

通过分析，被用来了解隧道工作面前方地质体的性质（软弱带、破碎带、断层、含水等）、位置、形状、大小。

4.预报系统组成TRT6000预报系统由六个主要部分组成：①主机②基站③无线模块④ 传感器 ⑤ 触发器⑥ 数据处理分析软件无线数据采集的硬件系统用8毫米的钻头打6厘米深的孔，在固定块上抹上膨胀性快干水泥，把固定块固定在隧道边墙和洞顶表面，传感器通过螺丝安装在固定块上，从而实现传感器和岩体的紧密耦合。

主机主要部件运输箱基站无线模块布置方式和数据采集A2A3A4 A5A7A8A9A10 震源采用锤击的方式数据采用无线传输，没有线缆断裂问题，也不影响施工。

数据采集完成后立即被数字化保存并传输，不受环境干扰。

5. TRT6000的特点①设备可靠度高和适应性强，适应软岩、硬岩、黄土等区域；安全性强；接收频率范围为0.7-3900Hz，能够在软岩、硬岩、黄土、松散堆积物等多种地质环境里进行的超前地质预报.安全性非常高、震源可重复利用、通过多次锤击，获得叠加信号，使异常体反射更加明显。

TRT地质超前预报技术在矿山中的应用探讨

收稿日期：2012－09－17；修回日期：2012-11-14.编辑：李兰英．作者简介：孙天学（１９８２—），男，地质工程师，在读硕士，主要从事地质矿产研究工作，通信地址河北省邯郸市中华大街７４号．我国经济的发展也加快了对矿山资源的开采步伐.但是由于许多老矿山经过多年开采，资源日趋紧张，探采深部资源迫在眉睫.由于深部地质条件相对复杂，矿山在探采深部资源的同时，也面临着严峻的安全问题，如突水、冒顶等.为了防止安全事故的发生，TRT （True Reflection Tomography ）地质超前预报技术被引用到了矿山［１－２］.目前，TRT 地质超前预报技术主要应用于公路隧道的施工中，在预报溶洞、断层破碎带、复杂地层条件等方面也有许多成功的实例，得到了业内人士的认可［３］.在矿山应用方面，如何利用好TRT 地质超前预报技术，使其在预报不良地质体、不明采空区等方面发挥重要作用，这是值得探讨的问题.1TRT 地质超前预报工作原理及特点1.1TRT 地质超前预报技术工作原理TRT 系统的工作原理基于地震波（弹性波）的反射原理，当弹性波遇到声学阻抗差异（即岩石波阻抗，为岩石密度和纵波波速的乘积）界面时，一部分信号被反射回来，另一部分信号透射进入前方介质.声学阻抗的变化通常发生在地质岩层界面或岩体内不连续界面.反射的地震信号被高灵敏地震信号传感器接收，通过分析，被用来了解隧道工作面前方地质体的性质（软弱带、破碎带、断层、含水等）、位置及规模.正常入射到边界的反射系数计算公式如下：R =ρ2V 2-ρ1V 1ρ2V 2+ρ1V 1R 为反射系数；ρ1、ρ2为岩层的密度；V 1、V 2为地震波在岩层中的传播速度.地震波从一种低阻抗物质传播到高阻抗物质时，反射系数是正的；反之，反射系数是负DISCUSSION ON THE APPLICATION OF TRUE REFLECTION TOMOGRAPHY FORGEOLOGICAL PREDICTION IN MINESSUN Tian -xue,CHEN Zun -yi,HAO Jin -xi,GUO Zhen -hua（Hanxing Mining Co .,Ltd .,China Minmetals Corporation ,Handan 056002,Hebei Province ,China）Abstract ：The operational principle,technical features and detecting method of true reflection tomography （TRT）for geological prediction are introduced.For a case project,the TRT detected anomalous zone is verified by drilling.With discussion on the issues about detection by TRT technology in mine,reasons for the failures of prediction are analyzed,and suggestions for the improvement are put forward.Key words ：TRT geological prediction technology;operational principle;detection method;application in mineTRT 地质超前预报技术在矿山中的应用探讨孙天学，陈遵义，郝进喜，郭振华（五矿邯邢矿业有限公司，河北邯郸056002）摘要：阐述了TRT 地质超前预报技术的工作原理及技术特点，介绍了该技术的探测方法.