目 錄

一、工程概況與本次試驗?zāi)康?

二、探測方法原理及設(shè)備

三、測線布置

四、預(yù)報成果圖和成果表

五、隧道預(yù)報的推斷結(jié)論

六、對比試驗總結(jié)

1、工程概況

    京西門頭溝雙大路一標(biāo)段的黎園嶺隧道是公路隧道。隧道全長713米，隧道進(jìn)口標(biāo)高990米，出口標(biāo)高1020米，沿隧道軸線的山體地形標(biāo)高為1135米。隧道建筑凈寬9.0米，限高5.0米，隧道軸線走向約北東75°。

    隧道工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件如下：

○1 隧道巖性為灰?guī)r、砂巖和頁巖，在K6+640至K7+100段的隧道頂板高程以上30多米的灰?guī)r中有4處巖溶溶洞，規(guī)模不大，洞內(nèi)無水、無泥質(zhì)充填。

○2 隧道區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造條件，隧道位于沿河城斷裂和與沿河城斷裂近乎平行的兩條斷裂之間，兩條斷裂為壓扭性斷裂，隧道距離沿河城斷裂200多米。沿河城斷裂在黎園嶺附近的走向60°，傾向南東，傾角73°。隧道圍巖巖層走向55～80°，傾向145～170°，傾角25～55°；隧道圍巖發(fā)育兩組節(jié)理裂隙：一組走向50～70°，傾向320～340°，傾角50～60°；二組走向340～350°，傾向250～260°，傾角75～85°。隧道軸線走向與二組節(jié)理裂隙的走向近正交；與巖層層面和一組節(jié)理裂隙的走向夾角小于25°。

○3 隧道出口段進(jìn)入頁巖，頁巖長度約250米，有的頁巖中含有碳化的有機質(zhì)，隧道附近巖體中存在煤系地層和廢棄煤巷，頁巖段施工注意瓦斯氣體存在的可能性，和注意季節(jié)降水期間因廢棄煤巷滯水，以裂隙滲水對隧道施工的影響。

2、試驗?zāi)康?

    借助中冶建筑勘察院使用TSP200在黎園嶺隧道預(yù)報的機會，應(yīng)關(guān)心隧道地震波預(yù)報技術(shù)專家們的要求，我們攜帶TGP206也參加了黎園嶺隧道的預(yù)報工作。大家促成了一次使用進(jìn)口設(shè)備和國產(chǎn)設(shè)備就一個隧道的同里程段進(jìn)行預(yù)報的機會。

    這次試驗是很有意義的，大家為了客觀、科學(xué)地探索隧道地震波技術(shù)的目的聚在一起。石家莊鐵道學(xué)院的劉志剛先生參加組織了本次試驗，參加本次預(yù)報工作的單位還有：長安大學(xué)、中南大學(xué)、中冶建筑勘察院等。

    現(xiàn)場預(yù)報工作中同時采用瑞士進(jìn)口的TSP200型設(shè)備和國產(chǎn)TGP206設(shè)備，試驗中嚴(yán)格按照三同條件，即在同里程布置接收裝置（上下錯開0.5米）、利用同一批激發(fā)炮作為震源、共同采集地震波對隧道同里程進(jìn)行預(yù)報。試驗于2008年 6月15日完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集。

    幾年以來許多專家對地震波超前預(yù)報中使用的設(shè)備各論短長，給我的印象是空談評論者居多。因為迄今為止，我尚未見到就一個隧道的共同段，采用不同廠家的設(shè)備共同預(yù)報的對比資料。用不同工程、不同設(shè)備和所謂的“效果”評論，在目前隧道施工地質(zhì)工作薄弱的現(xiàn)實條件下，缺乏量化的過硬資料。所以人云亦云、先入為主等現(xiàn)象出現(xiàn)，其中不乏夾雜著市場化條件下的浮躁。

    2006年我提出隧道預(yù)報應(yīng)以預(yù)報地質(zhì)災(zāi)害條件為主的觀點，并質(zhì)疑以“速度參數(shù)法”變更隧道圍巖類別的做法。那個時段的預(yù)報報告和有的論文，他們把 “巖體是不均質(zhì)、不連續(xù)和具有各向異性”的地質(zhì)基本知識撇在腦后，以“速度參數(shù)”對勘察報告中圍巖的類別行使一票否決。預(yù)報“神”啦！這種現(xiàn)象不得不引起專業(yè)技術(shù)人員的思索。鐵道部在【2007】102號“關(guān)于印發(fā)加強鐵路隧道工程安全工作的若干意見的通知”中，針對隧道事故屢屢發(fā)生的現(xiàn)狀強調(diào)加強隧道地質(zhì)超前預(yù)報，文件中有這樣一句話：“對超前地質(zhì)預(yù)報成果及數(shù)據(jù)的真實性負(fù)責(zé)”，看后感觸頗深，可謂一語切中時弊。

