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TSP 在高速铁路隧道超前地质预报中的应用研究陈剑;吴立;徐昌茂;袁青;邓星【摘要】本文介绍了 TSP203的基本原理，在对100余次 TSP 地质预报成果分析的基础上，总结了 TSP 在高速铁路隧道中的解译原则和注意事项。
结合沪昆客专轿顶坡隧道工程实例，将 TSP 探测成果与隧道开挖情况进行了对比，结果显示，本次 TSP 探测效果良好，预报准确率高。
最后阐述了当前 TSP 在高速铁路隧道超前地质预报中存在的问题并提出了相应的解决方法。
【期刊名称】《铁道建筑》【年(卷),期】2013(000)003【总页数】3页(P59-61)【关键词】高速铁路隧道;超前地质预报;解译原则;TSP203【作者】陈剑;吴立;徐昌茂;袁青;邓星【作者单位】中国地质大学武汉工程学院，湖北武汉 430074;中国地质大学武汉工程学院，湖北武汉 430074; 岩土钻掘与防护教育部工程研究中心，湖北武汉430074;中国地质大学武汉工程学院，湖北武汉 430074; 岩土钻掘与防护教育部工程研究中心，湖北武汉 430074;中国地质大学武汉工程学院，湖北武汉430074;中国地质大学武汉工程学院，湖北武汉 430074【正文语种】中文【中图分类】U456.3+3高速铁路隧道工程地质条件复杂，灾害源多、开挖断面大及施工工序复杂等显著特点决定了高速铁路隧道开挖具有高风险性。
在隧道开挖过程中，由于对开挖面前方地质体特性认识的不足而引起的各类工程事故不计其数［1-2］。
为减少隧道开挖过程中的盲目性，加强对掌子面前方围岩地质情况的掌握和监控，已开发出诸多超前地质预报方法，如地质调查、超前钻探、红外探水、地质雷达和弹性波探测等。
在众多的预报手段中，TSP作为当今较为成熟的中长期地质预报技术，自1994年应用至今，在国内外各类工程中进行了上千次富有成效的超前地质预报，取得了良好的社会经济效益［3］。
本文介绍TSP的基本原理，总结其解译原则和注意事项。
TSP法隧道超前地质预报技术研究与应用牟元存，李星，高树全，王凯（中铁二院成都工程检测有限责任公司工程检测一所，四川成都610031）摘要：长大隧道无法绕避部分不良地质问题而面临着更为复杂的工程地质和水文地质环境，这对隧道施工过程中的防灾减灾和超前地质预报工作提出了更高要求。
采用隧道综合超前地质预报技术，通过二十余条铁路线的上百座高风险隧道（近2000km）超前地质预报实践，在总结经验教训的基础上，开展了隧道掌子面前方超前地质预报物探成套技术研究。
结合大量预报实践及课题中的TSP法正反演数值模拟预报效果测试情况进行阐述，对不同不良地质条件下的物探响应特征进行总结。
该研究成果对采用类似技术开展隧道超前地质预报的同类方法具有指导意义。
关键词：高速铁路；隧道超前地质预报；物探；TSP；正反演数值模拟中图分类号：U452文献标识码：A文章编号：1001-683X（2022）01-0045-06 DOI：10.19549/j.issn.1001-683x.2020.10.21.0450引言目前，我国铁路隧道超前地质预报技术体系包含的方法有地质调查法、物探法、钻探法和超前导坑法，其中物探法中又有地震波反射波法、地质雷达法、瞬变电磁法、激发极化法等。
由于各种物探方法有其优缺点和适用范围，针对不同的不良地质情况采用最优化的预报方法组合模式，能够事半功倍提高预报准确率［1-6］。
为此，在大量隧道超前地质预报工作实践的基础上，开展了隧道掌子面前方超前地质预报物探成套技术研究，基于TSP法结合大量的工程实践总结和数值模拟正反演情况进行阐述。
众所周知，TSP弹性波反射法属长距离预报的物探手段，一般当隧道开挖有60m左右空间时，可布置观测系统开展TSP法超前预报工作，在绝大多数环境下，其预报距离在100m以上。
采用该方法不仅能对断层破基金项目：中铁二院工程集团有限责任公司科技研究开发计划项目（12198008（12-14））第一作者：牟元存（1980—），男，高级工程师，硕士。