根据具体工程，利用钻探分别对TRT 探测的异常区进行了验证，论述了TRT 地质超前预报技术在矿山实际探测中应注意的问题，分析了预报失败的原因，提出了其中存在的问题及下一步改进的意见.关键词：TRT 地质超前预报技术；工作原理；探测方法；矿山应用文章编号：1671-1947（2013）03-0238-05中图分类号：P631.4文献标识码：A地质与资源GEOLOGY AND RESOURCES第22卷第3期2013年6月Vol.22No.3Jun.2013DOI:10.13686/ki.dzyzy.2013.03.011的.因此，当地震波从软性地质体传播到硬质地质体时，回波的偏转极性和波源是一致的.当岩体内部有破裂带时，回波的极性会反转.反射体的尺寸越大，声学阻抗差别越大，反射波就越明显，越容易被探测到.1.2TRT地质超前预报技术特点（1）操作简便，成本低传感器和地震波采集、处理器之间采用无线连接，大大简化了装备.使用锤击作为震源，可重复利用，不需要耗材.（2）采集信息全面、直观采用三维数据处理，实现了三维空间观测，可以清楚直观地反映地质体异常情况，能更有效地对反射异常区域进行识别与解释.2TRT地质超前预报技术的探测方法2.1仪器设备专用便携式计算机、基站、带触发器的锤子、传感器、无线模块及配套设备、测量仪器等.2.2探测方法TRT地质超前预报技术的探测方法可简要概括为：一点激发，多点接收，然后多次重复该过程在不同的位置激发地震波，得到多组地震波传播数据.操作人员运用专业运算程序对其进行数据处理，得到三维空间分布的反射能量图像.具体探测方法如下.（1）震源点及传感器的布置震源点一般布设在靠近掌子面巷道的两帮上，震源点及传感器在巷道的布置（见图1）要求最高与最低位置传感器的差值必须大于2.5m.（2）无线传输模块的安装操作人员安装传感器及无线传输模块.测量人员测量震源点与传感器点绝对坐标（大地坐标）或者相对坐标，精度一般要求精确到10cm内.（3）建立基站，连接计算机，初始化采集程序，进行数据采集对设备正确连接后，打开计算机，运行采集程序，开始工作.原则要求每个传感器及无线传输模块都运行正常才开展预报工作.（4）震源激发TRT使用重锤锤击指定的震源点激发地震波，同一组锤击的位置不可改变.锤击触发时必须用力锤击震源点，一次激发成功，才能获得最佳的弹性波传播能量.（5）数据处理该操作一般在室内完成.把现场采集到的地震波数据导入专业数据处理软件，进行数据处理.3TRT与钻探成果验证对比分析钻探技术是获得地下蕴藏的真实地质资料和直接信息的一种技术.通过钻探可对所取得的地质和矿产资源参数作出评价［４］.为了分析TRT地质超前预报技术的精确度，笔者将钻探成果与TRT探测成果进行对比分析，以验证探测成果的可靠性.3.1TRT地质超前预报不明采空区矿区施工的某沿脉巷，巷道围岩岩性为闪长岩，岩石裂隙不发育，顶板岩体的稳定性较好.（1）TRT探测成果利用TRT6000型地质超前预报系统进行探测.探测结果（图2）：前方存在两处低阻区，岩体较为破碎，裂隙水可能较为发育.0～35m处，左侧岩体张性裂隙较发育，岩体较为破碎；50～57m处左侧标高-6～-20m存在明显低阻区，相对掌子面高-35～-15m.推测第一处异常为闪长岩裂隙含水带.第二处异常为采空区或采矿工程（斜井）.图1TRT6000震源及传感器布置图Fig.1Schematic diagram of the seismic source and sensor layoutof TRT60001—震源点（seismic source）；2—传感器（无线）（sensor）图2TRT探测结果示意图（侧视）Fig.2Schematic diagram of the detection resultsof TRT（side view）第3期239孙天学等：ＴＲＴ地质超前预报技术在矿山中的应用探讨（2）TRT与钻探成果验证对比分析巷道继续掘进20m后在掌子面施工验证孔3个（图3），依次编号为TSA1、TSA2和TSA3，总工程量为197.89m.