二、探測方法原理及設(shè)備

1．探測方法原理

    隧道地震波超前預(yù)報方法是利用地震波在不均勻、不連續(xù)地質(zhì)體界面產(chǎn)生反射，實現(xiàn)隧道地質(zhì)超前預(yù)報的目的。地震波震源采用小藥量炸藥在隧道邊墻的風(fēng)鉆孔中激發(fā)產(chǎn)生，激發(fā)炮孔在洞壁一側(cè)沿直線布置，一般采用24個炮孔激發(fā)，激發(fā)炮點的數(shù)量與采集的地震波信息量有關(guān)。地震波接收器安置在孔中，采取左右洞壁各布置一個接收器的原則。地震波在巖體中以球面波形式傳播，當(dāng)?shù)卣鸩ㄓ龅綇椥圆ㄗ杩勾嬖诓町惖慕缑鏁r，例如斷層、巖體破碎帶、巖性變化或巖溶發(fā)育帶等，一部分地震信號反射回來，一部分信號透射進(jìn)入前方介質(zhì)繼續(xù)傳播，在傳播過程中重演著反射與透射的不斷過程，陸續(xù)反射回來的地震波信號被儀器設(shè)備采集下來。地震反射波信號的旅行時間與距離成正比，與傳播速度成反比，因此通過分析各種波型的傳播時間、波形特征和強度變化，可以實現(xiàn)預(yù)報隧道掌子面前方地質(zhì)條件的目的。

    隧道地質(zhì)超前預(yù)報工作要貫穿隧道施工的全過程，采取無間斷預(yù)報資料的隧道施工原則，并在此基礎(chǔ)上合理規(guī)劃每一次預(yù)報檢測的合理地段，接收裝置和激發(fā)炮的布置盡量避開在隧道的變徑段（例如避讓車道段）、避開構(gòu)造帶等巖體明顯不均勻的地段。強調(diào)連續(xù)預(yù)報和規(guī)劃預(yù)報，體現(xiàn)著隧道安全施工工序的落實，體現(xiàn)科學(xué)務(wù)實的預(yù)報態(tài)度，有利于保證現(xiàn)場地震波采集質(zhì)量，有利于預(yù)報成果質(zhì)量和準(zhǔn)確性的提高。

2．探測儀器

    本次采用的國產(chǎn)設(shè)備為TGP206型隧道地質(zhì)超前預(yù)報系統(tǒng)（TGP 即Tunnel Geology Prediction 的英文縮寫，以下簡稱TGP206）。TGP206是專門為隧道及地下工程施工超前地質(zhì)預(yù)報研制開發(fā)的技術(shù)成果，已經(jīng)經(jīng)過國內(nèi)隧道專家組織的評審，鑒定為具有國際先進(jìn)技術(shù)水平。TGP206隧道超前地質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)包括儀器設(shè)備、配件和處理軟件三部分。

    本次采用的進(jìn)口設(shè)備是TSP200型隧道地質(zhì)超前預(yù)報系統(tǒng)（以下簡稱TSP200），是TSP203儀器的改進(jìn)型，由瑞士安伯格公司生產(chǎn)。TSP200隧道預(yù)報系統(tǒng)包括儀器設(shè)備、配件和處理軟件三部分。

3、探測方法

    本節(jié)省略一般的探測方法介紹。僅就兩種設(shè)備在現(xiàn)場采集工作中的不同點敘述如下：

○1 TGP206三分量接收裝置采用黃油耦合，定向安置在鉆孔的孔底；TSP200的接收裝置采用專用鋁管安裝在鉆孔中。

○2 TGP206激發(fā)同步信號的拾取采用記時回線炸斷的方法；TSP200采用啟爆器脈沖觸發(fā)儀器采集的方式。

強調(diào)激發(fā)炮要在注水的條件下激發(fā)。

三、測線布置

    本次預(yù)報測線布置在隧道進(jìn)口段，檢波裝置布置在里程K6+713的左右洞壁鉆孔中。其中：TGP206的接收孔距離當(dāng)前隧道底板高1米；TSP200的接收孔距離當(dāng)前隧道底板高0.5米。掌子面里程為K6+780，激發(fā)孔里程為K6+733至K6+767.5，激發(fā)孔間距為1.5米，炮孔距離當(dāng)前隧道底板高1.0米。

