地质超前预报的方法
□文/汝郴隧道监控项目部 曾雄鹰

目前，常用的隧道长期(长距离)超前地质预报的方法主要有地面
地质调查法，断层参数预报法和TRT、TSP、HSP 等仪器探测方法；常
用的隧道短期(短距离) 超前地质预报的方法主要有掌子面编录预测
法，不良地质前兆法和地质雷达、红外线超前探水等仪器探测法。各
种预报手段和方法都有其各自的适用范围和特点，其中TSP 超前探测
是目前预报距离最长、适用范围最广、预报效果最好的超前预报手段
和方法。
1、TRT 超前探测技术
TRT 层析扫描超前预报系统可采用多种地震源产生沿隧道和采
矿口传播的信号，这些信号在岩体性质发生改变的地方反射，被用来
描述隧道和采矿口前方及其周围的三维结构图。TRT6000 层析扫描超
前预报系统是用来指导隧道施工、地层绘图、采矿、地下水文和地质
测量、填埋物的描绘和定位、判断地下危险物移动的新一代超前预报
系统，它采用了业界独有的层析扫描成像及用捶击产生地震波的技
术，从而提高了数据采集效率、降低了操作难度而且使图像更易于
理解，更有利于缺陷诊断。TRT6000 超前预报系统是一个优化的、由
硬件和软件组成的测量系统。
2、TSP 超前探测技术
TSP（Tunnel Seismic Prediction）是瑞士安伯格测量技术公司
于20 世纪90 年代初期开发研制的一套超前预报系统设备，该系统采
用地震波反射原理，能长距离地预报隧道施工前方的地质变化，如断
层破碎带和其它不良地质带，其准确预报范围为掌子面前方100～
150m。现如今TSP 超前地质探测系统在瑞士、德国、法国等发达国家
的隧道施工中，已经得到了广泛的应用，尤其是在采用TBM 施工时，
利用TSP 进行超前探测地质情况，更是在隧道施工过程中不可缺少的
工序。
1996 年， 我国铁道部隧道工程局首次引进TSP202 应用于深圳
中东部供水水源隧道、梅坎铁路松南隧道、内昆线闸上隧道、朱嘎隧
道等。近年来，TSP技术也越来越得到中国的工程技术人员广泛认同，
并成功地应用于秦岭铁路隧道、株六铁路复线、渝怀铁路部分隧道工
程、青海公伯峡水电站导流洞、云南元墨高速公路以及山西雁门关公
路隧道等几十个工程中。在工程的施工实践中也发挥了重要作用。
TSP 探测技术产品开发经历了TSP202 和TSP203 两代产品。与第
一代产品TSP202 相比，TSP203在硬件设计和软件设计等方面都作了
很大的改进，其软件编程除了考虑了于Windows 视窗的兼容性之外，
还特别强调了软件的智能化和评估结果输出的灵活性，使探测工作更
加灵活、便捷。下表对TSP202 和TSP203 测量系统的主要特征和配置
作了比较。
3、TGP 超前预报系统
这也是地震反射波技术的一种应用，犹如光波在镜面发生反射一
样，岩体中传播的地震波在断层构造破碎带、不同岩性接触带、软弱
岩层带、以及岩溶发育带等界面发生反射、绕射和散射，发生波型变
换、衰减、干涉等现象，本系统详细分析解译这些地质信息，实现对
上述不良地质的超前地质预报。
隧道内地震波的传播环境为三维条件，设想在六面是镜面的空间
内你的图像将会如何？隧道内的反射波传播远比地面复杂。需要采用
全波列震相分析、偏振归位与空间归位等多项新处理技术，实现界面
成像。采集与控制的电路安装在防静电、防电磁干扰、防水的美国进
口精密仪器箱体，TGP 超前预报系统采用三分量精密高保真的接收传
感器，采取弹性波偏移归位、极化偏振、和空间等相关技术提取地质
信息，通过分析反射点的分布形态判断地质病害的类型；通过纵、横
波资料的差异性，分析地质病害的性质；结合隧道施工地质调查，总
结规律，提高预报准确性。