TRT（True Reflection Tomography）TRT6000隧道超前預報系統采用層析掃描成像技術(shù)獲得隧道前方的全息圖，代表國際上隧道超前預報域的水平。

• 采用隧道反射層析掃描成像技術(shù)，生成隧道前方地層結構的全息三維圖
• 勘測結果準確、整體的、直觀(guān)
• 無(wú)耗材、勘測費用低
• 操作簡(jiǎn)單、穩妥
• 系統采用無(wú)線(xiàn)連接，攜帶方便
• 勘測范圍廣（300米）

典型成像圖

 TRT技術(shù)發(fā)展歷程

隨著(zhù)經(jīng)濟的飛速發(fā)展，新建隧道工程規模越來(lái)越宏大，面臨的地質(zhì)情況更為復雜多變。隧道施工的過(guò)程中，防護措施不足將會(huì )帶來(lái)很?chē)乐氐牡刭|(zhì)災害和工程問(wèn)題，不僅延誤工期，影響穩妥生產(chǎn)，而且會(huì )帶來(lái)巨大的經(jīng)濟損失，過(guò)多防護又會(huì )大大加重成本負擔，這促使發(fā)達對地下巖土工程地質(zhì)條件超前預報技術(shù)進(jìn)行深入、廣泛的研究。二十世紀六十年代，在美國技術(shù)發(fā)展計劃基金支持下，美局網(wǎng)羅了眾多地球物理學(xué)應用地震波勘測技術(shù)來(lái)研究地層應力釋放現象及地層結構掃描成像。在此過(guò)程中形成了隧道反射層析掃描成像超前預報技術(shù)(True Reflection Tomography)，簡(jiǎn)稱(chēng)TRT技術(shù)。在為美局管轄單位及海外客戶(hù)服務(wù)的過(guò)程中，TRT技術(shù)飛速發(fā)展，在震源上先后采用風(fēng)鎬或挖掘機、電磁波發(fā)生器、錘擊作為震源，使勘測成本越來(lái)越低，操作越來(lái)越方便；在軟件上，成功實(shí)現由2D成像到3D全息成像的跨越，使得勘測結果顯示更為準確、整體的，直觀(guān)。為更好地推廣這業(yè)界有的先進(jìn)技術(shù)，美C-ThruGround工程有限公司從局繼承了相關(guān)資產(chǎn),進(jìn)行立的商業(yè)運作,推出了TRT6000隧道超前預報系統。上海勞瑞儀器設備有限公司負責該產(chǎn)品中區服務(wù)。

TRT6000隧道超前預報系統介紹

TRT6000隧道超前預報系統采用地震層析成像及全息巖土成像技術(shù)。經(jīng)復雜介質(zhì)傳播記錄的地震信號是由折射、反射、散射、彌散等多類(lèi)波形所組成，層析成像和全息成像是常用的利用信號波形變化來(lái)估計介質(zhì)性質(zhì)變化的位置和范圍的反演技術(shù)。巖石三維圖像(Rock Vision 3D TM)技術(shù)的基本原理是基于地震能量在不同種類(lèi)介質(zhì)中以不同的衰減率和速度傳播。通常，與破碎或裂隙發(fā)育的巖土體或空洞條件相比，地震波在完整堅硬的介質(zhì)中傳播時(shí)，具有更高的傳播速度和更低的衰減。TRT TM技術(shù)的基本原理是利用了地震波在巖土體中傳播過(guò)程中，遇到具有不同震動(dòng)特性的巖土區帶間的界面時(shí)，部分地震波能量將產(chǎn)生反射的特性。絕大多數地質(zhì)結構異常及巖性變化，在地震信號可及的距離范圍內，均可形成可探測的地震反射。TRT 6000勘測成本低，操作簡(jiǎn)單，結果準確、整體的、直觀(guān)，代表隧道超前預報域新的技術(shù)，是隧道超前預報系統發(fā)展的方向,表現在如下幾個(gè)方面：