四、預(yù)報成果圖和成果表

    預(yù)報成果的驗收與其他物探成果、工程檢測成果和巖土工程勘察成果驗收一樣，首先驗收基礎(chǔ)的“一手資料”。鐵道部文件強調(diào)“對超前地質(zhì)預(yù)報成果及數(shù)據(jù)的真實性負(fù)責(zé)”，也體現(xiàn)基礎(chǔ)資料的重要性，所以撰寫過程增加原始資料驗收一節(jié)。通篇文章力求以現(xiàn)場一手資料、以具體的成果資料和對資料的具體分析為內(nèi)容。力求避免“假、大、空”，從實處入手，交待一些實實在在存在的問題，供大家思考與評論。

1、對預(yù)報原始地震波記錄的檢查

    我曾經(jīng)多次問過對預(yù)報原始記錄檢查的問題，和如何采取措施現(xiàn)場提高原始記錄質(zhì)量的問題，因為我發(fā)現(xiàn)該問題存在被忽略的現(xiàn)象。現(xiàn)場原始三分量地震波記錄的質(zhì)量是數(shù)據(jù)處理和獲得高質(zhì)量預(yù)報成果的基礎(chǔ)。對原始三分量地震波記錄質(zhì)量的檢查，主要從以下4個方面進(jìn)行：

○1 有效地震波是否具有高信噪比；

○2 三分量接收器采集的縱波與橫波是否清晰和具有良好的分離特征；

○3 原始地震波采集的觸發(fā)時間誤差；

○4 原始記錄中干擾波的分布與類型。

圖（1）為TGP206在黎園嶺隧道預(yù)報中采集的原始三分量地震波記錄圖，左半圖為同側(cè)記錄（與炮孔），右半圖為對側(cè)記錄。

圖（2）為TSP200在黎園嶺隧道預(yù)報中采集的原始三分量地震波記錄圖，左半圖為同側(cè)記錄（與炮孔），右半圖為對側(cè)記錄。

圖（2）TSP200的地震波記錄下部有較強的波形，自左至右出現(xiàn)的時間為60ms～160ms，呈現(xiàn)出340米/秒的傳播速度特征，在我撰寫的論文中稱為“管道波”。由圖可以看出：TSP200的記錄中管道波干擾嚴(yán)重、記錄信噪比低；TGP206的記錄無管道波干擾、記錄的信噪比高。如果對管道波有正確地認(rèn)識，經(jīng)過去偽存真的分析，不使用管道波的干擾段數(shù)據(jù)，可采取犧牲預(yù)報距離來換取預(yù)報段資料的可靠。因為管道波干擾影響有效波記錄的時間長度，以圖（2）為例說明如下：

管道波的早出現(xiàn)時間是60ms、長的出現(xiàn)時間是160ms。TSP200采集記錄長度為450ms，去除管道波干擾段以后可使用的記錄長度為100ms，以縱波速度Vp=3500m/s、橫波速度Vs=1800m/s計算，縱波Vp的有效預(yù)報距離不大于140米，橫波Vs的有效預(yù)報距離在65米左右。