GPR地质雷达法与TSP法在隧道超前地质预报中的运用摘要：介绍TSP法和地质雷达法的原理及数据处理中的注意事项，通过工程实例，验证了长距离预报手段(TSP法)与短距离预报手段(地质雷达法)相结合，可更精确地预报隧道工作面前方的地质情况。
关键词：GPR地质雷达法；TSP法；隧道超前地质预报；运用引言超前地质预报最早出现在上世纪的后期阶段，本身属于地质工程学当中的重要内容，我国对于这一内容的研究已经有了相当长的历史，并且在得到了一定的研究成果以后，开始广泛应用在各种地质工程建设当中，尤其以隧道最为明显。
伴随着铁路、公路的持续完善，隧道的长度也得到了实时的增加，而在隧道长度增加的过程中，所涌现出来的问题也越来越多。
为了实时避免由于地质问题而产生的各种工程事故，GPR地质雷达法与TSP法都被合理地应用到了隧道超前地质预报当中，而且发挥了相当高的实效性。
1、地质雷达原理地质雷达是用电磁波来确定地下介质分布的一种方法。
电磁波遇到不同反射界面(如地层分界面、溶洞、富水带等)，其传播路径随通过介质的不同而变化，过程中会产生反射、折射、散射、绕射及吸收等现象。
根据天线接收到的反射脉冲波的振幅、相位、波长、频率等特征进行分析，便能够大致推测界面或异常区的空间位置及分布变化情况。
其工作原理见图1。
图1 雷达超前预报工作原理示意图2、TSP法探测原理TSP法是一种类似于零偏移距VSP地震多波反射波法，是专门为隧道超前地质预报而设计的，对隧道施工能够提供有效的帮助。
TSP法在指定的震源点用小量炸药激发而产生的地震波，以球面波的形式在岩石中传播。
当在传播过程中遇到岩石分界面时，一部分波被反射，被高灵敏度的地震检波器接收，一部分则经过折射继续向前传播。
反射信号的传播时间与界面距离成正比，反射信号的强度与相关界面的性质、界面产状等密切相关，因而能提供直接测量。
探测时，在选定的隧道侧壁上布置24个爆破探测孔，从掌子面与隧道壁的相交处开始布置第24号孔，依次到1号孔。
TSP法隧道超前地质预报技术研究与应用摘要：TSP隧道的地质超前预测，是通过在隧道周围的岩石中，按照一定的排布，产生一种弹性波，当弹性波传播到三维空间时，接触声阻抗分界面，也就是地质岩相变界面、结构断层带、喀斯特及喀斯特发展带等,将发生一种弹性波反射情况，这个反射波由埋设在巷道周围岩石中的探测设备探测到，向仪器输入实施信息源的扩增、信息收集和分析。
关键词：TSP法；隧道；地质预报引言物探技术能极大地影响每天的地质灾害勘查工作。
在科学技术飞速发展的今天，在国内，物探技术已经成为了一项重要的工程，它是保证工程质量和安全的重要手段。
TSP法是利用物探技术对隧道工程进行地质预测的一种先进技术。
所以，在进行TSP探测预报的时候，一定要对隧道的地质状况有一个全面的认识，在数据采集、处理和评估的每一个环节都要有针对性，这样才能保证地质预报的可靠性和准确性。
一、TSP原理及特点（一）原理隧洞超前地质预测检测法是利用TSP进行的，它的观测系统是按空间分布的，而接收和激励系统则分别位于隧洞两侧的岩层中。
地震波的产生是通过小爆炸，电火花，撞击等方式来实现的。
TSP能对两侧及上、下两个层面的回进行甄别、过滤，只留下掌子面前的回波，防止了误报警；并给出了掌子面前的岩石波速度及地层接触面的精确图像。
地震波速度可作为岩体工程等级划分的基础，而界面可作为地质结构解释的基础。
在不同的阻抗界面条件下，地震波将会在不同的阻抗界面上被部分反射，而另一些则会传输到前方介质中。
利用高灵敏的测震仪对反射回波进行探测。
利用地震波软件对数据进行处理，就可以对隧道工作面前方不良地质体的性质、位置和规模进行了解。
（二）特点将TSP方法应用于隧道地质超前预测，能够充分利用TSP方法的高精度、高实时、大范围、易操作、易推广等优点。
首先，利用TSP方法，在隧道沿线构造地质点和地质点间构建关联地图，实现对可能发生的地质灾害的精确预报，为隧道建设提供精确的地质资料。
