地震超前探测技术
1地震法超前地质预报原理(精)
轨道工程系
《隧道施工质量检测与验收》
技术指标
①探测距离一般为掌子面前方 300 ～ 500 米，最大可达 1500
米；但有效预报距离一般为掌子面前方100米，水平水平较高
者，可达150 ～200米。 ②最高分辨率为1米地质体； ③水平较高者，预报不良地质体位置的精度可达90%以上； ④水平较高者，预报不良地质体规模的精度可达85%以上。
相关界面或地质体反射能量的影像图和隧道平面、剖面图供来自程技术人员解译。轨道工程系
《隧道施工质量检测与验收》
原理
地震波法探测 原理示意图
轨道工程系
《隧道施工质量检测与验收》
作用
①预报掌子面前方的断层破碎带、软岩、岩溶陷落柱等不良地 质体的性质、位置和规模； ②预报涌水量大于 5m3/h 以上的富水地质体和老窑、老崆等采 空区的存在、位置和规模； ③预报煤系地层的边界和其中的煤层、富水砂岩； ④粗略地预报围岩级别（类别）； ⑤定性地预报发生塌方、突泥突水等施工地质灾害的危险性。
轨道工程系
《隧道施工质量检测与验收》
The End
怎么样，你学会了吗？
地震波法超前地质预报原理
原理
地震法地质超前 预报现场测试
轨道工程系
《隧道施工质量检测与验收》
概况
TSP（Tunnel Seismic Prediction，隧道地震勘探）设备 是由瑞士安伯格公司开发、生产的，是当前国内外最先进的隧道 隧洞长期超前地质预报设备，也是当前超前地质预报技术中的最 重要手段。它与其它超前地质预报的设备相比，最大优点是：探
测距离远（可达隧道隧洞掌子面前方300～500米,有效预报距离
100～150米），分辨率高（最高分辨率为1米），抗干扰能力强 （基本不受干扰），影响施工很少（钻孔和测试在侧壁进行，洞 内探测时间仅用45分钟）。
地震勘探新方法
地震勘探新方法地震勘探是一种通过研究地震波在地下的传播规律来探测地下地质构造的方法。
随着技术的不断发展，地震勘探领域也在不断创新，出现了许多新的方法和技术。
以下是一些常见的地震勘探新方法：1. 三维地震勘探：三维地震勘探是一种基于二维地震勘探的技术，通过在地下布置多个检波器，可以获取地下的三维数据，能够更加准确地探测地下地质构造。
2. 折射波勘探：折射波勘探是一种利用折射波传播特性进行地震勘探的方法。
通过在地面上布置地震仪，可以接收折射波并分析其传播规律，从而确定地下地质构造。
3. 反射波勘探：反射波勘探是一种利用反射波传播特性进行地震勘探的方法。
通过在地面上布置地震仪，可以接收反射波并分析其传播规律，从而确定地下地质构造。
4. 共聚焦点源勘探：共聚焦点源勘探是一种利用共聚焦点源进行地震勘探的方法。
通过在地面上布置多个震源，可以产生共聚焦点源，并接收和分析反射波和折射波的传播规律，从而确定地下地质构造。
5. 多分量地震勘探：多分量地震勘探是一种利用多分量检波器进行地震勘探的方法。
通过在地下布置多个分量检波器，可以同时接收多个方向的地震波，从而更加准确地探测地下地质构造。
6. 宽频带地震勘探：宽频带地震勘探是一种利用宽频带地震仪进行地震勘探的方法。
通过使用宽频带地震仪，可以获取更宽频带的地震信号，从而更加准确地探测地下地质构造。
7. 井中地震勘探：井中地震勘探是一种将地震仪放置在钻孔中的地震勘探方法。
通过在钻孔中放置地震仪，可以获取更加准确的地震数据，从而更加准确地探测地下地质构造。
总之，随着技术的不断发展，地震勘探领域也在不断创新，出现了许多新的方法和技术。
这些新方法和技术在提高探测精度、降低成本、提高工作效率等方面具有重要作用。
地质超前预报的方法
地质超前预报的方法
