隧道地质超前预报中的关键技术PPT文件格式下载.ppt

1、速度分析：速度分析五五TST系统及应用实例系统及应用实例目目 录录北京同度工程物探技术有限公司 隧道地质超前预报关键技术一、隧道地质超前预报方法概述一、隧道地质超前预报方法概述1、我国隧道数量巨大，施工事故频发、我国隧道数量巨大，施工事故频发铁路+公路：8600多座，4370多公里，世界第一世界第一-交通部，2002年统计2006-2008年铁路隧道施工中：17次事故，42人死亡-现代隧道技术,2010突水突泥塌方2004-2008年全国共发生隧道事故：24次，76人死亡-中国安全科学学报，2010，引用安监总局数据坍塌物体打击触电透水冒顶片帮放炮瓦斯爆炸其他爆炸中毒和窒息火灾其他北京同度工程

2、物探技术有限公司 隧道地质超前预报关键技术岩溶岩溶坍塌坍塌TBM卡机卡机突水突水一、隧道地质超前预报方法概述一、隧道地质超前预报方法概述1、我国隧道数量巨大，施工事故频发、我国隧道数量巨大，施工事故频发北京同度工程物探技术有限公司 隧道地质超前预报关键技术裂缝山体开裂山体开裂1、我国隧道数量巨大，施工事故频发、我国隧道数量巨大，施工事故频发一、隧道地质超前预报方法概述一、隧道地质超前预报方法概述北京同度工程物探技术有限公司 隧道地质超前预报关键技术施工中的隧道地质超前预报施工中的隧道地质超前预报是十分必要的是十分必要的2、隧道地质超前预报方法概述、隧道地质超前预报方法概述一、隧道地质超前预报方

3、法概述一、隧道地质超前预报方法概述北京同度工程物探技术有限公司 隧道地质超前预报关键技术雷雷达达超超前前预预报报实实例例高高密密度度电电法法实实例例瞬瞬变变电电磁磁实实例例BEAM法法实实例例2、隧道地质超前预报方法概述、隧道地质超前预报方法概述地质类方法地球物理方法：电磁类一、隧道地质超前预报方法概述一、隧道地质超前预报方法概述北京同度工程物探技术有限公司 隧道地质超前预报关键技术上行出口下行入口+620+588+546地震地震CT法实例法实例2、隧道地质超前预报方法概述、隧道地质超前预报方法概述地球物理方法：地震法TST法实例法实例其他：红外探水 一、隧道地质超前预报方法概述一、隧道地质超

4、前预报方法概述北京同度工程物探技术有限公司 隧道地质超前预报关键技术以地震法为主，雷达辅助；地震法：负视速度HSP TSP/TGP TRT TST；漏报、误报依然很多，宜万线、翔安海底隧道 2、隧道地质超前预报方法概述、隧道地质超前预报方法概述勘查方法对比内容地球物理法预报地质法预报弹性波地质雷达冲击钻探水平钻探勘查范围200m0接近侧壁围岩波速侧向回波受与隧道轴夹角控制很大后方回波0与夹角有关顶板回波受与隧道轴夹角控制很大前方回波0很小频率低，能量强结论：前方回波在视速度的方向与绝对值上，均与其他方向回波有显著差异2、如何辨别、如何辨别“杂波杂波”掌子面直达波侧向回波后方回波前方回波面波正视

5、速度正视速度负视速度负视速度时间时间偏移距偏移距三、关键技术三、关键技术IIII：波场分离：波场分离北京同度工程物探技术有限公司 隧道地质超前预报关键技术视速度的计算 二维FFT变换KF直达波面波侧面和顶板回波后方回波前方回波v2v1KF前方回波v2v1滤波器3、方向滤波计算模型、方向滤波计算模型三、关键技术三、关键技术IIII：波场分离北京同度工程物探技术有限公司 隧道地质超前预报关键技术隧道前面回波，视速度较低隧道侧向回波，视速度较高滤波后只保留视速度较低的部分4、验证、验证理论模型 三、关键技术三、关键技术IIII：波场分离北京同度工程物探技术有限公司 隧道地质超前预报关键技术5、不能方