TSP超前地质预报在隧道工程中的应用研究发表时间：2018-07-25T15:46:27.643Z 来源：《基层建设》2018年第15期作者：李晓亮李红伟韦冠宁[导读] 摘要：结合工程实例，介绍了隧道超前地质预报中地震勘探的工作原理与应用方法，探测结果揭示了隧道围岩不良地质的分布情况，并给出了相应的结论与施工建议。
济南力稳岩土工程有限公司山东省济南市 250061摘要：结合工程实例，介绍了隧道超前地质预报中地震勘探的工作原理与应用方法，探测结果揭示了隧道围岩不良地质的分布情况，并给出了相应的结论与施工建议。
同时，隧道开挖揭露围岩验证了该方法在数据获取、处理等方面的优势，保证了隧道的安全快速施工。
关键词：TSP；超前地质预报；隧道0、引言近年来我国基础设施建设尤其是中西部地区公路和铁路建设高速发展。
其中，隧道工程由于其在道路建设中的重要性，进一步引起人们的重视[1]。
为了满足隧道工程中安全性与施工进度，就要对隧道内的地质信息进行超前地质预报。
隧道地震波法（tunnel seismic prediction，简称TSP）是隧道超前地质预报的重要方法[2]。
该方法通过高精度的接收仪器获取爆破所产生的地震波信号并通过计算机软件初步探查前方围岩性质、节理裂隙分布、及含水状况等[3]。
1、TSP预报方法和原理本次预报采用瑞士安伯格公司生产的最新型号的TSP203 plus 隧道地质超前预报系统。
TSP测量系统是通过在掌子面后方一定距离内的钻孔中以微震爆破来发射信号的，爆破引发的地震波在岩体中以球面的形式向四周传播，其中一部分向隧道前方传播，经隧道前方的界面反射回来，反射信号经接受传感器转换成电信号并放大[4]。
从起爆到发射信号被接收的这段时间是与反射面的距离成比例的。
通过反射时间与地震波传播速度的换算就可以将反射面的位置、与隧道轴线的夹角以及与隧道掘进面的距离确定下来，同时还可以将隧道中存在的岩性变化带的位置方便的探测出来[5]。
隧道超前预报的应用与研究作者：李儒挺田鹏程来源：《科技探索》2013年第02期摘要：本文主要探索电磁波法（地质雷达）、地震波法（TSP）及瞬变电磁法在隧道超前预报的应用，并结合工程实例进行分析与说明。
实践表明，采取多种方法对隧道进行综合超前预报，能有效地提高预测的精度，明确前方围岩性状，为确保隧道施工的安全提供有力依据。
关键词：隧道超前地质预报 TSP1引言隧道中地质超前预报的方法有很多，主要有电磁波法（地质雷达）、地震波法（TSP）、瞬变电磁法、声纳法、超前钻孔法及超前平导法等。
但每种方法都有其各自的优点和缺点，面对隧道围岩的不可预见性及复杂多变的特点，尤其在特长隧道和海底隧道，仅仅采用单一的预报方法往往难以满足预报精度的要求。
本文藉助广西壮族自治区岑溪大隧道为依托，对几种常用的预报技术及其综合应用进行探索，以达到提高预报的精度并减少隧道掘进过程中的盲目性。
2 工程实例岑溪大隧道位于广西壮族自治区岑溪市内，是包头～茂名高速公路的一座水文地质条件较为复杂的山岭长隧道。
隧址区位于由福庆向斜、白石垌向斜、塘垌向斜构成的加里东期褶皱及燕山期水汶向斜之间，容县至岑溪断层及大隆至水汶断层分布从隧道两侧分北东、南东向通过，围岩主要以花岗混合岩为主，由于地处构造相对发育区，局部岩体节理、裂隙发育，围岩较破碎且含水量丰富，为确保施工安全及顺利掘进，以减少经济损失，在围岩复杂的特殊地段，综合多种地质超前预报的方法进行预测。
运用地质雷达、TSP、瞬变电磁仪对岑溪大隧道左线进口DK6+750～DK6+790段进行预报，并从各自的分析结果与实际开挖情况进行比对。
预测结果：TSP DK6+750～DK6+790共40m，预测该段围岩强度和稳定性有较大程度的降低，较破碎，节理、裂隙较发育，整体稳定性相对稍差。
瞬变电磁仪预测DK6+750～DK6+760及 DK6+785～DK6+795段出现明显的低阻异常区、预计DK6+750～DK6+760 、DK6+785～DK6+795段围岩节理、裂隙发育，基岩裂隙水较为发育，岩体含水量较大。