地质超前预报是一种通过研究地质现象、地壳变动等手段提前预测地质灾害的方法。
以下是几种常用的地质超前预报方法：
1. 地震预报：通过研究地震活动规律、地壳运动等因素，预测地震的发生时间、地点和强度等，并采取相应的防灾措施。
2. 地质灾害预警：通过对地质灾害危险区域的监测和预警系统的建立，实时监测地质灾害的动态变化，及时向相关部门和民众发布预警信息，提前采取防护措施。
3. 地质雷达：利用地质雷达设备对地下构造进行探测，通过测量反射波的强度和时间差等信息，分析地层结构，预测地质灾害的发生和发展趋势。
4. 地质电阻率法：通过测量地下岩层的电阻率差异，分析地下构造和孔隙情况，预测地质灾害的潜在风险。
5. 地质探查：进行地质勘探和地质调查，获取地质信息并进行分析，以了解地层变化、岩石质量等情况，从而预测可能发生的地质灾害。
6. 气象预报：地质灾害往往与天气和气候有关，通过气象预报可以预测降雨量、强风等天气现象，从而预测地质灾害的潜在风险。
这些方法的应用可以帮助地质学家和相关部门提前发现地质灾害的迹象，及时采取措施避免或减轻损失。
但需要注意的是，地质超前预报并非完全准确，仍存在一定的误差，因此还需结合其他方法和技术进行综合分析和判断。
直流电法超前探测
一、直流电法超前探测直流电法：直流电法（direct current electric method）是电法勘探的一大类方法。
其共同特点是研究与地质体有关的直流电场的分布特点和规律来进行找矿和解决某些地质问题。
直流电法利用的场源有人工的和天然的。
利用的电性差异有岩石矿石的电阻率差异和极化率差异。
测量的参数有视电阻率（Ps）和视极化率（ns）等。
利用人工场源的直流电法包括有电阻率剖面法、电阻率测深法、充电法、直流激发极化法等。
利用天然场源的直流电法有自然电场法等。
直流电法超前探测理论依据：将电测深、电剖面融为一体，适用于矿井巷道深部岩层富水性探测和煤层底板突水预测。
其中三点——三极超前探测方法应该效果很好，其突出特点是能避免掘进头后方巷道、及层状地层电性变化的影响，突出巷道前方的地质异常，避免了仅使用原始视电阻率曲线人为判断解释造成的许多缺点，大大提高了解释准确度。
二、地震超前探测地震波勘探原理：地震波勘探是由震源激发的地震波在向下或向前传播时，遇到不同的波阻抗界面时，在界面处会发生反射，透射（折射）等现象，这些在不同波阻抗界面发生反射、透射（折射）的地震波可被排列于震源附近的检波器所接收，从而形成可用于地震解释的原始数据。
1.TSP（隧道地震超前预报系统）采用回声测量原理，通过分析反射地震波信号的运动学和动力学特征，对断层，岩石破碎等不良地质体的位置、规模、产状及岩石力学参数进行计算与界面提取成图。
2.TRT（真反射层析成像）它采用的是空间多点接收和激发系统，检波器和激发的炮点呈空间分布，布置在巷道迎头、顶板及两个侧帮上，以充分获得空间波场信息，提高对前方不良地质体的定位精度。
该方法对岩体中反射界面位置的确定、岩体波速和工程类别的划分等都有较高的精度。
3.ISIS（综合地震成像系统）它是将三个相互垂直状态的检波器，利用粘固剂固定在锚杆上，按一定间距安装在隧道的墙面上。
并利用TBM作为震源激发地震波，从而接收地震记录。
隧道工程—超前地质探测与预报方法
隧道工程—超前地质探测与预报方法根据隧道工程地质条件，结合以往施工中在超前地质探测与预报方面所积累的经验，拟采用TSP203地质预报系统、地质雷达、超前钻探法、红外线探水仪等进行地质预报，并预测开挖工作面前方一定范围内围岩的工程地质和水文地质条件。
初步确定本次施工采用以下方法进行超前地质探测与预报。
