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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?chē)鷰r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(jiàn)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(mǎn)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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