钻孔及巷道揭露岩性主要为闪长岩，岩体较完整，3个钻孔均未出水.施工的3个钻孔，共揭露岩层破碎段5个，钻孔TSA1（孔深58.00～70.00m）和TSA2（孔深50.22～60.75m）控制的破碎带具有明显的走向.TSA2揭露的夕卡岩（孔深65.20～72.34m）强度极低，推测走向与闪长岩破碎带走向基本一致.施工的3个钻孔均未揭露不明民采空区和采矿工程（斜井）.综上所述，TRT探测成果与钻探成果存在较大差异.3.2TRT地质超前预报不良地质体矿区施工的某沿脉巷，巷道围岩岩性为闪长岩，岩石裂隙发育，顶板股状淋水.（1）TRT探测成果利用TRT6000型地质超前预报系统进行探测.探测结果（图4）：从传感器到震源点处左下角岩体较为破碎，震源点前方0～57m岩体较为破碎.其中39～55m 处及标高-98～-115m处低阻抗较为明显.推测-100m 水平围岩整体非常破碎，裂隙含水量大；前方39～55m 处低阻异常，可能为含水软弱体.（2）TRT与钻探成果验证对比分析本位置共施工验证孔3个（图5），依次编号为TS03、TS04和TS05，总工程量为243.0m.钻孔揭露岩性均为闪长岩，岩层较破碎，出水量最大的钻孔为TS05，终孔实测涌水量Q=14.84m3/h，水压P=0.1MPa.其他钻孔涌水量和水压均较小.本位置施工的3个钻孔，共揭露岩层破碎段7个.根据钻孔揭露岩层的完整性，把闪长岩分为3段：第一段为岩层相对较完整段，该段出水较小；第二段为岩层破碎段，岩层稳定性差，含有一定量的裂隙水；第三段为岩层蚀变段，岩层稳定性极差.通过对比分析可以看出，对于第二段岩层和第三段岩层TRT6000型地质超前预报系统推测成果没有反映.4TRT预报失败原因分析及建议4.1TRT预报失败原因分析图3综合成果对比分析示意图Fig.3Schematic diagram of comparative analysis1—闪长岩（diorite）；2—夕卡岩（skarn）；3—孔号/倾角/孔深（hole code/ dipping angle/depth）；4—已施工巷道（worked tunnel）；5—破碎带（fracture zone）图4TRT探测结果示意图（侧视）Fig.4Schematic diagram of the detection resultsof TRT（side view）图5综合成果对比分析示意图Fig.5Schematic diagram of comparative analysis1—闪长岩（diorite）；2—夕卡岩（skarn）；3—孔号/倾角/孔深（hole code/ dipping angle/depth）；4—已施工巷道（worked tunnel）；5—破碎带（fracture zone）；6—设计巷道（designed tunnel）地质与资源2013年240（1）TRT预报不明空区失败原因从综合成果对比分析图（图3）上可以看出，现场测试的巷道腰线呈弧线，即：巷道腰线（从掌子面后退算起）的直线距离小于27m，也就是说震源和检波器不全在同一条直线上.根据地震反射波基本理论可知，只有在波阻抗不相等的条件下，地震波才会发生反射，其差别越大，反射波能量越强.只有当检波器与反射界面成垂直夹角时，反射波更易被接收且接收的反射波振幅能量最大，在实际操作中也只有当检波器与震源呈直线布置时效果最佳，也就要求巷道腰线（从掌子面后退算起）要有一定的直线距离.由于震源和检波器呈弧线布置，锤击产生的地震反射波并不是直接被检波器接收，而反射波要再经巷道围岩界面的多次反射才能被接收，这就增加了地震波在地层中能量的损耗，从而削弱了反射波振幅能量，影响了采集数据的质量，导致预报的偏差较大.（2）TRT预报不良地质体失败原因根据钻孔揭露岩层的完整性，把闪长岩分为3段：第一段为岩层相对较完整段；第二段为岩层破碎段；第三段为岩层蚀变段.根据地震反射波基本理论可知，反射波的振幅与反射界面的反射系数有关，当入射波振幅一定时，反射波振幅与反射系数成正比，而反射系数与反射界面两侧的密度和速度的乘积（波阻抗）与入射角度有关.