一、TSP203超前地质预报系统TSP203超前地质预报系统是利用地震波在不均匀地质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。
它是在掌子面后方边墙一定范围内布置一排爆破点，进行微弱爆破，产生的地震波信号在隧道周围岩体内传播，当岩石强度发生变化，比如有断层或岩层变化时，会造成一部分信号返回，界面两侧岩石的强度差别越大，反射回来的信号、返回的时间和方向，通过专用数据处理软件处理，得到岩体强度变化界面的信号也就越强。
返回信号被经过特殊设计的接收器接收转化成信号并进行放大，根据信号返回的时间和方向，通过专用数据处理软件处理，就得到岩体强度变化界面的位置及方位。
TSP203地质预报系统实际操作中有如下特点：适用范围广，适用于极软岩至极硬岩的任何地质情况；距离长，能预测掌子面前100m～200m范围内的地质状况，围岩越硬越完整预报长度就越大；对施工干扰小，可在施工间隙进行，即使专门安排时间，也不过一小时左右；TSP203地质预报系统现场测试示意见下图。
图 TSP203地质预报系统现场测试示意图提交资料及时，在现场采集数据的第二天即可提交正式成果报告。
采用专用处理软件，将复杂多解的波形分析转换为直观的单一解的波形能量分析图。
将隧道顶部和底部的波形能量分析图分析确定之后，可得出断层破碎带、软弱夹层或其它不良地质相对于隧道的空间位置，计算机自动绘出弹形波速度有差异的地质界面相对于隧道轴线的地质平面图和纵断面图。
但也存在预报准确性和预报精度方面的问题，需要采用其他预报手段来补充和完善。
数据处理流程见图3-5-4。
地球科学中的地震预测技术
地球科学中的地震预测技术地震，是指地壳发生变形、破裂并释放能量，产生波动的一种现象，是一种地球常见的自然灾害。
地震是由地壳运动引起的，而地壳运动是地球内部由于自然力量的作用所产生的。
地震给人类带来了很多灾难，因此，大家一直在寻求一种能够预测地震的技术，以便及时采取措施减少人们的伤亡和财产损失。
地震预测技术是一门较为复杂的学科，需要科学家们依靠各种数据和实验，通过一系列的复杂计算和分析，来预测地震的时间、地点和震级。
目前，地球科学中的地震预测技术主要有以下几种：1.监测技术地震监测技术是指在地震发生的前后，通过各种探测设备，对地球内部的地震潜势进行探测和分析，从而判断地震是否即将来临。
这种方法主要是通过观测和记录地震的前兆来实现的，比如说，测定地震震级、震源深度、地震波传播速度等。
这种方法最大的优点就是能够及时发现地震前兆，从而尽可能将危害降到最小。
但是，这种方法也存在一些缺点，比如仪器故障、专业技术人员不足等，这些都会干扰数据的准确性，从而影响预测结果的精度。
2.模拟技术模拟技术主要是利用计算机去模拟地震的运动过程，从而预测地震在不同时间和地点的可能性。
这种方法需要依靠大量的数学模型和计算模拟来实现，而数学模型则涉及到地球物理学、地球化学、地质学等相关学科。
模拟技术的优点是可以通过计算机的模拟，来模拟所有可能的地震条件，从而更加全面地预测地震；同时，该技术也能够较为准确地预测地震的震级、震源深度，以及地震的扰动能量等。
3.统计分析技术统计分析技术主要是通过对历史地震数据的分析，并结合目前的地震监测数据，来预测未来地震的可能性和概率。
这种方法需要依靠复杂的统计模型和算法来实现，而且需要有大量的数据作为支持。
这种方法的优点是可以通过历史数据的统计分析，来推断未来地震的时间、概率和影响范围，从而可以更全面地了解地震的特点和规律。
但是，这种方法也存在不确定性，因为地震的模型很复杂，而且地震本身也受到许多因素的影响，因此即使是最先进的统计模型，也无法完全精确地预测地震。