6、向滤波是误报产生的根源不能方向滤波是误报产生的根源负视速度法的空间采样点过少，无法实现方向滤波。隧道震源孔接收孔反射界面HSP的观测是不可能实现方向滤波。接收点激发点TSP/TGP的观测方案中，前方回波与直达波、面波传播方向一致，很难分离出前方回拨TRT的观测方案无法实现方向滤波。只有只有TST技术解决了方向滤波问题技术解决了方向滤波问题三、关键技术三、关键技术IIII：波场分离北京同度工程物探技术有限公司 隧道地质超前预报关键技术Ux=前方纵波前方纵波Uy=前方前方SHUz=前方前方SV 泊松比=（VP2-2VS2）/2（VP2-VS2）TSP/TGP认为检波器的不同分量代表着纵波、横波；6

7、、TSP/TGP系统中的纵横波分离系统中的纵横波分离-偷换概念偷换概念检波器的每个分量都是各个方向的波在该方向上的投影的叠加；检波器的每个分量都是各个方向的波在该方向上的投影的叠加；xyzP波S波P波S波前方回波前方回波侧向回波侧向回波Ux=Uxp+Uysx+UzsxUy=Uyp+Uxsy+UzsyUz=Uzp+Uxsz+UyszX 检波器分量对应纵波检波器分量对应纵波/横波，非常不严谨；横波，非常不严谨；三、关键技术三、关键技术IIII：波场分离北京同度工程物探技术有限公司 隧道地质超前预报关键技术1、波速对定位的影响至关重要、波速对定位的影响至关重要隧道中观测空间狭小，横向展布对速度分析十

8、分重要隧道中观测空间狭小，横向展布对速度分析十分重要四、关键技术四、关键技术IIIIII：波速分析：波速分析北京同度工程物探技术有限公司 隧道地质超前预报关键技术xHxLxV2V1接收点1激发点x10tstx1trtrT1-T2=tx1-tx2线性相关，方程组无解可看做VSP测井，可以测定侧壁波速，但无法确定孔底（前方）波速掌子面断层界面ts=Lx/v1tr=（Hx-Lx）/v2tx=（Lx-X）/v1T=ts+2*tr+tx2、无横向展布情况下，波速分析无法进行、无横向展布情况下，波速分析无法进行T1=ts+2*tr+tx1T2=ts+2*tr+tx2接收点2x2tx2四、关键技术四、关键技

9、术IIIIII：波速分析北京同度工程物探技术有限公司 隧道地质超前预报关键技术3、TST波速分析波速分析叠加能量最大化法叠加能量最大化法 增加横向偏移距，改线性观测为空间观测；改解析方法为求最优值方法，不必读取同相轴；当预报区的扫描速度接近围岩的真实速度时，偏移图像能量最大；当 时，V为最优速度四、关键技术四、关键技术IIIIII：波速分析北京同度工程物探技术有限公司 隧道地质超前预报关键技术信号1tt1信号2tt2叠加速度v1合适信号1tt1信号2tt2叠加后信号叠加速度v2不合适信号1tt1信号2tt2叠加后信号3、TST波速分析波速分析叠加能量最大化法叠加能量最大化法四、关键技术四、关键

10、技术IIIIII：波速分析北京同度工程物探技术有限公司 隧道地质超前预报关键技术3、TST波速分析波速分析叠加能量最大化法叠加能量最大化法最优速度叠加能量四、关键技术四、关键技术IIIIII：波速分析北京同度工程物探技术有限公司 隧道地质超前预报关键技术TSP/TGP等用侧壁围岩波速替代前方围岩波速，是不严谨的，等用侧壁围岩波速替代前方围岩波速，是不严谨的，也是其经常误报的原因之一。也是其经常误报的原因之一。4、波速分析对观测方案的要求、波速分析对观测方案的要求断层地震记录器炮点检波器检波器横向展布1/10预报长度四、关键技术四、关键技术IIIIII：波速分析（1）TST波速分析要求观测方案为