圖（3）是將TSP200的橫波記錄去除管道波后處理獲得的偏移歸位成果圖，圖中后半部分無偏移成果的圖像。

    如果對管道波不認(rèn)識、不處理，直接利用，將會獲得圖（4）的偏移成果。不少人問我：為什么TSP203橫波偏移圖的中尾部偏移異常？對照圖（3）和圖（4）可以看到圖（4）里程的850以后，全部為干擾波造成的假偏移圖象。如果對假的圖像沒有正確地認(rèn)識，并用來進(jìn)行預(yù)報的推斷解釋，會是什么結(jié)果？而圖（3）是去除干擾波以后的成果，成果圖中凸現(xiàn)了有效波反射面，有利于反射面的確定，只是預(yù)報距離縮短了。TGP206處理系統(tǒng)具有處理TSP203數(shù)據(jù)的功能，才使我們得以發(fā)現(xiàn)問題、認(rèn)識問題和研究解決問題的辦法。現(xiàn)場采集過程中有的干擾可以避免，而有的干擾則無法避免，有的干擾采取措施可以壓制，采集高質(zhì)量記錄是現(xiàn)場工作的主題。存在干擾波是客觀現(xiàn)實，處理系統(tǒng)應(yīng)該具有相應(yīng)的處理功能。TGP206處理系統(tǒng)對于干擾波具有多種處理功能；TSP203和TSP200的處理系統(tǒng)對此缺乏了解，上面的問題進(jìn)入下一個處理流程，得到圖（5）。這種圖件在預(yù)報報告和有關(guān)預(yù)報的文章中經(jīng)常看到。 圖（5）上部為7條曲線格，下部為地質(zhì)推斷圖。一條曲線格為速度曲線：上面一對黑線與綠線表示左右洞壁的縱波；下面一對黑線與綠線表示左右洞壁的橫波。其余條格分別為：縱、橫波速度比曲線；泊松比曲線；密度曲線；體積模量曲線；動態(tài)楊氏模量曲線；靜態(tài)楊氏模量曲線。6個條格中的曲線皆由縱、橫波速度數(shù)值計算而來。至此我們不禁要問：用作計算的基本數(shù)值存在問題，由此而衍生的計算值的準(zhǔn)確性從何而言？圖（5）中的地質(zhì)推斷圖也是由縱波Vp、橫波SH和橫波SV綜合制作而成，自然圖中后半部分的準(zhǔn)確性也不能說沒有問題。至于有些表格中物理量的合理性暫且不談。

    由以上敘述不難看出：預(yù)報設(shè)備首先要保證現(xiàn)場采集地震波記錄的質(zhì)量；處理系統(tǒng)要具有去除干擾波的可靠功能；使用者要重視原始記錄檢查，學(xué)習(xí)地震波記錄質(zhì)量檢查的知識。不要過分相信處理的自動性和依賴程序處理的流程化。那種只要終成果圖，而不注重中間過程檢查的做法是不可取的。

2、檢查地震波傳播記錄的觸發(fā)時間誤差

    TGP206和 TSP203、TSP200現(xiàn)場采集時，采用不同的觸發(fā)方式。過去只是理論上探討兩種觸發(fā)方式對記錄地震波傳播時間的準(zhǔn)確性，本次通過對比試驗獲得具體數(shù)據(jù)。兩種儀器采集的地震波記錄分別見圖（6）TSP200原始記錄和圖（7）TGP206原始記錄。在原始記錄上通過讀取地震波的初至?xí)r間，整理成表（1）兩種儀器的地震初至波傳播時間表。

道序號	1	5	10	15	20	24
TGP206	4.4	6.3	8.55	10.6	12.2	13.8
TSP200	6.438	7.813	9.625	11.313	13.5	15.313
時間差	2.038	1.513	1.075	0.713	1.3	1.513

    TGP206的同步觸發(fā)采用回路記時線炸斷的方式，在信號線與藥卷扎緊條件下，一般震源激震和觸發(fā)信號同步，不存在觸發(fā)誤差。TSP203和TSP200 的同步觸發(fā)采用脈沖觸發(fā)方式，一般情況下震源激震遲后于觸發(fā)脈沖，誤差值與雷管的延遲時間和觸發(fā)電壓有關(guān)。由表（1）兩種儀器地震波傳播時間對照可以看出：對應(yīng)地震道的地震初至波時間，TSP200比TGP206的時間值大。這是由于脈沖先觸發(fā)儀器開始記錄，而雷管延遲爆炸造成的。傳播時間誤差的范圍值在0.713～2.038ms,平均誤差值為1.359ms。一般不同批號的電雷管延遲時間不同。該時間誤差以縱波速度采用3500m/s計算，預(yù)報位置的誤差為2.4米。該誤差范圍本來是允許的，如果應(yīng)用中對同一批號的電雷管測量其延遲時間進(jìn)行計算校正，誤差還可以減少。問題是在預(yù)報文字中經(jīng)常見到“1米精度”的字樣。我建議采取科學(xué)的態(tài)度為好，免得讓人家笑話。或許要問TGP206是否沒有誤差？回答：“肯定有誤差”。因為造成預(yù)報誤差的原因是多方面的，記錄地震波時間的精度僅是其中的一個原因。

3、對預(yù)報成果圖的認(rèn)識和應(yīng)用

○1 相關(guān)偏移歸位圖

    TGP206和TSP203、TSP200的預(yù)報成果圖均有偏移歸位成果圖。相關(guān)偏移歸位的處理原則是基于隧道地震波觀測裝置的布置方向與探查界面不平行、并且為大角度相交的關(guān)系，因此在界面上的反射段長度很短，處理中采用等效點狀的繞射波歸位方法具有合理性。