由于这3段岩层的波阻抗（即密度和速度的乘积）是呈递减的，代入TRT地质超前预报技术工作原理公式可知，反射系数R为负值，因而反射波在3段岩层中振幅能呈依次递减，地震反射波信号越来越弱，而检波器接收的信号更多为其他干扰信号（如面波、声波等），影响了采集数据的质量，从而导致在探测区域范围内，探测成果与钻探实际揭露存在较大偏差.4.2消除部分预报失败原因后的探测成果矿区某穿脉，利用TRT6000型地质超前预报系统在掌子面进行现场探测，巷道腰线（从掌子面后退算起）的直线距离为30m，最小偏移距为10m，炮间距（即震源的排距）为2m，震源为5kg的大锤，探测成果如下.预报距离为80m.探测发现2个异常区.第一个异常在图中的分布为：中心线右侧5m至右边20m，掌子面前方60～70m，可能为破碎带或节理裂隙带.第二个异常区域：中心线右侧5m至右边15m，掌子面前方85m，有明显低阻抗含水异常，可能存在采空或巷道（图6）.利用钻探对TRT探测成果进行验证.该位置施工4个钻孔（图7），其中有3个钻孔揭露空区.揭露的岩性主要为闪长岩，次为夕卡岩.钻孔TSA9（孔深47.65～52.25m）、TSA10（孔深43.0～47.4m）及TSA8（孔深51.00～55.80m）揭露的空区具有明显的倾向和走向.根据剖面推测空区倾向近乎直立，走向北东，走向延长不详，空区内为渣充填，岩性以闪长岩为主，次为夕卡岩.对于TRT探测的第一处异常可能为该空区引起.对于第二处异常没有进行钻探验证，主要是因为钻孔无法施工到该异常区域.通过对比分析可以看出，TRT探测成果与钻探成果基本吻合.4.3建议（1）对于场地的探测条件，尽量满足巷道腰线（从掌子面后退算起）至少要有27m（即炮检距2m+最小偏移距10m+检波器排距5m×3排）的直线距离，以保证采集数据的质量.（2）TRT预报的距离一般情况下为80m，但对于图6TRT探测结果示意图（正视）Fig.6Schematic diagram of the detection resultsof TRT（front view）图7综合成果对比分析示意图Fig.7Schematic diagram of comparative analysis1—闪长岩（diorite）；2—夕卡岩（skarn）；3—矿体（orebody）；4—孔号/倾角/孔深（hole code/dipping angle/depth）；5—已施工巷道（worked tunnel）；6—设计巷道（designed tunnel）第3期241孙天学等：ＴＲＴ地质超前预报技术在矿山中的应用探讨［１１］ＶａｖｒａＧ，ＳｃｈｍｉｄＲ，ＧｅｂａｕｅｒＤ．Ｉｎｔｅｒｎａｌｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ，ｈａｂｉｔａｎｄＵ-Ｔｈ-Ｐｂｍｉｃｒｏａｎａｌｙｓｉｓｏｆａｍｐｈｉｂｏｌｅｔｏｇｒａｎｕｌｉｔｅｆａｃｉｅｓｚｉｒｃｏｎ：ＧｅｏｃｈｒｏｎｏｌｏｇｙｏｆｔｈｅＩｖｒｅｎＺｏｎｅ（ＳｏｕｔｈｅｒｎＡｌｐｓ）［Ｊ］．ＣｏｎｔｒｉｂＭｉｎｅｒａｌＰｅｔｒｏｌ，１９９９，１３４：３８０—４０４．［１２］闫义，林舸，李自安．利用锆石形态、成分组成及年龄分析进行沉积物源区示踪的综合研究［Ｊ］．大地构造与成矿学，２００３，２７（２）：１８４—１９０．［１３］ＢｅｌｏｕｓｏｖａＥＡ，ＧｒｉｆｆｉｎＷＬ，Ｏ＇ＲｅｉｌｌｙＳＹ，ｅｔａｌ．Ｉｇｎｅｏｕｓｚｉｒｃｏｎ：Ｔｒａｃｅｅｌｅｍｅｎｔｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｓａｎｉｎｄｉｃａｔｏｒｏｆｓｏｕｒｃｅｒｏｃｋｔｙｐｅ［Ｊ］．ＣｏｎｔｒｉｂＭｉｎｅｒａｌＰｅｔｒｏｌ，２００２，１４３：６０２—６２２．［１４］ＢｕｉｃｋＲ，ＴｈｏｒｎｅｔｔＪＲ，ＭｃＮａｕｇｈｔｏｎＮＪ，ｅｔａｌ．Ｒｅｃｏｒｄｏｆｅｍｅｒｇｅｎｔｃｏｎｔｉｎｅｎｔａｌｃｒｕｓｔｓｉｍｉｌａｒｔｏ３．５ｂｉｌｌｉｏｎｙｅａｒｓａｇｏｉｎｔｈｅＰｉｌｂａｒａｃｒａｔｏｎｏｆＡｕｓｔｒａｌｉａ［Ｊ］．Ｎａｔｕｒｅ，１９９５，３７５：５７４—５７５．［１５］ＧｅｉｓｌｅｒＴ，ＰｉｄｇｅｏｎＲＴ，ＫｕｒｔｚＲ，ｅｔａｌ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌａｌｔｅｒａｔｉｏｎｏｆｐａｒｔｉａｌｌｙｍｅｔａｍｉｃｔｚｉｒｃｏｎ［Ｊ］．ＡｍＭｉｎｅｒａｌ，２００３，８８：１４９６—１５１３．［１６］ＤｅｍｐｓｔｅｒＴＪ，ＨａｙＤＣ，ＢｌｕｃｋＢＪ．Ｚｉｒｃｏｎｇｒｏｗｓｉｎｓｌａｔｅ［Ｊ］．Ｇｅｏｌｏｇｙ，２００４，３２：２２１—２２４．