TST隧道**前预报系统简介 TST(Tunnel Seismic Tomography)隧道**前预报系统是用于隧道施工中地质**前预报的地震探测系统。它是通过可视化地震反射成像技术预报隧道掌子面前方150m范围内的地质情况。可准确预报断裂带、破碎带、岩溶发育带以及岩体工程类别变化等地质对象的位置、规模和性质,提示隧道施工中采取预防措施,避免工程与地质病害的发生。该隧道**前预报系统的数据采集是24道/24位/22微秒采样的高分辨数字之地震仪,处理软件是三维地震分析成像系统。该分析软件充分运用了反射地震波的运动学和动力学特征,具有岩体波速扫描、地质构造方向扫描、速度偏移成像、吸收系数成像、走时反演成像等多种功能,从岩体的力学性质、结构完整性等多方面对地质情况进行综合预报。 一、TST隧道**前预报数据采集硬件系统 数据采集系统是TST**前预报的硬件系统,它由地震数据采集器、分离器、信号电缆、 可拉埋式检波器、连接器和计算机等6部分组成。工作方框图如下。 地震数据采集器通过连接器与计算机连接及工作方式如下图。 地震观测可布置在隧道内掌子面、两侧、上**和下底面,也可布置在隧道外山**。隧道内观测时检波器埋入岩体1-1.5m,以避免声波和面波干扰。探测中可采用爆炸震源或锤击激发地震波。 地震数据采集器是观测系统的核心设备,它是德国DMT公司生产的24道SUMMIT数据采集器。采集器的技术指标如下: 地震数据采集器技术指标 采集道数:24道 采样率: 0.021,0.03125,0.0625,0.125,0.25,0.5,1.0,2.0,4.0,8.0ms可选。 记录长度: 512,1024,2048,4096,……48k样点可选。 模数转换:A/D 24位。 动态范围:120dB。 频带范围:1Hz—5KHz可选。 数据传输:USB直接与计算机连接。 工作控制:通过连接器与计算机连接,在WINDOWSNT/2000平台下通过友好界面设置采 集参数、控制数据采集、记录存储、回放和数据传输。 二、TST隧道**前预报分析处理软件系统 TST软件系统是WINDOWS平台下运行的可视化反射地震成像分析系统,包括地震数 据预处理和偏移成像全部功能。主要功能列表如下: 预处理功能包括 1 噪声和干扰切除,废道剔除; 2 滤波和面波清除; 3小波分析与信号加强; 4 地震波能量吸收谱分析; 5 地震波走时拾取; 偏移成像功能包括 1 速度扫描分析与岩体工程类别判别; 2 方向扫描与构造产状分析; 3 地质界面速度偏移成像; 4 岩体完整性吸收偏移成像; 5 地震波走时地质界面反演成像; 6 断裂与破碎带智能识别; 三、TST(Tunnel Seismic Tomography)隧道**前预报系统的显著特点: 1、 空间布置: 一般的直线布置由于观测方式过于简单,发射与接收点布置在一条平行隧道走向的直线上,不能确定掌子面前方地质体的波速,致使地质体的定位不准确,岩体工程类别划分缺乏依据 如右图所示,TST观测系统是采用空间布置,接收与激发系统布置在隧道两侧围岩中,也可布置在掌子面上,特别适合于地质构造复杂地区的隧道**前预报使用,空间布置的观测系统比直线布置的观测系统优越,能获得**的速度分布结果,提高地质体的定位精度和岩体工程类别划分的**性在云南的高速公路隧道建设中有很多成功的应用实例。 2、 资料处理:一类是读取走时进行反演计算,一类是进行偏移成像,偏移成像处理技术比走时反演方法更优越,可同时利用运动学和动力学信息,图像更直观,能提供岩体力学性质变化和构造组合特征等丰富的资料。TST技术是建立在空间观测和偏移成像基础上的,技术上比负视速度法和TSP更先进,具有更加广泛的应用前景。 3、 拉埋式检波器的特点:本系统配置LC01系列检波器,它具有如下优点: (1)、内置IC压电加速度传感器和IC放大器,可以更好地提高信号强度,从而提高信噪比。 (2)、输出阻抗小于150欧姆,这可以大大的降低外部噪声的干扰。 (3)、这种检波器易于安装,安装时可用粘土或者沙进行耦合,不容易损坏,使工程成本大大地减低。 (4)、频带宽:1-5000Hz。 4、 本系统采用德国DMT公司的组合型SUMMIT PLUS地震仪,具有高采样率1/48ms,高分辨率的特点。 偏移成像结果实例 明珠隧道地震偏移成像结果如下。 1 地质界面波速偏移图像 其中蓝色代表岩体由硬变软界面,红色代表由软变硬界面,蓝色-红色组合代表断裂带位置。 2 岩体吸收特性偏移图像 图中红色代表高吸收区,岩体破碎,蓝色为低吸收区,岩体完整。 3 地震波走时反演成像 图中点线表示地质体中的反射界面,多于断裂构造、岩性变化有关。 标准配置包括: 1. 24道Summit Compact地震仪 2. 主机,包括Summit USB接口卡,Dell笔记本电脑,数据采集、管理和绘图软件 3. 330m长数据传输电缆 4. 100Hz可埋置检波器,24个 5. 分析处理软件系统 选项:Summit触发单元23,000元