TSP环境下地震时距曲线特征
在隧道、井巷中激发地震波后，随隧道、井巷周围介质结构的不同，地震波传播的特点也是不同的。隧道、井巷波场（全空间）相对于常规（地面）地震波场（半空间）更加复杂，研究TSP时距曲线传播规律，有助于对实际复杂波场的认识，可用它来指导TSP查明隧道、井巷掌子面前方及周围地质体的构造特点，有效地解决实际工程地质问题。TSP时距曲线与常规地震波时距曲线一致。
（一）水平及倾斜界面时距曲线
设在O点激发，在测线上离开O点距离为x的某点S接收。水平波阻抗界面R的反射波到达S的时间t与x之间的函数关系t=f（x）就是构造面反射波的时距曲线方程[图8-19（a）]。
根据反射定律和虚震源原理，得到水平界面反射波时距曲线方程（与常规地面地震完全一样）：
对于倾斜界面，设界面倾角为α，激发点O到界面的法线深度为h，界面上下的介质是均匀的，上部介质波速为V，坐标系的原点在激发点O，x轴正方向与界面的上倾方向一致[图8-19（b）]。
和
这就是常规地面地震倾斜界面反射波的时距曲线方程。上式是一条双曲线，表明水平界面、上覆介质均匀情况下TSP的反射波时距曲线是一条双曲线。根据双曲线特性可知，极小点是时距曲线极小点的横坐标。极小点总是相对激发点偏向界面上倾一侧。
图8-19 TSP反射波时距曲线
（二）时距曲线规律
通过研究分析TSP反射波传播规律，其时距曲线规律总结如下：
（1）当α=0°，即构造面与隧道、井巷中轴线平行时，时距曲线为极小值过x=0的双曲线，它以直达波时距曲线为渐进线，与常规地震反射波时距曲线相似。
（2）当α=90°，即构造面与掌子面平行，且位于掌子面前方时，时距曲线为一条直线，其斜率为-1/V，截距为2h/V，与x轴交点于虚震源处，与常规地震折射波时距曲线相似。此时时距曲线可表示为
式中：t为旅行时间；x为源距；h为分界面的厚度；V为介质传播纵波速度。
（3）当0°＜α＜90°时，反射波时距曲线为双曲线。界面倾角不同，出露点相同时，极小点相对激发点偏向界面上倾一侧[图8-20（a）]，其极小点将随界面视倾角的增大而不断地往界面的上倾方向偏移；界面倾角不同，界面到激发点距离相同时，极小点相对激发点偏向界面上倾一侧[图8-20（b）]，其位置随倾角的增大而不断地往界面的上倾方向偏移，极小值t0不断减小。两者都是极小点的左半支相对震源O而言（仪器接收范围），具有负向时距曲线（负视速度）特征。
图8-20 不同界面倾角的时距曲线
O*—O点的镜像
（4）当α=-90°，即构造面与掌子面平行，且位于掌子面后方时，式（8-16）演变成式（8-18），时距曲线为一条直线，其斜率为1/V，截距为2h/V，与x轴交于虚震源处，是主要干扰信号之一。
（5）当-90°＜α＜0°时，反射波时距曲线为双曲线。界面倾角不同，出露点相同时，极小点相对激发点偏向界面上倾一侧（掌子面后方一侧），其极小点将随界面视倾角的增大而不断地往界面的上倾方向偏移；界面倾角不同，界面到激发点距离相同时，极小点相对激发点偏向界面上倾一侧[图8-20（b）]，其位置随倾角的增大而不断地往界面的上倾方向偏移，极小值t0不断增大。两者都是极小点的右半支相对震源口而言（仪器接收范围），具有正向时距曲线（正视速度）特征，是主要干扰信号之一。
（6）反射界面不管是倾斜（图8-20）还是直立（图8-21），有效信号（掌子面前方及周围反射信号）均具有负视速度特征（其余干扰信号成正视速度特征），能充分反映掌子面前方的地质构造特征。通过视速度滤波，可提取这些有效信号，从而达到超前地质预报的目的。
图8-21 距炮点不同距离，直立界面反射波时距曲线