TSP 地质超前预报原理
TSP 地质超前预报原理标签：地质预报反射TSP 地质超前预报原理目前,瑞士安伯格测量技术公司开发研制的TSP 203 系统,采用地震波反射原理,能长距离地预报隧道掌子面前方的地质情况,如断层破碎带和其它不良地质带,作为一种新的地震探测方法,与其他预报方法相比,TSP 在准确性和距离误差方面具有一定的优点。
1 TSP 基本原理TSP 探测的原理主要为:在A1、A2、A3 等位置激发震源(图1) ,产生的地震波遇不良地质界面(波阻抗面) 发生反射而被Q1 位置的传感器接收,在计算时利用波的可逆性,可认为是Q1 位置发出的地震波经不良地质界面反射而传到A1、A2、A3 等点,这时可认为波是从像点IP(Q1) 发出而直接传到A1、A2、A3 等点,此时的Q1 和IP(Q1) 是关于不良地质界面(波阻抗面)对称的,由于Q1、A1、A2、A3 点的空间坐标是已知的,由联立方程可求出像点IP(Q1) 的空间坐标,进而由点Q1 和IP(Q1) 的空间坐标求出两点所在直线的空间直线方程,由于不良地质界面是线段Q1IP (Q1) 的中垂面,故可求出该不良地质界面相对于坐标原点Q1 的空间方程,进一步可求出不良地质界面的空间位置。
2 TSP 推断解释与国内“负视速度法”相比,TSP 推断解释原理的主要区别是在资料处理方法上。
TSP 不是采用走时曲线分析方法,而是采用深度偏移成像方法。
在偏移成像之前进行二维Radon 变换,利用视速度的差异,消除隧道走向近乎平行的反射界面,该方法对纵、横波P、SV、SH 分别进行处理。
应该说TSP 技术在隧道反射地震方面是做得比较好的,有较好的实用性。
在TSP 实际资料解释中,应该遵循以下几条原则:①反射振幅越高,反射系数和波阻抗的差别越大。
②正反射振幅表明正的反射系数,也就是刚性岩层;负反射振幅指向软弱岩层。
③若S 波反射比P 波强,则表明岩层饱含水或盐水。
④VpPVs 较大地增加或δ突然增大,常常因流体的存在而引起。
TSP203超前探测技术工作原理浅析
TSP203超前探测技术工作原理浅析中铁十九局二公司玉蒙项目部李颜山摘要：通过对TSP203超前探测技术的探测原理进行分析从而得到本方法的优缺点及适用范围。
关键词：TSP超前地质探测地震波引言柿花树隧道全长9952米，隧道施工过程中揭露地层与设计严重不符，地质条件差，施工环境恶劣。
斜井井身纵坡为11.1%，斜井井身全长为681.61米，进口方向侯家箐断层及侯家箐向斜，涌水量大，断层密布，一旦发生大规模涌水，出口方向施工人员逃生困难，严重威胁施工作业人员安全。
为解决复杂地质条件对施工造成的影响，我单位在施工中引进了TSP203超前探测技术，与地质雷达、红外探水及超前水平钻孔等多种超前探测技术，对隧道进行超前探测，以保证施工安全。
1 TSP法原理简介人工激发地震波，所产生的地震波在隧道围岩中传播，当围岩强度发生变化时，例如遇岩溶、断层或岩层的分界面时，地震波将会发生反射，反射的地震波由仪器所接收。
当反射界面与掌子面平行（垂直测线）时，所接收的反射波时距曲线近似为直线并且与直接由震源发出的信号，即直达波在地震波形记录上呈负视速度的关系（如图1所示），其反射波延长线与直达波延长线的交点为反射界面的位置；当反射界面倾斜，即与掌子面有一定夹角时，反射波时距曲线为双曲线；若反射界面由倾斜逐渐变为直立时，时距曲线亦由双曲线逐渐变为直线。
图1 地震负视速度法波形记录当地震记录中不存在明显的反射波时，则认为掌子面前方的围岩是均质的，存在不良地质情况的可能性较小。