    偏移圖形在足夠?qū)挾葍?nèi)形似月牙狀，由于成果圖尺寸的關(guān)系往往呈現(xiàn)出半月牙圖形。半月牙圖形的顏色用不同色差表示，利用色差濃度的強勢部位來尋求反射段（點）的位置。

    半月牙圖形色差濃度的強點位置若在成果圖的洞壁一側(cè)，表示反射段（點）與接收檢波點的連線與隧道近于平行（即反射面與隧道近于正交），如果半月牙圖形色差濃度的強點位置偏離洞壁，表示反射段（點）與接收檢波點的連線與隧道軸線張角的增大（即反射面與隧道由正交向小于90°變化）。半月牙圖形色差濃度的強點位置表示反射段（點）的位置，由強點位置作月牙弧形的切線與隧道軸線相交，交點表示反射面在隧道的位置，切線表示反射面（例如：地質(zhì)構(gòu)造面、結(jié)構(gòu)面或巖溶發(fā)育的洞壁）與隧道的夾角關(guān)系。

    相關(guān)偏移歸位圖由兩種類型的波（縱波與橫波），經(jīng)過處理獲得。分別是：縱波Vp全斷面偏移圖；橫波Vsh全斷面偏移圖；橫波Vsv全斷面偏移圖。縱波偏移成果和橫波偏移成果對于同位置段地質(zhì)界面的表現(xiàn)，與地質(zhì)界面附近巖體介質(zhì)的物性有關(guān)。由左右洞壁偏移成果合成的圖件，分別側(cè)重反映隧道左半邊與右半邊巖體內(nèi)的地質(zhì)信息。黎園嶺隧道預(yù)報時激發(fā)炮在隧道的左洞壁，其偏移結(jié)果在圖的下半部分，上半部分為右半洞成果。

圖（8）、圖（9）、和圖（10）是TGP206的成果，分別為：縱波Vp全斷面偏移圖；橫波Vsh全斷面偏移圖；橫波Vsv全斷面偏移圖。

圖（11）和圖（12）是TSP200的成果，分別為：縱波Vp全斷面偏移圖和偏移的切線圖。

    相關(guān)偏移歸位成果表征反射面與隧道的夾角關(guān)系，其外切線表征反射面及延展到隧道圍巖的里程位置。

    我們開發(fā)的TGPWin地震波預(yù)報處理系統(tǒng)有兩個版本，一套版本為我所生產(chǎn)的TGP206和TGP12儀器配備，另一個版本具有處理其他廠家（國內(nèi)外）地震預(yù)報數(shù)據(jù)的功能。由于在黎園嶺隧道獲得兩種型號儀器采集的數(shù)據(jù)和成果，所以為對照分析創(chuàng)造了條件。下文所列三張圖分別是：TGP206成果和TGPWin版本處理的TSP200成果對照；TSP200成果與TGPWin版本處理的TSP200成果對照；TGP206成果和TSP200成果對照。

圖（13）是TGPWin版本處理的TSP數(shù)據(jù)結(jié)果與TGP206成果對照：上半圖為TSP200的結(jié)果、下半圖為TGP206的結(jié)果。沿隧道里程對照，圖中在：800～810、825～840、860、880和900段，兩種偏移成果圖在形態(tài)、位置和反射波極性方面的特征基本相同。不同之處為：在835～840里程段，TSP200偏移圖的上半部分色差略17 米；TSP200預(yù)報距離為150米。 in版本處理的TSP數(shù)據(jù)結(jié)果 對照淡一些，但二者在位置和反射波極性方面相同；在900和920里程段，TSP200偏移圖表現(xiàn)為多細(xì)條的組合（在此里程以后出現(xiàn)，分析受高頻干擾信號的影響有關(guān)），TGP206表現(xiàn)為寬條帶，但二者在位置、寬度和反射波極性方面相同。圖中TGP206預(yù)報距離為200圖（14）是TSP200成果與和TGPW,上半圖為TSPWin處理結(jié)果；下半圖為TGPWin處理結(jié)果。 圖（15）是TSP200結(jié)果與TGP206結(jié)果的對照，上半圖為TSP200處理結(jié)果；下半圖為TGP206處理結(jié)果。兩套軟件的圖形顯示模式不一致，沿隧道里程對照其偏移的主要異常部分，可以看出：795～810、825～840、855～860、870、880、900段，兩種偏移成果圖的形態(tài)、位置和反射波極性的特征基本相同。