1.  TRT 6000超前預報使用錘擊作為震源，可重復利用，不需要耗材。

2.   使用錘擊作為震源，可在同點(diǎn)作多次錘擊，通過(guò)信號疊加，使異常體反射信號更加明顯。

3.   用錘擊作為震源克服了產(chǎn)生的高能量對周?chē)鷰r體產(chǎn)生擠壓、破壞現象，從而保證能接收到真實(shí)的地震波信號。

4.   由人控制錘擊產(chǎn)生地震波、可簡(jiǎn)單重復，操作簡(jiǎn)單，而產(chǎn)生地震波時(shí)高頻信號迅速衰減，對操作人員的要求比較高。

5.   TRT 6000采用高精度的傳感器，靈敏度高，大程度地保留了高頻信號，提高了精度及探測距離（硬質(zhì)巖中為300米，軟質(zhì)巖中為150米）。

6.    傳感器和地震波采集、處理器之間采用無(wú)線(xiàn)連接，大大簡(jiǎn)化了裝備（只有兩個(gè)箱子，尺寸見(jiàn)設備配置），兩個(gè)箱子的重量?jì)H為29Kg，攜帶方便。

7.    TRT 6000的傳感器布點(diǎn)（圖1）采用立體布點(diǎn)方式，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(guān)的再現了異常體的位置、形態(tài)、大小。而其他儀器般在左右邊墻各布置個(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)對于大角度斜交隧道的裂隙可能沒(méi)有反映。

8.   TRT 6000還采用了層析掃描的圖像處理方式，繪制三維視圖，并可以從多個(gè)角度觀(guān)察缺陷，使得圖像更加清晰，易于理解，從而更加輕松地進(jìn)行缺陷診斷。

9.   TRT 6000能描繪到隧道水平和垂直方向的所有異物。而其他儀器用于描繪幾乎垂直于隧道的充滿(mǎn)空氣或水的裂隙，而且只能描繪靠近的垂直裂隙，不能描繪稍遠距離的**或第三裂隙（尤其是充氣裂隙）。對于斜交隧道（由其是大角度斜交隧道）的裂隙可能沒(méi)有反映。對于所描繪的傾斜裂隙，會(huì )低估它們的距離。

TRT層析掃描超前預報系統探測原理及操作

a.      理論

地震波反射探測的方法很早就已經(jīng)在土木工程和采礦作業(yè)等許多方面得到利用。這種技術(shù)的原理在于當地震波遇到聲學(xué)阻抗差異（密度和波速的乘積）界面時(shí)，部分信號被反射回來(lái)，部分信號透射進(jìn)入前方介質(zhì)．聲學(xué)阻抗的變化通常發(fā)生在地質(zhì)巖層界面或巖體內不連續界面。反射的地震信號被高靈敏地震信號傳感器接收，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)（軟弱帶、破碎帶、斷層、含水等），位置及規模。正常入射到邊界的反射系數計算公式如下：假設R為反射系數，為巖層的密度，V等于地震波在巖層中的傳播速度。地震波從種低阻抗物質(zhì)傳播到個(gè)高阻抗物質(zhì)時(shí)，反射系數是正的；反之，反射系數是負的。因此，當地震波從軟粗巖傳播到硬的白云石時(shí)，回波的偏轉性和波源是致的。當巖體內部有破裂帶時(shí)，回波的性會(huì )反轉。反射體的尺寸越大，聲學(xué)阻抗差別越大，回波就越明顯，越容易探測到。

TRT層析掃描超前預報系統獲取巖層中結構異常邊界的方法

    圖1解釋了用地震波反射來(lái)獲得地層地質(zhì)狀況三維圖的概念。以每個(gè)震源和地震信號傳感器組的位置為焦點(diǎn)，與所有可能產(chǎn)生回波的反射體可以確定個(gè)橢球。足夠多數量的震源和地震信號傳感器組對會(huì )形成個(gè)三維數組，每個(gè)界面/反射的地層位置可以由這些眾多橢球的交匯區域所確定。實(shí)際上，反射邊界每  點(diǎn)離散圖像的計算包括由所有震源和地震信號傳感器組所對應的三維巖體空間中選定的區塊。離散圖像中各點(diǎn)值是由空間疊加所有地震波形計算得來(lái)，每個(gè)波按比例地從震源經(jīng)過(guò)三維巖體空間的區塊到達地震信號傳感器。