对TSP203仪器采集的数据利用TSPwin软件进行处理，可以获得隧道掌子面前方的P波、SH波和SV波的时间剖面、深度偏移剖面、岩石的反射层位、物理力学参数、各反射层能量大小等成果资料，同时还可得到反射层的二维或三维空间分布，并根据反射波的组合、动力学特征、岩石物理力学参数等资料来预报隧道掌子面前方的地质情况，如溶洞、软弱岩层、断层及富水带等不良地质体。
2 地震波的产生Tsp203超前探测前，自隧道掌子面开始用风动凿岩机在隧道一侧边墙上按1.5m间距向后打设24个直径38mm，深1.5m，斜向下10～20°的孔，作为探测孔。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
6、陆地声纳法(也叫高频地震反射法)是钟世航1992年提出的， 其实质是垂直地震波反射法 。该方法在隧道掌子面上采用极 小偏移距，单点采集高频地震反射信号形成连续剖面，通过十 字形观测系统和宽频带脉冲接收技术，预报掌子面前方断层及 其它地质界面的位臵和产状。该方法优点是分辨率高，但需占 用掌子面。
MSP 深度偏移结果图（SV 波）
从图中可以提取出5 个异常界面，分别为R1(迎头前22.5m)、 R2 (迎头前方40.5m)、R3 (迎头前方54.5m)、R4(迎头前方 64.5m)、R5(迎头前方98.5m)。结合地质资料，5 个异常界 面解释为小断层。
根据现场掘进实测剖面资料，21 煤试采区回风巷的2010-03-02 迎头处（测点W20+87.9m） 前方100m 范围内存在5 个小断层， 分别为：①迎头前方28.7m 处存在一小断层∠70°,落差H 为 0.30m；②迎头前方43.42m 处存在一小断层∠80°,落差H 为 0.40m；③迎头前方50.32m 处存在一小断层∠80°,落差H 为 0.40m；④迎头前方62.52m 处存在一小断层∠80°,落差H 为 0.30m；⑤迎头前方94.78m 处存在一正断层∠73°,落差H 为 1.40m。 通过与现场结果验证对比，MSP 探测异常界面个数与实际情况 吻合良好，界面距离误差R1、R2、R3、R4、R5 分别为：6.2m （R1）、2.92（R2）、4.18m（R3）、1.98m（R4）、3.72m （R5）。最大界面距离误差为6.2m，超前探谱分析图
现场实采波形及直达波速度拟合
从图中可以看出直达纵波速度为5000m/s，直达横 波速度为2780m/s。利用直达波速度可基本确定本探 测区域速度范围并作为深度偏移时的速度背景值。 深度偏
深度偏移处理为MSP 处理的核心部分。在给定速度模 型的条件将来自前方介质的反射能量偏移归位至空间 点上， 以此成果图件为基础提取巷道前方反射界面。 基于直达波速度，本次均匀横波速度背景值取值为2 780m/s。由于采用炸药震源，探测距离较远， 整体探 测距离达到168.5m， 其中已揭露区68.5m，未揭露区 100m。
3 .巷道前方存在地质异常体的地震波场特征 在模型1 的基础上设计了采煤工作面前方100 m处存在界面为倾 斜的侵入地质体模型2
侵入地质体: vp = 3 600 m/s， v s = 2 700 m/s，ρ = 3 000 kg /m3
图5 为模型2 地震波波场在不同时刻的波场快照，与图2 相比 可见，模型2 波场更为复杂。模型2波场中除了存在模型1 波 场中的各类波外，还存在各类波在地质体界面产生的透射波 和反射波。