    通過對照兩套儀器系統(tǒng)各自的縱波偏移成果，和對照兩套儀器數(shù)據(jù)共用TGPWin處理的縱波偏移成果，在共同里程段：TSP200和TGP206的隧道預(yù)報偏移圖像成果，以及TGPWin處理的兩套儀器的偏移成果均具有共同的基本一致性。由于TSP200原始記錄中存在管道波干擾，因此影響TSP200的預(yù)報距離。現(xiàn)場工作中盡量創(chuàng)造條件采集高質(zhì)量的長記錄，因為在確定儀器采樣間隔的條件下，記錄長度的增加依靠采樣點的增加實現(xiàn)，記錄長度增加不影響預(yù)報精度，本次TGP206獲得300米預(yù)報資料，見圖16。

    理論上在同一里程位置、以相同交角圍繞隧道軸線旋轉(zhuǎn)的反射面上（錐體的切面）均會形成相同的偏移特征。只有解決錐體上切面的再定位，方可實現(xiàn)對掌子面前方地質(zhì)體、或地質(zhì)構(gòu)造面產(chǎn)狀的再定位。獲得巖體結(jié)構(gòu)面、構(gòu)造面的互相切割關(guān)系、以及地質(zhì)體（溶洞或采空巷道等）的方位，對于評價地質(zhì)條件極為重要。我所TGP206系統(tǒng)利用隧道地震回波的三分量數(shù)據(jù)計算其極化波，根據(jù)極化波的質(zhì)點振動方向和傳播運動方向，得到反射回波的射線方向，進(jìn)而實現(xiàn)確定反射面空間位置的目的。

    空間定位技術(shù)的解決，較大幅度地提高了預(yù)報技術(shù)的水平。使預(yù)報工作在偏移歸位成果的基礎(chǔ)上：

A、增加了綜合地質(zhì)構(gòu)造成果的分析新技術(shù)，實現(xiàn)對地質(zhì)構(gòu)造界面產(chǎn)狀（即構(gòu)造的走向、傾向、和傾角）的預(yù)報；

B、增加掌子面前方巖體與激發(fā)炮段巖體速度的比較功能，實現(xiàn)對構(gòu)造破碎帶及界面之間巖土介質(zhì)物性的定性評價；

C、增加構(gòu)造面上反射段（點）的空間定位功能，實現(xiàn)根據(jù)反射段（點）與隧道圍巖的分布關(guān)系，評價地質(zhì)構(gòu)造面或地質(zhì)病害對隧道圍巖的影響程度。

    TGP206隧道地質(zhì)預(yù)報處理系統(tǒng)增加新功能后，彌補了偏移成果判定構(gòu)造方位的不確定性，為結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料和勘查報告進(jìn)行深入和具體的分析提供了幫助。

圖（17）為綜合地質(zhì)構(gòu)造成果圖，表（2）為地質(zhì)構(gòu)造與結(jié)構(gòu)的參數(shù)表。

由表（2）地質(zhì)構(gòu)造參數(shù)表分析，可以看出隧道里程由K6+780至K6+980段的200米范圍內(nèi)，共有12條縱、橫波反射界面，其中縱、橫波各有6條。根據(jù)“波相似度”和“反射幅度比”內(nèi)容，把反射界面分為三類：

A、具有強反射的界面有2條（見表中紅色標(biāo)記者），分別在隧道的K6+828和K6+854里程；

B、具有中等反射的界面有3條（見表中粉紅色標(biāo)記者），分別在隧道的K6+880、K6+915和K6+941里程；

C、具有弱反射的界面有7條（見表中未作標(biāo)記者），分別在隧道的K6+813、K6+821、K6+856、K6+864、K6+932、K6+955和K6+972里程。上述里程位置的反射界面除K6+880、K6+955和K6+972里程外，其余均為負(fù)反射特征，據(jù)此推斷：負(fù)的強反射界面處為斷層帶；負(fù)的中等反射界面處為張性裂隙密集帶；負(fù)的弱反射界面處為節(jié)理裂隙帶。表中的地質(zhì)構(gòu)造界面與隧道軸線的水平夾角集中在70°～90°，并以陡傾角（大于75°）與隧道相交。

由圖（17）綜合地質(zhì)構(gòu)造成果圖看出，以反射界面為界，在K6+780至K6+980段200米范圍內(nèi)，利用估算的巖體速度的比較曲線，200米的預(yù)報距離內(nèi)劃分為6個單元，宏觀分析其中的：K6+854～K6+880段、K6+915～K6+941段和K6+941～K6+980段三段比速度低，綜合考慮K6+941～K6+980段反射面少和無橫波反射，可以得出“前兩段巖體的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件較差”的結(jié)論。