［１７］吴元保，陈道公，夏群科，等．大别山黄土岭麻粒岩中锆石ＬＡＭ－ＩＣＰＭＳ微区微量元素分析和Ｐｂ－Ｐｂ定年［Ｊ］．中国科学：Ｄ辑（地球科学），２００３，４６（１１）：２０—２８．［１８］ＨｅｒｍａｎｎＪ，ＲｕｂａｔｔｏＤ，ＫｏｒｓａｋｏｖＡ．Ｍｕｌｔｉｐｌｅｚｉｒｃｏｎｇｒｏｗｔｈｄｕｒｉｎｇｆａｓｔｅｘｈｕｍａｔｉｏｎｏｆｄｉａｍｏｎｄｉｆｅｒｏｕｓ，ｄｅｅｐｌｙｓｕｂｄｕｃｔｅｄｃｏｎｔｉｎｅｎｔａｌｃｒｕｓｔ（ＫｏｋｃｈｅｔａｖＭａｓｓｉｆ，Ｋａｚａｋｈｓｔａｎ）［Ｊ］．ＣｏｎｔｒｉｂＭｉｎｅｒａｌＰｅｔｒｏｌ，２００１，１４１：６６—８２．［１９］李惠民，李怀坤，陈志宏，等．基性岩斜锆石Ｕ－Ｐｂ同位素定年３种方法之比较［Ｊ］．地质通报，２００７，２６（２）：１２８—１３５．［２０］陈文，万渝生，李华芹，等．同位素地质年龄测定技术及应用［Ｊ］．地质学报，２０１１，８５（１１）：１９１７—１９４７．［２１］周红英，李惠民．Ｕ－Ｐｂ同位素定年技术及其地质应用潜力［Ｊ］．地质调查与研究，２０１１，３４（１）：６３—７０．［２２］王勤燕，陈能松，刘嵘．Ｕ－Ｔｈ－Ｐｂ副矿物的原地原位测年微束分析方法比较与微区晶体化学研究［Ｊ］．地质科技情报，２００５，２４（１）：７—１３．［２３］马芳芳，孙丰月，李碧乐．黑龙江东安金矿床锆石Ｕ－Ｐｂ年龄及其地质意义［Ｊ］．地质与资源，２０１２，２１（３）：２２７—２３０．［２４］徐学纯，李雪菲，赵庆英．蒙古哈马尔乌拉花岗斑岩的锆石Ｕ－Ｐｂ定年及其岩石地球化学特征［Ｊ］．地质与资源，２０１１，２０（３）：１６１—１６６．［２５］ＷｉｌｄｅＳＡ，ＶａｌｌｅｙＪＷ，ＰｅｃｋＷＨ．Ｅｖｉｄｅｎｃｅｆｒｏｍｄｅｔｒｉｔａｌｚｉｒｃｏｎｓｆｏｒｔｈｅｅｘｉｓｔｅｎｃｅｏｆｃｏｎｔｉｎｅｎｔａｌｃｒｕｓｔａｎｄｏｃｅａｎｓｏｎｔｈｅｅａｒｔｈ４１４Ｇｙｒａｇｏ［Ｊ］．Ｎａｔｕｒｅ，２００１，４０９（６８１７）：１７５—１７８．［２６］ＣｈｅｎＹＬ，ＬｉＤＰ，ＺｈｏｕＪ，ｅｔａｌ．Ｕ-ＰｂａｇｅｓｏｆｚｉｒｃｏｎｓｉｎｗｅｓｔｅｒｎＱｉｎｌｉｎｇＳｈａｎ，Ｃｈｉｎａａｎｄｔｈｅｉｒｔｅｃｔｏｎｉｃｉｍｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＥａｒｔｈＳｃｉｅｎｃｅＦｒｏｎｔｉｅｒｓ，２００８，１５（４）：８８—１０７．［２７］ＶｅｒｍｅｅｓｃｈＰ．Ｈｏｗｍａｎｙｇｒａｉｎｓａｒｅｎｅｅｄｅｄｆｏｒａｐｒｏｖｅｎａｎｃｅｓｔｕｄｙ？［Ｊ］．ＥａｒｔｈａｎｄＰｌａｎｅｔａｒｙＳｃｉｅｎｃｅＬｅｔｔｅｒｓ，２００４，２２４：４４１—４５１．巷道前方岩体较破碎且硬度较低的情况，影响地震波的传播速度，信号且有明显的衰减，TRT预报的距离要酌情减少.为了保证工程的施工安全，建议设计适量钻孔，对探测异常区进行钻探验证.（3）在利用TRT进行探测时，要综合考虑各探测参数（震源、最小偏移距、炮间距）.根据在矿山进行的应用试验研究结果，建议激发震源的锤子重量5～6kg 为宜，震源点布设在坚实、完整的岩壁上.最小偏移距在10.0～20.0m之间为宜.炮间距（即震源的排距）在2m左右为宜［５］.5结语TRT地质超前预报是众多预报方法中的的一种，其具有操作简便，成本低，采集信息全面、直观等特点，越来越受到人们的关注.实践证明，2011年在矿区深部（稳定水位以下）共进行了30多次TRT探测，设计验证孔40多个，有效地保证了2000m以下深部开拓工程安全顺利完成.因而，TRT地质超前预报技术在矿山的应用具有良好的前景.参考文献：［１］杨果林，杨立伟．隧道施工地质超前预报方法与探测技术研究［Ｊ］．地下空间与工程学报，２００６（４）：６２７—６３０．［２］陈刚毅．ＴＲＴ地质超前预报技术及其在三峡翻坝高速公路中的应用［Ｊ］．资源环境与工程，２００９（３）：３０４—３０７．［３］宋先海，顾汉明，等．我国隧道地质超前预报技术述评［Ｊ］．地球物理学进展，２００６（２）：６０５—６１３．［４］李树德，柯福奎，洪长久．气举反循环钻探技术在复杂地层应用中的探讨［Ｊ］．煤炭技术，２００７（１１）：１３７—１３８．［５］王云海，马海涛，等．西石门铁矿深部开拓工程民采空区突水危害地质超前预报技术研究［Ｒ］．北京：中国安全生产科学研究院，２０１１（１１）：３３—１１９．地质与资源2013年242（上接第232页/Continued from Page232）。

