[发明专利]一种三维三分量超前精细化地质预报方法

说明书

本发明公开了一种三维三分量超前精细化地质预报方法，属于隧道工程技术领域，首先建立观测系统，然后振幅均衡，接着进行直达波拾取，然后提取纵、横波波速，然后干扰去除、滤波处理，接着制备二维纵、横波速度与反射界面图和三维纵波速度与反射界面图，最后对探测成果进行解释，其中采用高分子凝胶作耦合剂，孔口采用高吸收衰减材料封堵，可以压制干扰波，保证地震波信号，同时采用回线开路触发计时方式，把回线绑扎在震源上，震源爆炸产生振动传播的同时炸断回线触发采集，与爆炸产生过程中的雷管延迟没有关系，在绑扎回线不脱落震源的条件下基本上不存在触发时间误差，通过二维和三维的精细化地质预报，能达到隧道动态设计施工、节约成本的效果。

技术领域

本发明涉及隧道工程技术领域，特别涉及一种三维三分量超前精细化地质预报方法。

背景技术

超前地质预报(TGP)或隧道超前地质预报，是在隧道开挖时，对掌子面前方及其周边(主要是铁路隧道)的围岩与地层情况做出超前预报。常用的隧道超前地质预报方法主要分为地质方法和物探方法，其中物探方法是根据隧道掌子面前方岩体的物性差异而开展的数据信息化采集、处理和分析的物理探测方法。地震波反射法是常用的超前地质预报物探方法之一，通过激发地震波并接受地震反射波的方法来推演反射界面的位置、地层波速等参数，进而起到探测隧道掌子面前方围岩地质情况的作用，具有分辨率高、探测深度大、对构造反应灵敏的特点。

目前，常用的地下工程超前地质预报的划分还没有统一的标准，多数均按物探的探测距离划分为长期、短期预报两个阶段，有的虽然提出了宏观超前地质预报概念，但对其理论、步骤和方法的研究较少，实际应用的实例较少，在超前地质预报技术综合应用中，仅以两种或两种先进物探手段进行超前探测后就做出超前地质预报的现象较为常见，在众多的隧道施工中，工作人员不断的优化组合，但是现有的超前精细化地质预报还是存在预测精准度一般，对优化设计施工的效果一般。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三维三分量超前精细化地质预报方法，具有能达到隧道动态设计施工、节约成本的优点，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种三维三分量超前精细化地质预报方法，包括如下步骤：

S1：建立观测系统，即选取超前预报系统仪器，并在开展隧道超前地质预报工作前，需要在隧道开挖方向洞壁钻孔；

S2：振幅均衡，野外原始记录或水平叠加剖面上，往往会出现浅、中、深层或道间反射能量差异较大，如不做处理就不便于显示或影响叠加效果；

S3：直达波拾取，进行直达波拾取时，对观测系统的检测到的爆破震动波与普通震动波在岩石中的传输速度进行线性动校正，再进行直达波拾取；

S4：提取纵、横波波速，计算机对采集地震记录进行数据长度设置，调零和平均振幅谱处理，使波形信号处于同一量级水平，进行波形对比和频谱分析；利用噪音信号与有效信号频带响应值差异，设定带通滤波的上限和下限值，采用振幅补偿等非线性放大技术对信号进行处理；利用速度分析结果进行地震剖面的时深转换，获得偏移处理后的偏移结果；

S5：干扰去除、滤波处理；

S6：二维纵、横波速度与反射界面图；

S7：三维纵波速度与反射界面图；

S8；探测成果解释，解释主要以纵波波速和纵波反射界面为主。

优选的，所述S1中为采集到较好的TGP原始数据，要求隧道内能产生震动的一切工序均停工，检波器安装时采用高分子凝胶耦合，通过采用高吸声材料封堵接收孔来压制声波噪声；在隧道开挖方向右壁预设均匀分布的18个激发孔位，和1个接收孔位，激发孔间距为1.5m，最小偏移距为20m，接收孔和激发孔高度均约1.2m，孔径均为50mm，孔深均约2.0m。