预报掌子面前方100～350m对隧道施工干扰小它只要求在接收信号时为减少噪音干扰作短暂停工探测时间短一次完整的探测仅仅需要45mi
加上探测前的准备工作和探测以后系统清除所用的时间也不过2h节约投资费用据国外隧道施工经验估计采用TSP法比不进行预报节省费用是全部工程的15。由于以上等优点TSP适合长期、长距离和复杂地质条件下超前预报2～4。21预报原理
TSP根据地震波的回波原理制成人工制造一系列有规则排列的轻微震源形成一个地震源断面同时三维地震波接收器在计算机的监控下采集这110地质灾害与环境保护2008年些震源所发出地震波沿隧道前方及四周区域传播而遇不良地质体如地层层面、节理面特别是断层破碎带界面和溶洞、暗河等被反射返回的地震波数据。这些回波信号的传播速度、延迟时间、波形、强度和方向是与相应的不良地质体的性质和分布状况紧密相关的。在一定间隔距离内连续多次采用上述方法可以得到前方地层的地质力学参数如杨氏模量和横向变形系数等。现场工程技术人员结合相关的地质资料可以准确地预知前方及周围地质变化状况5～6。TSP测量原理见图1
f。1rρAi2v2ρ1v14式中Ai为入射波振幅ArAt为反射波和透射波ρ振幅v1v2为反射界面两侧介质的速度ρ12为反射界面两侧介质的密度r为界面的反射系数。当入射波振幅Ai一定时反射波振幅Ar与反射系数r成正比而反射系数与反射界面两侧介质的波阻抗ρv有关且主要由界面两侧介质的波阻抗差决定波阻抗差的绝对值越大则反射波振幅Ar就越大。当介质Ⅱ的波阻抗大于介质Ⅰ的波阻抗即地震波从较为疏松的介质传播到较为致密的介质时反射系数rgt0此时反射波振幅和入射波振幅的符号相同反射波和入射波具有相同的极性反之如果地震波从较为致密的介质传播到较为疏松的介质此时反射系数rlt0则反射波振幅和入射波振幅符号相反9～11。面向掌子面的同一水平图1TSPFig1ofTSPGeology
ForecastSystem线上从外向里布置一个传感器钻孔和20个炮孔传感器钻孔距第一个炮孔20m炮孔间距1～5m左右炮孔高度1m如图2所示。22TSP预报方法理论基础
f由微弱爆破引发的地震波信号分别沿不同的路径以直达波和反射波的形式到达传感器与直达波相比反射波需要的传播时间较长7～8。TSP地震波数据处理的第一步是由测得的从震源直接到达传感器的纵波传播时间换算地震波的传播速度VpT11图2Fig2TSP测线布置Themeasureli
edisposeofTSP
式中X1为爆破孔到传感器的距离mT1为直达波的传播时r