新建沪昆铁路是我国交通网中“五纵五横”运输大通道的重要组成部分，是长三角、珠三角等沿海经济发达地区向西南内陆地区进行经济辐射的主要轴线，在区域综合交通运输体系中作用巨大。沪昆线西段主要位于云贵高原及其边缘过渡地带，区域范围内地质构造复杂，构造线密集，断层发育，有岩溶、煤层瓦斯和采空区、液化砂石、软质岩风化剥落等不良地质条件。
在隧道施工过程中超前地质预报技术对于查清隧道不利地质条件、预报掌子面前方的地质构造和含水性、保障施工安全具有重要作用,已成为隧道施工必要的技术环节。基于地震反射理论的隧道超前地质预报技术预报长度大，工作效率高，得到了较广泛的应用，但也存在一定的技术缺陷。对于大型断裂带和岩性分界面等地质对象，因其物性差异大故反射信号强，使用基于反射理论的地质超前预报技术开展工作，难度相对较小。对于岩溶、围岩裂隙等小型地质构造的预报基于反射理论的地质超前预报技术则难以发挥作用，误报率高。在我国西南的岩溶区，大部分岩溶是以构造裂隙岩溶为主，沿断裂与构造裂隙发育。由于溶蚀、崩塌、冲蚀作用，岩溶形态复杂，多有部分填充。管道岩溶也较发育，其埋深大，形成地下暗河。这些岩溶形态复杂，体积小，表面极不规则，展布规模小于地震波长，对地震波难于形成有效的反射，地震波主要以散射形式传播。针对岩溶区地震场波的特征，利用散射波进行地质超前预报势在必行。散射波的传播规律、波场特征与反射波不同，不能应用地震反射资料处理技术处理，需要应用针对散射波的专有的处理技术。TST地质超前预报系统就是基于散射地震成像技术的地质超前预报系统。本文利用基于散射理论的TST超前预报系统并综合地质雷达等其他预报方法成功解决了岩溶地区地质超前预报的难题。
散射扫描成像技术
超前预报时在隧道围岩中使用人工源激发地震波，地震波向四面八方传播，遇到岩性变化界面、地质构造、岩溶、地表面等波阻抗变化界面时发生反射、散射与折射。当地质界面尺度远大于地震波波长时，地震波传播遵从层状介质中的反射理论，反射波能量大，并沿着反射角等于入射角的方向传播。
当地质界面的尺度小于地震波长时，地震回波的传播遵从散射理论，散射波不再具有单一的方向，而是以散射点为中心向四面八方传播。与反射波相比，散射波的能量较弱，频率偏高。在实际地质条件下，既有像岩性界面、断层、地表面等这样的大尺度的反射
声明：
“TST隧道地质超前预报技术” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色网
来源：北京同度工程物探技术有限公司
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2025年05月23日 ~ 25日 