五、隧道預(yù)報的推斷結(jié)論

1、K6+780～K6+828里程段：長度48米。由K6+780～K6+810里程30米長度內(nèi)隧道圍巖基本完整，節(jié)理裂隙較發(fā)育，但不存在貫穿性裂隙面；在K6+810～K6+828里程的18米長度內(nèi)，分別在K6+812、 K6+821發(fā)育有2條橫截隧道的裂隙面。在隧道左洞壁里程K6+828段有一條斷層，與隧道約70°相交、高傾角，斷層影響帶寬度約5米，收兩組構(gòu)造面切割隧道左洞壁和頂部巖體較破碎，施工中需要注意隧道頂部落石和左洞壁塌落。

2、K6+828～K6+854里程段：長度26米，隧道圍巖基本完整，無地質(zhì)病害。但是在隧道施工接近K6+854里程時需注意。

3、K6+854～K6+880里程段：長度26米，其中在K6+854～856、K6+863、K6+880位置段的縱波與橫波均出現(xiàn)較強的反射，推斷在上述位置段存在斷層、裂隙密集帶，存在巖溶及裂隙水的可能。上述位置段的巖體完整性差，注意破碎巖體塌落，滲水段做好防水處理。（勘查資料中該里程段上方存在巖溶，對應(yīng)縱波與橫波出現(xiàn)較強反射，值得注意。）

4、K6+880～K6+915里程段：長度35米，在K6+880處為正反射，該段巖體完整，無地質(zhì)病害。K6+915為負(fù)反射界面，推斷為小斷層或裂隙密集帶，巖體破碎帶寬度2米，施工中注意掉塊。

5、K6+915～K6+941里程段：長度26米，在該段巖體的兩端和中部位置縱波與橫波均具有較強的反射現(xiàn)象，推斷在上述位置段存在斷層、裂隙溶蝕發(fā)育，和存在巖溶裂隙水的可能，施工中注意巖體塌落，巖體破碎帶和裂隙溶蝕帶做好防水處理。（勘查資料中該里程段上方存在巖溶，對應(yīng)縱波與橫波出現(xiàn)較強反射，值得注意。）

六、對比試驗總結(jié)

    通過在京西黎園嶺隧道里開展的兩種儀器的預(yù)報對比試驗，首先讓我們了解到具體的試驗成果，同時對于不同儀器的現(xiàn)場工作方法、采集數(shù)據(jù)的質(zhì)量、預(yù)報處理系統(tǒng)的功能、預(yù)報成果圖件和如何應(yīng)用圖件進(jìn)行推斷解釋的方法等，有了進(jìn)一步深入的了解。總結(jié)一下幾點供參考：

1、預(yù)報原理和技術(shù)

    瑞士安伯格公司生產(chǎn)的TSP203型、TSP200型儀器，和TGP12型和TGP206型儀器，其預(yù)報原理和技術(shù)是相同的，均采用隧道地震波預(yù)報技術(shù)，用英語表示為Tunnel Seismic Prediction,縮寫為“TSP”技術(shù)，有關(guān)規(guī)程中有的使用“TSP”表述。本來非常明確的事，卻出現(xiàn)把“TSP”曲解為某一款儀器的怪現(xiàn)象，交通部在新頒布的“公路工程試驗檢測機構(gòu)等級標(biāo)準(zhǔn)”文件中，去掉“TSP”字樣，使用“隧道地震波預(yù)報技術(shù)”。說明需要務(wù)實抓好隧道地質(zhì)超前預(yù)報的工作重要性。

2、預(yù)報儀器和處理技術(shù)

    隧道地震波預(yù)報的儀器設(shè)備，大范圍上講屬于地震波范疇類儀器，僅僅是應(yīng)用于隧道的全三維環(huán)境條件下，需要設(shè)備的專業(yè)化和需要專門化的處理解釋系統(tǒng)。工作中技術(shù)專業(yè)人員是設(shè)備的主人，正確操作、采取合理的措施和采用正確的參數(shù)是工作的基礎(chǔ)，過分宣傳儀器作用和依賴處理系統(tǒng)的自動流程，忽視地質(zhì)知識和物探等綜合技術(shù)的做法，是不妥當(dāng)?shù)摹Ｎ覍τ诟呒壘�密的地震波儀器不宜采用筆記本電腦組裝，曾經(jīng)發(fā)表過觀點，請查詢國內(nèi)外生產(chǎn)的高級地震儀器，你會容易明白我的觀點。處理技術(shù)需要程序系統(tǒng)具有良好的操作界面，具有對于復(fù)雜數(shù)據(jù)處理的功能，同時需要針對存在的問題選擇正確處理措施的判斷能力。