TRT技术在高速公路隧道超前地质预报中的应用

３工程实例
和平隧道位于瓮安县和平村，里程桩号为
ＺＫ７３＋６５７～ＺＫ７４＋６８１、Ｋ７３＋６３０～Ｋ７４＋６７５，左
线长度１０２４ｍ，有线长度１０４５ｍ。山顶最高高程约
１ＴＲＴ６０００工作原理
ＴＲＴ６０００地震波超前预报法的原理，即：当地震波遇到声学阻抗差异界面时，一部分信号被反射回
来，一部分信号透射进入前方介质，声学阻抗的变
化通常发生在地质岩层界面或岩体内不连续界面。
图１ＴＲＴ６０００探测原理示意图
２实施方法
（１）传感器的安装。
Ｆ｝１于ＴＲＴ６０００系统需要得到的是地质情况的三维
低矮灌木和乔木。隧道进、出口覆盖层为第四系残坡积（Ｑｄ “）粉质黏土，下伏基岩为寒武系娄山关
群（∈ ｌｓ）白云岩、二叠系梁山组（Ｐ，１）页岩、茅口栖霞组（Ｐ。）灰岩、二叠系峨眉山组（Ｐ：１３）
【收稿日期】２０１４ — ０９ — ０５【作者简介】罗杨（１９８９一），男，满族，河北保定人，大学专科，助理工程师，主要从事隧道超前地质预报方面的工作。
１３８
杨，陈历新，李俊汀，田岗：ＴＩ技术在高速公路隧道超前地质预报中的应片Ｊ
将会给隧道施工安全与进度带来很大帮助。目前，ＴＲＴ６０００探测技术作为众多隧道超前地质预

TRT层析扫描超前预报系统探测原理

TRT 层析扫描超前预报系统探测原理及操作l TRT 反射绘图 a. 理论地震波反射探测的方法很早就已经在土木工程和采矿作业等许多方面得到利用。

这种技术的原理在于当地震波遇到声学阻抗差异（密度和波速的乘积）界面时，一部分信号被反射回来，一部分信号透射进入前方介质．声学阻抗的变化通常发生在地质岩层界面或岩体内不连续界面。

正常入射到边界的反射系数计算公式如下：11221122V V V V R ρρρρ+−=假设R 为反射系数，ρ为岩层的密度，V 等于地震波在岩层中的传播速度。

地震波从一种低阻抗物质传播到一个高阻抗物质时，反射系数是正的；反之，反射系数是负的。

因此，当地震波从软粗岩传播到硬的白云石时，回波的偏转极性和波源是一致的。

当岩体内部有破裂带时，回波的极性会反转。

反射体的尺寸越大，声学阻抗差别越大，回波就越明显，越容易探测到。

TRT 层析扫描超前预报系统获取岩层中结构异常边界的方法插图1 解释了用地震波反射来获得地层地质状况三维图的概念。

以每个震源和地震信号传感器组的位置为焦点，与所有可能产生回波的反射体可以确定一个椭球。

足够多数量的震源和地震信号传感器组对会形成一个三维数组，每个界面/反射的地层位置可以由这些众多椭球的交汇区域所确定。

实际上，反射边界每一点离散图像的计算包括由所有震源和地震信号传感器组所对应的三维岩体空间中选定的区块。

离散图像中各点值是由空间叠加所有地震波形计算得来，每个波按比例地从震源经过三维岩体空间的区块到达地震信号传感器。

图1. 用地震波反射来获得地层地质状况三维图的原理插图2是这个概念的一个示范。

各个波形振幅随时间的变化由被探测岩层大小建立的波速模型来计算。

所以，此技术是扫描和全息技术的结合。

每个图像点再现了归一化的反射地震波的波幅，因为在该点叠加了所有从震源通过它传到地震信号传感器的反射波，并对反射波作了信号衰减的修正。

隧道地质超前预报

隧道超前地质预报导言一、超前地质预报目的超前地质预报是在复杂的地质情况下，为防止工程安全事故发生，保证施工生产安全的一门新兴技术。

它是根据隧道所在岩体的有关勘探资料、施工过程中采用的物理探测、地质预测、钻孔探测等结果，运用相应的地质理论和灾害发生规律对这些资料进行分析、研究，从而对施工掌子面前方岩体情况及成灾可能性做出预报，及时调整施工方法并采取相应的技术措施，保证施工生产的安全。

