隧道地質超前預報儀

Tunnel Seismic Profiling
TSP205地質超前預報儀

隧道地質超前預報儀簡介

隧道屬于地下建筑工程，其圍巖地質情況復雜多變，可能會遇到斷層破碎帶、巖溶、松散地層、軟土地層等不良地質體。如何準確地了解掌子面前方不良地質情況成為迫切需要解決的問題。通過地質超前探測，可以查明掌子面前方的地質構造、圍巖性狀、結構面發育特征，溶洞、斷層、各類破碎帶以及巖體含水情況，以便及時、合理地提前安排施工進度，修正施工方案，采取有效的對策和施工方法，避免塌方、涌(突)水(泥)、巖爆等災害，確保施工安全，加快施工進度，保證工程質量，降低建設成本，提高經濟效益。

 針對隧道地質超前工作的需要和隧道施工的特點，采用在隧道洞壁布置一排的風鉆孔，在孔中激發、接受,不占用掌子面。不影響施工，預報距離大。特別適合在地質條件復雜地段隧道開挖中的坍塌、冒頂、涌水等地質災害預報。因而可在公路、鐵路和水電工程的地下隧道施工中廣泛應用。

TSP205地質超前預報儀預報原理及原理圖

采用的是地震波反射原理。地震波在隧道掌子面后方一定范圍內的鉆孔中用小量藥物激發產生并在巖石中以球面波形式向四周傳播。當地震波遇到巖石物性界面（即波阻抗差異界面，例如斷層、巖石破碎帶和巖性變化等）時，一部分地震信反射回來，一部分信透射進入前方介質。反射地震信將被高靈敏度的三分量傳感器接收，轉換成電信并放大。三分量地震接收器在計算機的監控下采集這些震源所發出地震波沿隧道前方及四周區域傳播而遭遇不良地質體（如地層層面、節理面，特別是斷層破碎帶界面和溶洞、暗河等）會產生反射波,這些反射波的傳播速度、延遲時間，波形、強度和方向是與相應的不良地質體的性質和分布狀況緊密相關的。通過反射時間與地震傳播速度的換算就可以將反射界面的位置、與隧道軸線的夾角以及與掌子面的距離確定下來，同時還可以將隧道中存在的巖性變化帶的位置方便地探測出來，故而能提供一種的隧道掌子面前方地質信息。反射信的強弱與反射界面兩側的巖性有很大關系，反射界面兩側的巖性差異越大，反射回來的信越強，預報的范圍也就更大。

  儀器特點:

1、TSP205地質超前預報儀具有24個寬頻帶高精度采集通道,可同時布置8個速度型三分量傳感器或加速度型三分量傳感器接收,可采用共接收點水平地震反射法,也可采用多道接收的共反射點水平地震反射法,還可根據隧道施工的特殊性及施工方的特殊要求, 單點反射法、地震反射層析成象(True Reflection Tonography)等預報方法,方便、靈活；
    2、儀器頻帶寬度寬，為 0.1Hz ～ 10KHz，可適應在硬巖、軟巖、松散地層中進行地質預報；預報距離：軟巖100 - 150 米， 硬巖200-300米；

3、由于在數據處理過程中增加了反射波幅頻特性分析方法,進一步提高超前預報解釋精度；

4、由于采用遙爆等探測技術,可以在施工不間斷的情況下(如TBM施工)實時監測前方巖體完整性,為隧道超前預報技術提供新的研究思路；     

5 、配置三分量速度型傳感器及加速度型三分量傳感器接收,兩種傳感器用于不同巖性的隧道探測,其中加速度三分量傳感器的頻帶寬度高,主要用于硬巖和巖溶等細小構造超前探測；而速度型三分量傳感器由于其頻帶相對低,可以獲得較長探測距離.通常速度型傳感器探測距離100~150米, 而加速度型傳感器探測距離可達200-300米.

6、儀器除采用傳統的線控同步外,還可采用無線電同步和GPS同步,為其他探測方法,如井地觀測系統、井間地震CT等方法提供了硬件支持；

7、儀器主機采用超小型設計、重量輕(整套配置可由一人攜帶)，內置鋰電池充滿后主機可連續工作10小時以上,實現了數據采集與數據處理于一體,方便了測試工作人員.靈敏度高、指向性強；

8、采用1.5-2米孔內接收,可避免面波等干擾波干擾；

9、自動完成信的采集、處理和成果展示；數據采集系統裝有正演模擬系統，以便在進行野外布置觀測系統前根據前期勘測資料，利用有限差分法進行波場數值模擬了解彈性波場的特征，進而合理的布設觀測系統以大程度的獲得縱波和橫波信息，從而提高預報準確性和預報距離；

10、儀器儀器采用全封閉防潮防靜電設施，適用隧道的惡劣環境。

主機參數：

一、主機技術指標：

1.三分量輸入通道數：6道(加速度、速度型任選) 、24道(一發多收方式)

2.采樣率：25us ～ 10ms

3.頻率范：0.5Hz ～ 10K Hz高頻通道

4.A／D轉換：ΔΣ24bit      

運算精度：32 bit    折合噪聲 1μV,，RFI，(當采樣率為2.0ms)

5.道間抑制：144 dB

6.顯示器：9吋(16.9),1024×600

7.處理器：In (R)  Atom  N270  CPU：1.6GHZ，內存 ：1G  ，硬盤 ：160G

8.道間抑制比：100 dB

9.同步方式：有線脈沖、GPS授時同步（選配）、GFSK無線電同步（選配）

10.內置鋰電池容量：7.44／17.6AH

11.體積：320×180×90mm

12.使用溫度 ：-20～+60℃