·45·第 ３期 总第 ２１７ 期２０１８ 年 ５ 月浙江水利科技Ｚｈｅｊｉａｎｇ ＨｙｄｒｏｔｅｃｈｎｉｃｓＮｏ ． ３ Ｔｏｔａｌ Ｎｏ ． ２１７Ｍａｙ ２０１８TSP 超前地质预报在水工隧洞中的应用郑 禄（辽宁省水资源管理集团，辽宁 沈阳 110000）摘 要：在水工隧洞施工的过程中，地面勘察和掌握的地质资料难以完全揭示隧洞掌子面前方的地质状况，为了确保施工安全，必须在施工前开展有效的超前地质预报工作。
TSP 超前地质预报具有精度高、距离长、效率高、效果好的优点，对地质断层、破碎带、软弱夹层和岩溶等预报效果突出，在国内隧洞施工中发挥着重要作用。
结合工程实例阐述TSP 超前地质预报的基本原理、特点、测线布置方式和预报判读依据，并对TSP 超前地质预报在水工隧洞施工中应用的优、缺点进行分析。
关键词：TSP ；地震波；超前地质预报；水工隧洞中图分类号：TV698 文献标识码：B 文章编号：1008 - 701X (2018)03 - 0045 - 02DOI ：10.13641/j .cnki .33 - 1162/tv .2018.03.013收稿日期：2017-11-07作者简介：郑 禄(1991 - )，男，助理工程师，大学本科，主要从事工程建设管理工作。
E - mail ：462355465@1 TSP 原理TSP 方法属于多波多分量高分辨率地震反射法。
地震波在设计的震源点（通常在隧洞的左或右边墙，大约24个炮点）用小量炸药激发产生。
当地震波遇到岩石波阻抗差异界面（如断层、破碎带和岩性变化等）时，一部分地震信号反射回来，一部分信号透射进入前方介质。
反射的地震信号将被高灵敏度的地震检波器接收。
数据通过TSPwin 软件处理，便可了解隧洞工作面前方地质体的性质（软弱岩带、破碎带、断层、含水岩层等）、位置及规模。
为下一步的施工提前做好准备，防止隧洞突发性涌水、塌方，保证施工安全，为后期开挖及支护提供详细参数。
超前地质预报（地质雷达法）和半航空物探（半航空瞬变电磁法）在隧道工程施工的运用摘要：复杂的地质条件和地质灾害是隧道施工中的难题，发生地质灾害将造成巨大的生命和财产损失。
因此，可靠地探测地质缺陷特征，如断层、岩溶洞穴和地下水，具有重要的现实意义和理论价值。
本文介绍了超前地质预报（地质雷达法）和半航空物探（半航空瞬变电磁法）在隧道工程施工的运用。
引言在中国，许多大型项目正在进行中水利、水利等建设水电站、铁路、公路、能源储存和运输系统，以及地下矿山。
这些项目为我们提供了一个重要的机会地球工程的进展。
然而，严重的由于环境复杂，也存在挑战地质条件和潜在地质灾害在隧道施工过程中，造成了巨大的生命损失还有财产。
因此，改进地质缺陷的探测能力是非常重要的，例如探测断层、溶洞和地下水涌出。
中国在建隧道具有长度长、体积大的特点覆盖层和复杂的地质条件。
例如，宜昌至万州铁路建在山区，以高风险岩溶程度高的突水危险。
该地区已发现严重的突水危险马鹿青隧道和沿途的野三关隧道宜昌至万州铁路发生严重伤亡事故经济损失。
在水电工程领域，北京锦屏二级水电站副洞四川省有2375米深和17.5公里深长覆盖层使隧道埋在下面极高的地应力。
1.隧道工程施工的探测技术1.现有的探测技术在这下面在这种情况下，隧道的施工可以受到潜在岩爆的影响通过释放地应力，尤其是在不良地质条件，如断层、软弱岩石特征和地下水。
地质灾害防治研究在隧道施工过程中已经成为一个重要的问题中国的问题，包括相关机制治疗技术和探测技术。
地质缺陷特征的探测在危险控制中起着重要作用本文提出。
目前，探测地质灾害的方法危险源可分为两类：地质调查和地球物理勘探。
地质调查包括工程地质分析、先导开挖和岩心钻探，同时地球物理勘探包括地震、电磁和地质雷达方法。
每种方法它有自己的优点和缺点。
2、隧道工程施工探测的难点可靠探测的挑战性问题包括：（1）故障的识别和定位，裂缝、溶洞和地下水体（如地下河）；（2）含水层探测；（3）探测的解释结果在多种解释的背景下物探成果及优化探测方法的选择。