超前地质预报是隧道信息化的重要组成部分，是施工阶段正常的施工工序。

目前国内外地质勘察的精度都满足不了施工过程中对不良地质情况的准确预见，因此造成了许多重大地质灾难。

二、国内外的超前预报技术发展国内外的超前预报技术是一个不断发展的过程。

超前预报技术的研究始于上世纪80年代末，主要方法是地质预测。

90年代初国内外开始物探方法超前预报研究。

如瑞士研究开发的TSP技术，中国铁道部开展立项的‘隧道开挖工作面前方不良地质预报’科研课题。

课题中同时开展了陆地声纳、负视速度法、HSP水平剖面法和地质雷达的超前预报研究。

21世纪初美国NSA公司开发出TRT技术，并开始在欧洲作为咨询工具应用。

2008年TRT技术以TRT6000检测系统开始引进中国。

2006年国内出现了模仿TSP技术的TGP超前预报技术。

近年来国内开发出了利用地震仪及相关检测元器件，配合专门开发的采集分析软件组成的TST隧道地质超前预报系统。

TST技术(TunnelSeismicTomography)是隧道地震CT成像技术的简称，其基本原理是逆散射成像技术。

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了地下三维波场识别与分离的超前预报技术，有效消除侧向波和面波干扰，保证成像的真实性； TST 是唯一的实现了围岩波速精确分析的超前预报技术，保证构造定位的精确性；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。

简要分析TRT6000的应用

简要分析TRT6000的应用1、引言随着经济的飞速发展，新建隧道工程规模越来越宏大，面临的地质情况更为复杂多变。

隧道施工的过程中，防护措施不足将会带来很严重的地质灾害和工程问题，不仅影响安全生产，而且会带来巨大的经济损失，过多防护又会大大加重成本负担，安全事故更是国家一直重点关注的。

这促使国家对地下岩土工程地质条件超前预报技术进行深入、廣泛的研究。

TRT6000系统就是专门为隧道隧洞超前地质预报所设计的，它能长距离预报隧道隧洞施工前方的地质变化，如（地层岩性、地质构造、不良地质、地下水的预测预报），其准确预报范围根据围岩级别的不同为前方100-200m左右，为隧道隧洞施工提供可靠的地质资料，对施工安全起到积极作用。

2、TRT6000系统的工作原理TRT6000型隧道地质超前预报系统探测的基本原理是应用了地震波反射原理。

地震波是由特定位置（震源点）进行锤击所产生，布局一般是在距掌子面8-10m左右边墙的位置各布置6个点。

地震波由通过8-10磅大锤锤击震源点所产生的。

这些震源发出的地震波遇到声学阻抗差异（密度和波速的乘积）界面时，一部分信号被反射回来，一部分信号透射进入前方介质.声学阻抗的变化通常发生在地质岩层界面或岩体内不连续界面（如软弱夹层、破碎地层、煤层、断层、岩溶、人为坑洞、富水地层等不良地质）产生反射波。

地震波反射信号由布置在隧道两边墙各布置4个接收器、拱顶布置2个接收器所接收，并将接收的数据传递给记录单元，由于反射时间与地质界面成正比，反射信号的强度与相应界面的性质、界面产状密切相关。

从而通过反射波数据分析系统，得出相关隧道剖面及围岩相关的物理力学参数。

3、TRT6000系统系统组成及技术性能仪器系统主要由记录单元和接收单元两大部分组成。

记录单元：记录单元的作用是对地质信号记录和信号质量控制，其基本组成为完成地震信号A/ D转换的电子元件和一台电脑（Panasonic），电脑控制记录单元的地震数据记录、储存以及评估. ①11 通道；②24位A/ D 转换；③采样间隔：31，64，125，250，500，1000，2000μs ；④带宽：0.7-3900 Hz ；⑤记录长度：最长2048mm。

TRT6000隧道超前地质预报系统在牛栏江_滇池补水工程中的应用(1)

第24卷第5期2010年 10月资源环境与工程R esources Env iron m en t&Eng i neeri ng V o l 24,N o 5O ct .,2010收稿日期:2010-07-10;改回日期:2010-09-06作者简介:陶忠平(1950-),男,教授级高级工程师,地质专业,从事水利水电工程地质勘察工作。

