TRT7000型地震波反射三維掃描成像

隧道地質超前預報系統

TRT7000型超前預報系統采用掃描成像技術獲得隧道前方的全息圖，代表國際上隧道超前預報領域的水平。

·采用隧道反射掃描成像技術，生成隧道前方地層結構的全息三維圖

·勘測結果直觀，檢測成果易于解譯、斷層、破碎、富水帶、巖溶及采空區特征明顯。

·沒有耗材，勘測費用低

·系統采用無線連接，操作簡單、攜帶方便

·勘試時間短，不影響隧道施工

·適用范圍廣：鐵路、公路、水利、礦山等領域均可應用，探測距離遠(100-300米)

TRT7000型隧道超前預報系統介紹

TRT7000型隧道超前預報系統采用隧道地震波反射三維成像技術，該技術的基本原理在于當地震波遇到聲學阻抗差異(密度和波速的乘積)界面時，一部分信號被反射回來，一部分信號透射進入前方介質。聲學阻抗的變化通常發生在地質巖層界面或巖體內不連續界面。反射的地震信號被高靈敏地震信號傳感器接收，通過分析，被用來了解隧道工作面前方地質體的性質(軟弱帶、破碎帶、斷層、含水等)，位置及規模。正常入射到邊界的反射系數計算公式如下：

假設R 為反射系數，ρ1、ρ2為巖層的密度，V 等于地震波在巖層中的傳播速度。地

震波從一種低阻抗物質傳播到一個高阻抗物質時，反射系數是正的;反之，反射系數是負的。因此，當地震波從軟巖傳播到硬的圍巖時，回波的偏轉極性和波源是一致的。當巖體內部有破裂帶時，回波的極性會反轉。反射體的尺寸越大，聲學阻抗差別越大，回波就越明顯，越容易探測到。通過分析，被用來了解隧道工作面前方地質體的性質(軟弱帶、破碎帶、斷層、含水等)，位置、形狀、大小TRT7000勘測成本低。

1 TRT7000超前預報使用錘擊作為的震源，可重復利用，不需要耗材，而使用炸藥爆炸作為震源每次需要相當費用。

2使用錘擊作為震源，可在同一點做多次錘擊，通過信號疊加，使異常體反射信號更加明顯。

3用錘擊作為震源克服了爆炸產生的高能量對周圍巖體產生擠壓、破壞現象，從而保證接收到真

實的地震波信號。

4由人控制錘擊產生地震波，重復性好，操作簡單，而爆炸產生地震波時高頻信號迅速衰減，對操

作人員的要求比較高。

5 TRT7000采用高精度的加速計作為傳感器，靈敏度高(1V/g)，保留了高頻信號，提高了精度及探測距離(硬質巖中為300米，軟質巖中為150米,黃土地層100米)。

6傳感器和地震波采集、處理器之間采用無線連接，大大簡化了裝備(只有兩個箱子，尺寸見設備配置)。兩個箱子的重量僅為16Kg，攜帶方便。

7.TRT7000的傳感器布點(圖1)采用立體布點方式，在隧道兩邊分別布置4個傳感器，然后在隧道頂

上布置兩個傳感器，從而獲得真實的三維立體圖，直觀的再現了異常體的位置、形態及大小。而其他

儀器一般在左右邊墻各布置一個地震波信息接收器接收地震波，這樣的布置方式只能獲得異常體的位置

信息，而不能獲得形狀、大小等信息，同時對于大角度斜交隧道的裂隙可能沒有反映。

圖1.TRT7000超前預報震源及傳感器的典型布置

⑧ TRT7000還采用了掃描圖像處理方式，繪制三維視圖，并可以從多個角度觀察缺陷，使得圖像更加清晰，易于理解，從而輕松地進行缺陷診斷。

⑨ TRT7000能描繪到隧道水平和垂直方向的所有異物。而其他儀器只能描繪幾乎垂直于隧道的充滿 空氣或水的裂隙及近距的垂直裂隙，不能描繪稍遠距離的下一或第三裂隙(尤其是充氣裂隙)。對于斜交隧道(由其是大角度斜交隧道)的裂隙沒有反映。對于所描繪的傾斜裂隙，會低估它們的距離。

三、TRT技術在國內的應用

TRT采用了業內眾多先進技術，成為地下工程地質界的一顆璀璨的明珠，獲得了廣泛的認同，在鐵路、公路、水利、鐵礦、煤礦等領域得到應用，取得了豐碩的成果。下面是TRT在國內的一些應用實例。

1、斷層破碎帶檢測

萊蕪谷家臺鐵礦32-2線處涌水量較大，為弄清前方地質構造，2008年10月11日萊蕪鐵礦使用TRT進行檢測，獲得如下的成果圖，從圖中的異常上看，前方存在斷層構造。

2007年11月在貴州沾益線上進行了檢測，探測結果顯示，掌子面前方存在30米左右的破碎帶。

2、煤層頂、底巖體地質情況的檢測

為了掘進，2009年11月8、9日山西潞安煤礦使用TRT對掘進面前方的煤層頂、底板巖體地質情況進行了檢測。檢測結果顯示，在挖掘面前方45米處煤層頂板的巖性發生變化。

3、采空區檢測

2011年4月8日在南充-大竹-梁平公路銅鑼山隧道檢測，成果中顯示掌子面前方45米處有一空區，經驗證是先前采煤留下的豎井。

四、TRT7000配置及參數

A. 配置:

主機一臺

地震波數據采集軟件

RV3D 處理，顯示軟件

10個加速度傳感器

11個無線觸發模塊

1個觸發器

基站1個，用來連接主機，控制遠程模塊收集數據;

基站模塊，向無線模塊發送采集指令，接收無線模塊采集的數據，將數據傳輸到主機

B.參數:

1.數據采集

采用無線數據傳輸和通信，立體布置震源和傳感器，采集立體空間的波場信息;

2.震源及觸發方式

錘擊震源，使用觸發開關回路觸發;

3. 傳感器

靈敏度1V/g;單分量傳感器，靈敏度1V/g;頻率范圍10-10000Hz;

4. 無線模塊

記錄地震波，向基站無線發送記錄到的地震波，頻率范圍： 0.7 to 3900 Hz，采集記錄長 度：64-8192ms，采樣頻率：250-32000道/秒，模數轉換：24位;

5. 主機

專用工業級筆記本電腦，松下CF-31，windows中文操作系統 。屏幕尺寸： 13.3英寸CPU型號： Intel 酷睿雙核 L2400CPU主頻： 1.66GHz內存容量： 512MB硬盤容量： 80GB顯卡芯片： Intel GMA 950，USB端口：4個;

6. 主機分析軟件

分析軟件基于地震波反射的原理，通過時間濾波器，頻率濾波器，速度濾波器反演預報區域三維空間中的地震波波阻信息，可以2D和3D圖形和圖表形式輸出結果，能生成地質不連續界面、傾角和走向以及與隧道軸交點的三維成像圖，可對結果進行任意切片。

7.預報范圍

隧道中心線左右、上下50米，掌子面前方100-300米

8. 溫度:

a. 適用溫度范圍: 0 oC到 60oC;

9.運輸箱尺寸

兩個運輸箱尺寸：55cm*43Cm*22Cm