5.1.2 地震法
地震法是当前隧道中长期超前预报的主流方法,它包括TSP、TGP、TRT、TST、HSP、负视速度等各种方法。其中TSP、TGP、TRT应用的是反射理论,尚需在小孔径偏移成像病态问题方面进行努力。
1.TSP法
其工作原理是利用在隧道围岩以排列方式激发弹性波,弹性波在向三维空间传播的过程中,遇到声阻抗界面,即地质岩性变化的界面、构造破碎带、岩溶和岩溶发育带等,会产生弹性波的反射现象,这种反射波被布置在隧道围岩内的检波装置接收,输入仪器中进行信号的放大、数字采集和处理,实现拾取掌子面前方岩体中的反射波信息,达到预报的目的。
2.TST法
该方法充分认识三维波场的复杂性,能进行方向滤波,仅保留掌子面前方的回波,避免现行超前预报方法中虚报、误报率高的技术缺陷。能准确确定掌子面前方围岩波速分布,为岩体工程类别判定提供依据,同时避免现行方法预报位置不准确的缺陷。TST法具有如下优点。
(1)TST是国内外唯一实现了地下三维波场识别与分离的超前预报技术,能够有效消除侧向波和面波干扰,保证成像的真实性。(https://www.daowen.com)
(2)TST是唯一实现了围岩波速精确分析的超前预报技术,能够保证构造定位的精确性。
(3)TST是建立在逆散射成像原理基础上的超前预报技术,与传统的反射地震技术相比具有更高的分辨率。同时运用了地震波的运动学和动力学信息,不但可精确确定地质构造的位置,还可获得围岩力学性状的空间变化。
(4)TST采用独特专业设计的观测方式,在保证观测数据准确性的同时满足围岩波速分析、三维波场分离和方向滤波的需要。
3.HSP法
该方法的原理和地震波探测原理基本相同,都是建立在弹性波理论的基础上,传播过程遵循惠更斯-菲涅耳原理和费马原理。本方法探测的物理前提是岩体间或不同地质体间明显的声学特性差异。测试时,在隧道施工掌子面或边墙一点发射低频声波信号,在另一点接收反射波信号。采用时域、频域分析探测反射波信号,进一步根据隧道施工掌子面地质调查、地面地质调查及利用一隧道超前施工段地质情况推测另一平行隧道施工掌子面前方地质条件的预报方法,便可了解前方岩体的变化情况,探测掌子面前方可能存在的岩性分界、断层、岩体破碎带、软弱夹层及岩溶等不良地质体的规模、性质、延伸情况等。