TRT（True Reflection Tomography）7000型超前預(yù)報(bào)系統(tǒng)采用掃描成像技術(shù)獲得隧道前方的全息圖。

采用隧道反射掃描成像技術(shù)，生成隧道前方地層結(jié)構(gòu)的全息三維圖；
勘測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確、全面、直觀，檢測(cè)成果易于解譯、斷層、破碎、富水帶、巖溶及采空區(qū)特征明顯；
沒(méi)有耗材，勘測(cè)費(fèi)用低；
系統(tǒng)采用無(wú)線連接，操作簡(jiǎn)單、安全，攜帶方便；
勘試時(shí)間短，不影響隧道施工；
適用范圍：鐵路、公路、水利、礦山等領(lǐng)域均可應(yīng)用，探測(cè)距離遠(yuǎn)（100-300 米）；

一、TRT7000超前預(yù)報(bào)系統(tǒng)技術(shù)原理

TRT7000采用由美國(guó)國(guó)家安全局下屬公司申請(qǐng)美國(guó)國(guó)家高新技術(shù)發(fā)展基金研發(fā)的隧道地震波反射體三維成像技術(shù)，該技術(shù)的原理在于當(dāng)?shù)卣鸩ㄓ龅铰晫W(xué)阻抗差異（密度和波速的乘積）界面時(shí)，一部分信號(hào)被反射回來(lái)，一部分信號(hào)透射進(jìn)入前方介質(zhì)。聲學(xué)阻抗的變化通常發(fā)生在地質(zhì)巖層界面或巖體內(nèi)不連續(xù)界面。反射的地震信號(hào)被高靈敏地震信號(hào)傳感器接收，通過(guò)分析，被用來(lái)了解隧道工作面前方地質(zhì)體的性質(zhì)（節(jié)理裂隙帶、軟弱帶、斷層破碎帶、含水構(gòu)造等）,位置及規(guī)模。正常入射到邊界的反射系數(shù)計(jì)算公式如下：

假設(shè)R 為反射系數(shù)，ρ1、ρ2為巖層的密度，V 等于地震波在巖層中的傳播速度。地震波從一種低阻抗物質(zhì)傳播到一個(gè)高阻抗物質(zhì)時(shí)，反射系數(shù)是正的；反之，反射系數(shù)是負(fù)的。因此，當(dāng)?shù)卣鸩◤能泿r傳播到硬的圍巖時(shí)，回波的偏轉(zhuǎn)極性和波源是一致的。當(dāng)巖體內(nèi)部有破裂帶時(shí)，回波的極性會(huì)反轉(zhuǎn)。反射體的尺寸越大，聲學(xué)阻抗差別越大，回波就越明顯，越容易探測(cè)到。

二、TRT7000超前預(yù)報(bào)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集流程

首先，采用立體布置方式，合理布置TRT型超前預(yù)報(bào)系統(tǒng)的震源點(diǎn)和傳感器點(diǎn)。TRT系統(tǒng)一般布置12個(gè)震源點(diǎn)和10個(gè)傳感器點(diǎn)，將震源點(diǎn)分兩排布置在接近掌子面的左右邊墻上，兩排間隔為2米，10個(gè)傳感器點(diǎn)分四排布置在離震源點(diǎn)10-20米的隧道兩邊墻及拱頂上，每排相隔5米（圖01）。其次，通過(guò)人工錘擊震源點(diǎn)，激發(fā)地震波，完成自動(dòng)采集過(guò)程。在人工錘擊時(shí)，綁在錘上的觸發(fā)器觸發(fā)基站，給所有無(wú)線模塊同時(shí)下達(dá)采集數(shù)據(jù)的指令。最后，所有無(wú)線模塊采集、記錄地震波信號(hào)發(fā)送至基站，并同時(shí)顯示在主機(jī)的采集軟件界面中（圖02）。

圖01 TRT7000超前預(yù)報(bào)震源及傳感器的典型布置（左：俯瞰圖；右：截面圖）

圖02 TRT7000超前預(yù)報(bào)系統(tǒng)使用示意圖

三、TRT7000的性能

1）TRT7000 超前預(yù)報(bào)使用錘擊作為的震源，可重復(fù)利用，不需要耗材，而使用炸藥爆炸作為震源每次需要相當(dāng)費(fèi)用。

2）使用錘擊作為震源，可在同一點(diǎn)做多次錘擊，通過(guò)信號(hào)疊加，使異常體反射信號(hào)更加明顯。

3）用錘擊作為震源克服了爆炸產(chǎn)生的高能量對(duì)周圍巖體產(chǎn)生擠壓、破壞現(xiàn)象，從而保證接收到真實(shí)的地震波信號(hào)。

4）由人控制錘擊產(chǎn)生地震波，重復(fù)性好，操作簡(jiǎn)單，而爆炸產(chǎn)生地震波時(shí)高頻信號(hào)迅速衰減，對(duì)操作人員的要求比較高。

5）TRT7000 采用高精度的加速計(jì)作為傳感器，靈敏度高（1V/g），大幅度保留了高頻信號(hào)，提高了精度及探測(cè)距離（硬質(zhì)巖中為300 米，軟質(zhì)巖中為150 米,黃土地層100 米）。

6）傳感器和地震波采集、處理器之間采用無(wú)線連接，大大簡(jiǎn)化了裝備（只有兩個(gè)箱子，尺寸見設(shè)備配置）。兩個(gè)箱子的重量?jī)H為16Kg，攜帶方便。

7）TRT7000 的傳感器布點(diǎn)采用立體布點(diǎn)方式（圖01），在隧道兩邊分別布置4 個(gè)傳感器，然后在隧道頂上布置兩個(gè)傳感器，從而獲得真實(shí)的三維立體圖，直觀的再現(xiàn)了異常體的位置、形態(tài)及大小。而其他儀器一般在左右邊墻各布置一個(gè)地震波信息接收器接收地震波，這樣的布置方式只能獲得異常體的位置信息，而不能獲得形狀、大小等信息，同時(shí)對(duì)于大角度斜交隧道的裂隙可能沒(méi)有反映。

8）TRT7000 還采用了掃描圖像處理方式，繪制三維視圖，并可以從多個(gè)角度觀察缺陷，使得圖像更加清晰，易于理解，從而輕松地進(jìn)行缺陷診斷。

9）TRT7000 能描繪到隧道水平和垂直方向的所有異物。而其他儀器只能描繪幾乎垂直于隧道的充滿空氣或水的裂隙及近距的垂直裂隙，不能描繪稍遠(yuǎn)距離的第二或第三裂隙（尤其是充氣裂隙）。對(duì)于斜交隧道（由其是大角度斜交隧道）的裂隙沒(méi)有反映。對(duì)于所描繪的傾斜裂隙，會(huì)低估它們的距離。

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