马振华

(中铁第一勘察设计院集团试验检测中心，陕西西安 710043)

1 TSP研究现状

TSP为20世纪90年代中期由铁路系统最早引入我国的一种专门应用于隧道和地下工程超前地质预报的地震勘探仪器。我国先后从瑞士Amberg测量公司引进了TSP202、TSP203和TSP203 plus等型号的产品,分别应用于铁路、公路、水电站、煤矿等领域,通过近年来的工程实践,得到了较好的预报效果。

经过多年实践经验的总结,普遍认为TSP能预测出软弱层，断层破碎带，岩溶等不良地质体的性质、位置和规模。TSP预报原理和计算模型是基于异常结构面为一平面,在预报过程中消减了隧道洞壁面波和正前方反射信号的干扰,主要利用隧道周围反射信号来计算隧道前方异常结构面的位置[5]。因此,TSP对于前方截面远大于隧道工作面如断层一类地质体的探测结果比较可靠,而对溶腔、暗河等不良地质体,只能判定其位置,而不能判定其规模,更不能判定溶腔的充填物特性[7],对小溶洞及顺层溶洞还会出现漏判的情况[8]。 基于这种事实,以沪昆客运专线隧道超前地质预报为例,进行隧道隐伏断层预报效果的研究就具有一定的理论价值。

2 TSP超前地质预报技术

2.1 TSP超前地质预报原理

图1 TSP工作原理示意

TSP超前地质预报技术是利用地震波在不均匀地质体中产生的反射波特性来预报隧道掘进面前方及周围临近区域地质状况的一种方法,属于多波多分量高分辨率地震反射法。地震波在设计的震源点(通常在隧道的左或右边墙,大约24个炮点)用小炮激发产生(见图1),当地震波遇到岩石波阻抗差异界面(如断层、破碎带和岩性变化等)时,一部分地震信号反射回来,一部分信号透射进入前方介质继续传播。……