E -m i a:ltzp1950@163 co mTRT6000隧道超前地质预报系统在牛栏江滇池补水工程中的应用陶忠平,王建林,米健,吴正昆,李德春(云南省水利水电勘测设计研究院,云南昆明 650021)摘要:TRT 6000隧道超前地质预报技术是采用空间观测方式和偏移成像方法,与T SP 、TGP 负视速度法、水平剖面法等比较,技术比较先进,能够较好的分析判定掌子面前方隧道围岩速度结构特性,实现了隧道围岩地质结构的精确成像,是目前比较适合地下复杂地质条件下的超前地质预报技术。

要想在实际超前地质预报工作中取得好的预报效果,应采用多种方法,地质分析与工程物探相结合等,对不良地质构造、富水带等有效的实现超前预报。

关键词:隧道超前地质预报;速度扫描;偏移成像;不良地质构造中图分类号:U 452.1+1 文献标识码:A 文章编号:1671-1211(2010)05-0522-051 概述在隧道施工过程中,由于前方地质情况不明,经常会因遇到断层、破碎带、暗河等不良地质体而导致隧道塌方、泥石流、涌水、突泥、冒顶等地质灾害发生。

这些灾害的发生,往往会影响施工进度,造成人员伤亡,进而造成严重的经济损失。

在实际的隧道工程实施过程中,需要对前方不良地质灾害进行准确的超前预报,以便及时地修正开挖和支护设计方案,避免施工事故发生。

所谓超前地质预报,就是在隧道开挖时对掌子面前方的围岩与地质情况作出超前预报并提出处理、防范措施。

隧道超前地质预报包括如下内容:(1)不良地质及灾害地质预报掌子面前方15~100m 范围内有无突水、突泥、坍塌等灾害地质,并查明其范围、规模、性质,提出施工措施意见;(2)水文地质预报预报掌子面前方15~100m 范围内隧道涌水量大小及其变化规律,并评价其对环境地质、水文地质的影响;(3)断层及其破碎带的预报主要预报掌子面前方15~100m 范围内断层的位置、规模、产状,是否为充水断层,并判断其稳定性程度,提出施工对策;(4)围岩类别及其稳定性的预报预报掌子面前方15~100m 范围内围岩类别与设计是否吻合,并判断其稳定性,如遇到隧道围岩类别与设计有差异时,可及时修正开挖和支护设计方案。

TRT7000超前地质预报系统在岩溶发育隧道中的应用

TRT7000超前地质预报系统在岩溶发育隧道中的应用摘要：贵州省碳酸盐岩分布广泛，隧道开挖过程中常见岩溶发育地质，具有较高的安全风险和施工难度。

TRT7000超前地质预报系统的预报原理属于地震波反射法，已在部分隧道开展应用。

本文探讨了TRT7000预报系统在贵州某岩溶发育隧道中的应用情况，对其预报准确性进行验证，并对优化该预报技术进行探讨，可为今后岩溶发育隧道的预报工作提供借鉴。

关键词：隧道超前地质预报；TRT7000；地震波反射法；岩溶发育隧道中图分类号：TV221．2文献标识码：A 文章编号：0 前言贵州省地处云贵高原东部，石灰岩大面分布，碳酸盐岩占贵州省土地总面积的62.13 %，是喀斯特地貌广泛发育的地区[1]。

溶蚀发育一直是贵州省隧道修建过程中的常见不良地质。

受地质结构的影响，岩溶地区通常具有高压、富水、断层、溶洞的特征，因此在岩溶地区修建隧道时，很容易突发大范围突水、突泥、突砂等地质灾害[2]。

另一方面，溶腔发育尤其是大型溶洞对隧道成洞以及结构安全造成极大威胁。

因此，超前地质预报对岩溶发育情况的探测显得尤为重要。

1 TRT7000预报技术1.1探测原理TRT7000采用地震波反射体三维成像技术，该技术利用地震波信号在岩体内传播，当遇到声学阻抗差异界面时，一部分信号被反射回来，反射信号反映的是传播介质的变化，在探测前方表现为岩体破碎、节理裂隙、岩性变化接触带、含水或空腔构造等[3]。

类似于电磁波法，地震波反射信号同样具有偏转极性，从低阻抗传播到高阻抗反射系数为正；反之，反射系数为负[4]，通过解析地震波反射信号来评价前方地质情况。

1.2设备部件及测点布置TRT7000系统由1台主机、1个基站、10个检波器组成，主机中包含波形采集软件和数据后处理软件。

震源点及检波器布置参照图1，仪器的工作过程为：在震源点上锤击，在锤击岩体产生地震波的同时，触发器产生一个触发信号给基站，然后基站给无线远程模块下达采集地震波指令，并把远程模块传回的地震波数据传输到笔记本电脑，完成地震波数据采集。