11、二维阵列式波速分析要求观测方案为二维阵列式（2）其他方法无波速分析）其他方法无波速分析北京同度工程物探技术有限公司 隧道地质超前预报关键技术TST：（Tunnel Seismic Tomography）是在完备的是在完备的隧道地质超前预报理论隧道地质超前预报理论指导下开发的系统指导下开发的系统核心问题方法表现隧道地震散射模型方向滤波波速分析现场观测硬件设备分析软件预报距离：预报距离：150米；米；位置误差：200m；2、加速度型，频带频带101kHz；3、带阻尼带阻尼；4、压电晶体；5、埋入式，配有碳纤维拉绳；1、为IC检波器供电；2、交直流信号分离；A型：内置电池，可用810小时B型：由Su

12、mmit主机供电A型B型五、五、TSTTST系统系统-标准硬件配置标准硬件配置前方回波微弱，为此需要前方回波微弱，为此需要灵敏度高灵敏度高、抗干扰性强抗干扰性强、频带宽频带宽的检波器的检波器15支单分量10支三分量或北京同度工程物探技术有限公司 隧道地质超前预报关键技术SmartSeis地震仪Geode地震仪重庆地质仪器厂地震仪骄鹏地震仪五、五、TSTTST系统系统-非标准配置非标准配置（1）工程地震仪可替换）工程地震仪可替换配置原则：配置原则：24位位A/D，通道数，通道数 24，采样频率，采样频率10Khz（采样间隔（采样间隔10微秒）微秒）北京同度工程物探技术有限公司 隧道地质超前预报关

13、键技术五、五、TSTTST系统系统-非标准配置非标准配置（2）基于）基于TST模型改造模型改造TSP系统系统TSP硬件硬件+TST观测方案观测方案+TST分析软件分析软件LXYS2P13P15L2S1P1P3P5P7P17L2参考点参考点左左掌掌子子面面右右LL2L2L2L2L2L2P11P9P14P16L2P2P4P6P8P18L2L2L2L2L2L2L2P12P10L2L2P19L2P20L2P21L2P22L2P23L2P24L2北京同度工程物探技术有限公司 隧道地质超前预报关键技术五、五、TSTTST系统系统-观测方案观测方案TST单分量观测方案单分量观测方案LXYS7S8S9S10S

14、11S12P1P3L0L2S6S5S4S3S2S1P2P4P5P6L0L0L0L0L0L0L0L0L0L2L2L2隧道中轴线隧道中轴线D1主机主机信号分离器信号分离器道道1道道2道道3道道4道道5道道6道道12 道道11道道10 道道9道道8道道7参考点参考点L0L0W左左掌掌子子面面右右L埋入围岩，埋入围岩，避免面波影响避免面波影响空间采样间隔空间采样间隔1/4波长，波长，满足方向滤波要求满足方向滤波要求二维阵列式观测，具有横向展布，二维阵列式观测，具有横向展布，满足速度分析要求满足速度分析要求空间观测总长度大于空间观测总长度大于3个波长，个波长，满足方向滤波要求满足方向滤波要求北京同度工程

15、物探技术有限公司 隧道地质超前预报关键技术五、五、TSTTST系统系统-观测方案观测方案TST三分量观测方案三分量观测方案XYS4S3S2S1P1P3L2S5S6S7S8P2P4P5P6WL0L0L0L0L0L0L2L2L2隧道中轴线隧道中轴线D1L2L2P7P8主机主机信号分离器信号分离器道道1,2,3X/Y/Z道道4,5,6X/Y/Z道道7,8,9X/Y/Z道道10,11,12X/Y/Z参考点参考点道道22,23,24X/Y/Z道道19,20,21X/Y/Z道道16,17,18X/Y/Z道道13,14,15X/Y/ZL0L0左左掌掌子子面面右右LL检波点减少，炮点增加，以满足方向滤波需要检波点减少，炮点增加，以满足方向滤波需要北京同度工程物探技术有限公司 隧道地质超前预报关键技术五、五、TSTTST系统系统-分析软件分析软件北京同度工程物探技术有限公司 隧道地质超前预报关键技术步骤步骤1/5、参数设置参数设置五、五、TSTTST系统系统-分析软件分析软件北京同度工程物探技术有限公司 隧道地质超前预报关键技术步骤步骤2/5、信号预处理信号预处理五、五、TSTTST系统系统