隧道地震超前预报技术现状分析与新进展 - 北京同度工程物探技术有限 .pdf

( ) 　公路隧道 20 10 年第 1 期 总第 69 期 隧道地震超前预报技术现状分析与新进展 赵永贵 　蒋 　辉 ( 1 中国科学院地质与地球物理研究所 　北京 　100029 ;2 北京同度工程物探技术有限公司) 摘 　要 　国内外应用的隧道超前预报技术有陆地声纳 、负视速度法 、H SP 水平剖面法 、TSP203 、T GP206 、TR T 等 多种 , 良莠不齐 ,缺乏严谨的科学基础 。普遍存在的技术缺陷有两点 ,其一是未能区分地下三维波场和滤除侧向 波 ,其二是不能准确地确定围岩波速和准确定位 ,这些技术缺陷给超前预报带来很大的风险 。为克服上述点 ,作者 开发出 TST 超前预报技术 。通过对隧道内三维地震波场的复杂性和地震资料处理技术的深入研究 ,建立起隧道 超前预报技术严谨的理论基础与技术流程 ,促使超前预报技术健康发展 。 关键词 　隧道 　超前预报 　核心技术 　TST 技术 　　隧道超前预报技术对于查清隧道不利地质条 溶洞 ,含瓦斯构造 ,潜在岩爆地段 ; 件 、预报掌子面前方的地质构造和含水性 、保障施工 基本地质要素预报包括 :地层岩性 ,工程类别 , 安全具有重要作用 , 已成为隧道施工有效的技术环 力学性状变化 ; 节 。地震法超前预报观测布置在隧道内,面对的是 预报尺度与精度要求 :位置的定位精度误差小 复杂的三维波场 , 回波来至四面八方 ,纵波 、横波 、面 于 10 % , 构造规模尺度误差小于 10 % , 分辨尺度 波 、直达波 、反射波 、转换波等震相复杂 ,地震记录每 1m 。 一个分量上都包含纵波和横波振动 ,观测与资料处 2 　隧道地震观测三维波场的复杂性 理技术难度较大 。超前预报技术开发和应用仅十余 年 ,还很不成熟 ,正在发展之中。目前应用的良莠不 隧道地震观测是布置在隧道内,观测的是三维 齐 ,绝大多数缺乏严谨的科学依据 ,观测与资料处理 波场 ,地震回波的方向、路径 、震相复杂 ,其复杂性集 等方面还存在着严重的技术缺陷 。特别是 目前应用 中表现在下列 3 个方面 。 的陆地声纳 、T SP203 、T GP206 等技术 , 问题更加明 ( 1) 隧道 内观测的地震回波来至各个方向 , 前 显 。如不能区分不同方向的回波和消除侧 向干扰 后 、上下、左右 ,不易区分 。其中来至上方地表的回 波 ,不能准确确定掌子面前方围岩波速分布和反射 波最强 。超前预报需要的是前方回波 ,其它方向的 ( ) 体的准确位置 ,在没有滤除干扰波的前提下进行纵 回波都是干扰波 ,应于滤除 图 1 。 横波分离和偏移成像 ,不科学 、不真实 ,使偏移图像 (2) 隧道内接收的地震波类型多样 ,有直达波 、 包含虚假信息 。这些技术缺陷导致预报位置不准 反射波 、纵波 、横波 , 以及纵横波的转换波 ,特别是隧 确 ,构造图像不真实 ,给超前预报工作带来更大的风 道表面附近由声波 、横波激发形成的面波 ,透入围岩 ( 险 。本文通过对隧道内三维波场的复杂性和地震超 深度 1 - 2 个波长 ,相当强烈 ,是主要的干扰波 图 前预报的科学基础与技术流程的深入研究 ,试图建