3. 2 偏移距 坚硬岩与硬岩隧道偏移距宜选大, 可选35~ 50m; 软岩与较软 岩隧道在无管波干扰条件下偏移距宜选15~ 25m, 在管波干扰条 件下应综合考虑预报距离适当加大偏移距, 可选20~ 30 m。 3. 3 采样率与采样点数 一般软岩的地震波(小药量爆破激发)频率为200~ 600H z, 硬岩 为400~ 1 500H z 。根据抽样定理, 抽样间隔$与谐振最大频率 fmax必须满足f <1/2fmax。以最高频率1500H z计算, 只要小于0. 333m s即可, 考虑读数精度一般采用高采样率采集, 即选用0. 05 ~ 0. 1 m s,采样点数与预报距离有关, 预报距离在100~ 200 m范 围采样点数选2 048~ 4 096。
2、负视速度法、垂直地震剖面法：地震负视速度法类似于TSP 法，20世纪90年代初由曾兆璜提出，或称隧道垂直地震剖面 法(TVSP)它利用地震波在不均匀地层中产生的反射波特征，来 预报隧道施工开挖面前方及周围区域的地质情况。同样在隧道 洞室侧壁的一定范围内布点进行激发与接收反射波，反射界面 与测线直立正交时，所接收的反射波与直达波在记录图像上呈 负视速度。其延长线与直达波延长线交点即为反射界面的位臵。 当所得记录中没有明显反射波时，预测开挖面前方的岩质是均 质的。通常负视速度法是测试面与所要探测的地质界面相互垂 直，这种方法对与巷道夹角大于70度的异常界面适用性强。
地震超前探测数值模拟及波场特征
1.弹性波动方程交错网格有限差分数值模拟
二维波动方程应力与速度关系为
式中，σxx、σzz 分别为沿x、z 方向的正应力; σxz 为剪应 力; λ、μ 为拉梅参数; vx、vz 为质点沿x、z 方向的振动 速度; t 为传播时间
对一阶速度－ 应力弹性波动微分方程进行2 阶时间差分精度 和4 阶空间差分精度的交错网格有限差分，其紧致差分格式 为:
矿井地震超前探测技术在龙东矿的 应用
1 地质概况 龙东煤矿隶属上海大屯能源股份有限公司，位 于江苏省徐州市。井田含煤地层有太原组、山西组、 下石盒子组， 其中可采或局部可采煤层为7、17、21 号煤层。本区位于滕鱼复向斜中滕县的倾伏部位，井 田内褶皱构造较为发育；褶曲内断裂构造发育，断层 分布很不均匀，大断层多分布于井田东南部和西部， 并成束状、枝状分布，制约矿井安全生产。
图3 为采用模型1 中的激发接收方式的200 ms地震记录，其中 同相轴1 为底板直达纵波; 同相轴2为底板直达横波和巷道内管 波混叠; 同相轴3 为底板下界面反射波; 同相轴4 为巷道内声波。 从图3 地震记录中没有发现能量较强的在顶板中传播的各类波， 因此采用工作面激发地板接收的观测接收方式可以有效排除 顶板波的干扰。
3、水平声波剖面法(Horizontal Seismic Profiling．HSP)：最早 由日本OYO公司在20世纪50年代用于隧道前方地质探查 。其 工作原理与地表反射地震类似，是分析反射波走时计算地层界 面位臵。HSP施工布臵在距隧道迎头50～70 m范Ⅲ 内，同样在 一侧帮取2 m左右深裸孔放臵炸药，激发地震波，24个左右高 频传感器接收地震波。HSP数据处理经过波场分离和叠前偏移 可获得清晰的成像结果。图1为HSP法偏移结果的三维切片。
5、综合地震成像系统(Integrated Seismic ImagingSystem， ISIS)，是1999年由德国GFZ公司与基尔大学合作完成的一套地 震测试系统 。它将3个相互垂直状态的检波器，利用粘固剂固 定在锚杆上，按一定间距安装在隧道的墙面上。并利用TBM作 为震源激发地震波，从而接收地震记录。数据处理是采用 Fresnel—Volume偏移成像技术完成的。该方法可对隧道及井巷 工程掘进前方以及顶部的复杂地质构造进行较为全面的预报。
