TRT7000型地震波反射三维扫描成像

隧道地质超前预报系统

TRT7000型超前预报系统采用扫描成像技术获得隧道前方的全息图，代表国际上隧道超前预报领域的水平。

·采用隧道反射扫描成像技术，生成隧道前方地层结构的全息三维图

·勘测结果直观，检测成果易于解译、断层、破碎、富水带、岩溶及采空区特征明显。

·没有耗材，勘测费用低

·系统采用无线连接，操作简单、携带方便

·勘试时间短，不影响隧道施工

·适用范围广：铁路、公路、水利、矿山等领域均可应用，探测距离远(100-300米)

TRT7000型隧道超前预报系统介绍

TRT7000型隧道超前预报系统采用隧道地震波反射三维成像技术，该技术的基本原理在于当地震波遇到声学阻抗差异(密度和波速的乘积)界面时，一部分信号被反射回来，一部分信号透射进入前方介质。声学阻抗的变化通常发生在地质岩层界面或岩体内不连续界面。反射的地震信号被高灵敏地震信号传感器接收，通过分析，被用来了解隧道工作面前方地质体的性质(软弱带、破碎带、断层、含水等)，位置及规模。正常入射到边界的反射系数计算公式如下：

假设R 为反射系数，ρ1、ρ2为岩层的密度，V 等于地震波在岩层中的传播速度。地

震波从一种低阻抗物质传播到一个高阻抗物质时，反射系数是正的;反之，反射系数是负的。因此，当地震波从软岩传播到硬的围岩时，回波的偏转极性和波源是一致的。当岩体内部有破裂带时，回波的极性会反转。反射体的尺寸越大，声学阻抗差别越大，回波就越明显，越容易探测到。通过分析，被用来了解隧道工作面前方地质体的性质(软弱带、破碎带、断层、含水等)，位置、形状、大小TRT7000勘测成本低。

1 TRT7000超前预报使用锤击作为的震源，可重复利用，不需要耗材，而使用炸药爆炸作为震源每次需要相当费用。

2使用锤击作为震源，可在同一点做多次锤击，通过信号叠加，使异常体反射信号更加明显。

3用锤击作为震源克服了爆炸产生的高能量对周围岩体产生挤压、破坏现象，从而保证接收到真

实的地震波信号。

4由人控制锤击产生地震波，重复性好，操作简单，而爆炸产生地震波时高频信号迅速衰减，对操

作人员的要求比较高。

5 TRT7000采用高精度的加速计作为传感器，灵敏度高(1V/g)，保留了高频信号，提高了精度及探测距离(硬质岩中为300米，软质岩中为150米,黄土地层100米)。

6传感器和地震波采集、处理器之间采用无线连接，大大简化了装备(只有两个箱子，尺寸见设备配置)。两个箱子的重量仅为16Kg，携带方便。

7.TRT7000的传感器布点(图1)采用立体布点方式，在隧道两边分别布置4个传感器，然后在隧道顶

上布置两个传感器，从而获得真实的三维立体图，直观的再现了异常体的位置、形态及大小。而其他

仪器一般在左右边墙各布置一个地震波信息接收器接收地震波，这样的布置方式只能获得异常体的位置

信息，而不能获得形状、大小等信息，同时对于大角度斜交隧道的裂隙可能没有反映。

图1.TRT7000超前预报震源及传感器的典型布置

⑧ TRT7000还采用了扫描图像处理方式，绘制三维视图，并可以从多个角度观察缺陷，使得图像更加清晰，易于理解，从而轻松地进行缺陷诊断。

⑨ TRT7000能描绘到隧道水平和垂直方向的所有异物。而其他仪器只能描绘几乎垂直于隧道的充满 空气或水的裂隙及近距的垂直裂隙，不能描绘稍远距离的下一或第三裂隙(尤其是充气裂隙)。对于斜交隧道(由其是大角度斜交隧道)的裂隙没有反映。对于所描绘的倾斜裂隙，会低估它们的距离。

三、TRT技术在国内的应用

TRT采用了业内众多先进技术，成为地下工程地质界的一颗璀璨的明珠，获得了广泛的认同，在铁路、公路、水利、铁矿、煤矿等领域得到应用，取得了丰硕的成果。下面是TRT在国内的一些应用实例。

1、断层破碎带检测

莱芜谷家台铁矿32-2线处涌水量较大，为弄清前方地质构造，2008年10月11日莱芜铁矿使用TRT进行检测，获得如下的成果图，从图中的异常上看，前方存在断层构造。

2007年11月在贵州沾益线上进行了检测，探测结果显示，掌子面前方存在30米左右的破碎带。 

2、煤层顶、底岩体地质情况的检测

为了掘进，2009年11月8、9日山西潞安煤矿使用TRT对掘进面前方的煤层顶、底板岩体地质情况进行了检测。检测结果显示，在挖掘面前方45米处煤层顶板的岩性发生变化。

3、采空区检测

2011年4月8日在南充-大竹-梁平公路铜锣山隧道检测，成果中显示掌子面前方45米处有一空区，经验证是先前采煤留下的竖井。

四、TRT7000配置及参数

A. 配置:

主机一台

地震波数据采集软件

RV3D 处理，显示软件

10个加速度传感器

11个无线触发模块

1个触发器

基站1个，用来连接主机，控制远程模块收集数据;

基站模块，向无线模块发送采集指令，接收无线模块采集的数据，将数据传输到主机

B.参数:

1.数据采集

采用无线数据传输和通信，立体布置震源和传感器，采集立体空间的波场信息;

2.震源及触发方式

锤击震源，使用触发开关回路触发;

3. 传感器

灵敏度1V/g;单分量传感器，灵敏度1V/g;频率范围10-10000Hz;

4. 无线模块

记录地震波，向基站无线发送记录到的地震波，频率范围： 0.7 to 3900 Hz，采集记录长 度：64-8192ms，采样频率：250-32000道/秒，模数转换：24位;

5. 主机

专用工业级笔记本电脑，松下CF-31，windows中文操作系统 。屏幕尺寸： 13.3英寸CPU型号： Intel 酷睿双核 L2400CPU主频： 1.66GHz内存容量： 512MB硬盘容量： 80GB显卡芯片： Intel GMA 950，USB端口：4个;

6. 主机分析软件

分析软件基于地震波反射的原理，通过时间滤波器，频率滤波器，速度滤波器反演预报区域三维空间中的地震波波阻信息，可以2D和3D图形和图表形式输出结果，能生成地质不连续界面、倾角和走向以及与隧道轴交点的三维成像图，可对结果进行任意切片。

7.预报范围

隧道中心线左右、上下50米，掌子面前方100-300米

8. 温度:

a. 适用温度范围: 0 oC到 60oC;

9.运输箱尺寸

两个运输箱尺寸：55cm*43Cm*22Cm