圖1.用地震波反射來(lái)獲得地層地質(zhì)狀況三維圖的原理插圖2是這個(gè)概念的個(gè)示范。各個(gè)波形振幅隨時(shí)間的變化由被探測巖層大小建立的波速模型來(lái)計算。所以，此技術(shù)是掃描和全息技術(shù)的結合。每個(gè)圖像點(diǎn)再現了歸化的反射地震波的波幅，因為在該點(diǎn)疊加了所有從震源通過(guò)它傳到地震信號傳感器的反射波，并對反射波作了信號衰減的修正。發(fā)射信號（震源）的間隔和頻率決定了圖像的分辨率。為了防止空間混淆，記錄的地震波的短波長(cháng)不能小于圖像點(diǎn)像素對角線(xiàn)長(cháng)度的4倍。然而，通常小于四分之波長(cháng)的異物是不能被探測到的。因此，圖像點(diǎn)像素對角線(xiàn)的長(cháng)度決定了能探測到的小目標尺寸。

b.        探測設計

結合上面的理論和工地的實(shí)際應用給出了如下幾條操作規范：

• 地層圖像的分辨率與震源的距離成反比，與可探測到的短波長(cháng)成正比。通常，離隧道口近的幾米分辨率高，隨著(zhù)距離增加分辨率會(huì )降低。同時(shí)，分辨率和圖像點(diǎn)數成反比，因為能處理的多圖像點(diǎn)數是65536。
• 巖體異常距離測量的誤差由異?；夭úㄋ倌Ｐ偷木葲Q定。波速模型可以隨隧道前移而得到更新，包括隧道地質(zhì)性質(zhì)和機械屬性的變化。
• 地震波可以由單軸加速計收集，其靈敏軸平行于隧道軸向。加速計和震源擺放在同隧道,并離開(kāi)震源定距離。這提高了對位于隧道前方巖層異常探測的靈敏度，但非傳感器軸向上的靈敏度會(huì )變差。通過(guò)改變傳感器的軸向或采用三軸傳感器可以提高隧道側面巖層異常的圖象質(zhì)量。
• 為確保構建地層圖象地準確性，震源和地震信號傳感器的位置必須準確到(+/-10cm)。

用TRT超前預報層析掃描系統來(lái)做地層繪圖需要考慮以下幾個(gè)因素：

• 隧道的尺寸及挖掘的技術(shù)
•  巖層的類(lèi)型，周?chē)貙蛹翱赡艿乃淼揽谇胺降牡卣鸩▽傩?/span>
• 目標區域的屬性，尺寸及范圍
• 描繪異常體要求的分辨率
• 震源、地震信號傳感器的安裝，巖層表面和接近表面的地質(zhì)狀況

用TRT進(jìn)行超前預報勘測

選擇震源位置
           

A．隧道震源組合類(lèi)型（TBM --圓柱形，挖掘和--馬蹄形）；

B．震源和地震信號傳感器的位置如圖2、３。通常，地震信號傳感器組離近的目標邊界不能小于10-15米

勘測

• 為每個(gè)震源記錄５個(gè)好的記錄（５個(gè)堆棧）。當記錄不致時(shí)，增加堆棧數量（錘擊次數）。
• 保留所有的記錄，需要記錄震源位置移動(dòng)后震源條件發(fā)生的變化，輸入所有相關(guān)的發(fā)現。

震源和地震信號傳感器的勘測點(diǎn)

所有地震信號傳感器和震源位置的精度必須小于10CM。位置坐標必須與總體坐標系統致。它可以是隧道測量鏈長(cháng)度或者是地形學(xué)坐標，和隧道中心線(xiàn)的海拔高度。如果要在TRT層析掃描系統的地層繪圖中附加   隧道附近已建或準備建的結構，它們的坐標也必須提供。

產(chǎn)品留言

標題

聯(lián)系人

聯(lián)系電話(huà)

內容

驗證碼

點(diǎn)擊換一張

注：1.可以使用快捷鍵Alt+S或Ctrl+Enter發(fā)送信息!
2.如有必要,請您留下您的詳細聯(lián)系方式!