图6 为模型2 的200 ms 地震记录，与图3 模型1的地震记录相比较，可以发现 其中除了含有模型1 接收记录中的各类波同相轴外，还存在在工作面前方构 造界面上产生的绕射波同相轴1 和反射波同相轴2。
数据采集参数选择
1 激发装臵 1. 1 震源类型：激发装臵包括震源类型与触发方式。 要求震源能量大, 频率高, 和采用小药量爆炸震源在业 内已达成共识, 但高质量的震源信号还与岩体的围岩质 量、起爆时炮眼内是否注满水有关。同等条件下, 水中 起爆和无水起爆相比较, 其地震波的传播距离前者是后 者的1. 5~ 2倍, 地震波频率前者比后者高1. 5~ 3倍 , 在充 满水条件下可有效压制管波的干扰能量。
在龙东矿21 试煤采区回风巷迎头有限空间内展开，测线布臵巷 道左帮上，采用炸药震源。其炮孔20 个，接收传感器点为2 个 即C1、C2。传感器及炮孔顺序、方位及炮间距见图，炮点布臵 在左帮。其中C1 传感器距离S20 号炮点21.8m，C2 点距C1 点5m。 测点W20距离C2 传感器19.5m。采集数据是KDZ1114-6B30地震 仪利用两个三分量传感器C1、C2 接收20 炮地 数据。
图2 为模型1 地照震波波场在不同时刻的波场快。 图2( a) 表明，波场中存在顶 板纵波、顶板横波、 底板纵波、底板横波、巷道 内管波、巷道内声波、煤层 纵波、煤层横波以及在顶底 板界面和工作面上产生的 多次反射波、转换波、绕射 波等。由于传播时间较短， 在煤层内的煤层纵波和煤层 横波及顶、底板之间的多 次反射波混叠在一起。
地震波超前探测技术
地物10-2班 张明川 吴旭东 姜重昕
目前用于超前探测的方法主要有直接钻探法、地震波法、井 巷电阻率法、电磁波法等。其中反射地震波法是应用最多的 一种方法，具体来说，依据反射波原理超前探测的方法主要 有隧道地震剖面系统、隧道垂直地震剖面法、水平声波剖面 法、真反射成像法、综合地震成像系统以及陆地声纳法等。 1、隧道地震超前预报系统(Tunnel Seismic Predic—tion，TSP 系统；最新款为TSP一203型)：是由瑞士安伯格(Amberg)测量 技术公司研制的一套先进的地质超前预报探测系统。，采用 了回声测量原理，通过分析反射地震波信号的运动学和动力 学特征，对断层、岩石破碎等不良地质体的位臵、规模、产 状及岩石力学参数进行计算与界面提取成图。其成果解释依 据：正反射振幅表明硬岩层，负反射振幅表明软岩层；若s波 反射较P波强，则表明岩层饱含水；若Vp／Vs增加或泊松比突 然增大，常常由于流体的存在而引起；若下降，则表明裂隙 度或孔隙度增加；该方法有效探测距离在200 m左右。
4、真反射层析成像(True Reflection Tomography，TRT)是由 美国NSA工程公司20世纪90年代后期开发完成，目前在欧洲、 亚洲开始应用，其巾日本、澳大利亚和香港隧道工程中应用 最多 。 FRT方法在观测方式和资料处理方法上与TSP法有很 大不同。在观测上，它采用的是空间多点接收和激发系统。 检波器和激发的炮点呈空间分布，布臵在巷道迎头、顶板及 两个侧帮上，以充分获得空间波场信息，提高对前方不良地 质体的定位精度。在资料处理方法上是通过速度扫描和偏移 成像。该方法对岩体中反射界面位臵的确定、岩体波速和工 程类别的划分等都有较高的精度
模拟过程中取Δx = Δz = 1 m，Δt = 0. 1 ms，震源函数采用 频率为150 Hz 的雷克子波纵波源激发，在施工现场考虑 安全因素可采用机械震源和小药量炸药震源等。模型边 界采用Cerjan 吸收边界，以减小人工边界产生的边界干 扰。根据以上差分格式和边界条件,利用计算机软件进行 数值模拟。