3、現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集質(zhì)量

    由本次試驗看到，現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)質(zhì)量的重要性。本次TSP200 采集的數(shù)據(jù)與我搜集的數(shù)十次TSP203數(shù)據(jù)比較，屬于不錯的，表現(xiàn)差一點的方面是：存在管道波干擾，縱、橫波的分離稍差，有時差但不是大問題。我強調(diào)采集數(shù)據(jù)的質(zhì)量問題，因為大多數(shù)使用者忽視了，他們習(xí)慣于直接使用，這是個大問題。本文再次強調(diào)采用金屬套管安裝檢波器是不適宜的，在采集環(huán)境下它會產(chǎn)成多種干擾波，可以說是費力費錢不討好。TGP206采用探頭通過黃油直接耦合的方式，對于黃土隧道或者覆蓋層中的隧道，建議采用直徑大于探頭、管長1米左右的塑料管安裝探頭。有的提問在破碎巖體段TGP206探頭是否存在不好安裝和取出的問題，回答是肯定的。但是，要明確在巖質(zhì)隧道中接收孔應(yīng)該避開破碎帶布置的原則，尤其不要造成在接收孔和激發(fā)孔之間存在大的構(gòu)造帶、而接收孔又靠近構(gòu)造帶的局面，因為破碎帶會造成地震波的明顯衰減和過濾地震波的高頻成分，影響預(yù)報的距離和分辨能力。通過本次在三同條件下對比測量，實際地看到TGP206現(xiàn)場數(shù)據(jù)的高質(zhì)量，從一個側(cè)面也反映出：儀器技術(shù)性能和設(shè)備的優(yōu)越性。

4、TGPWin處理系統(tǒng)

    TGPWin處理系統(tǒng)的偏移處理功能與其他處理系統(tǒng)相比較，具有生成圖像與回波波形對比分析功能，該功能利于分析圖像的可靠性。TGPWin處理系統(tǒng)的地質(zhì)構(gòu)造綜合分析，具有推斷地質(zhì)構(gòu)造產(chǎn)狀的功能，具有提示反射點位置的功能，具有提取反射波極性、反射系數(shù)、以及相似性系數(shù)的功能，繪制估算的供比較的巖體速度功能，提供地質(zhì)構(gòu)造的參數(shù)表功能等。處理系統(tǒng)功能強對于推斷結(jié)論具有較好的幫助作用。TGPWin處理系統(tǒng)中新增加的處理其它地震波預(yù)報資料的功能，對于研究預(yù)報技術(shù)的進(jìn)步和深入，其作用是明確的。

5、預(yù)報距離

    由本次試驗可以看出，正常情況下在巖質(zhì)隧道中采用地震波預(yù)報150米至200米的距離是沒有問題的。在記錄信噪比好的條件下還可以預(yù)報更長的距離，理論上預(yù)報距離太長，弱的反射容易被忽略掉。現(xiàn)場工作中盡量創(chuàng)造條件采集高質(zhì)量的長記錄，因為在確定儀器采樣間隔的條件下，記錄長度的增加依靠采樣點的增加實現(xiàn)，所以記錄長度不影響預(yù)報的精度。具有足夠信噪比的長記錄，可以獲得較長距離的資料，提交150米至200米的預(yù)報距離以后，剩余的部分資料可以與下一次的預(yù)報資料進(jìn)行對比，我撰寫的文章中定義這種方法為“位置相關(guān)分析”。該方法對于篩除隧道掌子斷面的繞射波干擾有幫助，同時為分析構(gòu)造的規(guī)模提供參考。本次TGP206在Ⅳ級～Ⅴ級圍巖條件下獲得300米預(yù)報成果，說明儀器的技術(shù)指標(biāo)是較好的。

6、兩種儀器設(shè)備的預(yù)報對比

    總結(jié)京西黎園嶺隧道的預(yù)報對比工作，匯總表（3），供大家分析參考。有不清楚的問題歡迎探討，也希望同行們?yōu)榱颂剿黝A(yù)報技術(shù)、促進(jìn)預(yù)報技術(shù)的進(jìn)步，多組織類似的對比試驗工作，我們會積極提供方便。