水工隧洞弹性波超前地质预报系统（TEP）

任务来源：

技术领域：水利信息化

技术来源：省部计划，自主研发。发明名称：隧洞围岩波速和松动圈厚度测试装置及方法（ZL20191 0177002.0）；计算机软著权：长科TEP隧道地震数据处理系统（登记号2019SRO424270）。

技术原理

TEP（Tunnel elastic wave prediction），属于多波多分量高分辨率反射弹性波超前探测技术。该技术采用多点激发、单点接收的观测方式，在隧洞一侧边墙布置多个激发点，采用小药量爆破产生弹性波，利用被安置在隧洞左右边墙的高灵敏度三分量加速度检波器接收并记录弹性波信号，通过进行数据分析处理，确定反射面的位置、与隧洞轴线的夹角及与隧洞掘进面的距离，解释和推断不良地质体的性质。

技术特色

（1）TEP隧道弹性波超前地质预报系统包含TEP主机、三分量接收传感器、孔中推拉杆、同步触发转换装置等硬件及隧道弹性地震波探测数据处理软件系统。（2）预报范围100～200m，预报距离远，有助于长距离地质危险带的预报。（3）采用无线蓝牙数据传输模式，数据采集现场即可远距离实时查看数据采集质量。（4）研制的新型一体式传感器孔中推送装置，增强了传感器与围岩岩体的耦合程度。（5）TEP系统数据处理软件，实现采集弹性波数据的高效高精度处理成图解译，同时可根据具体工程特点，改进处理算法，以提高预报精度。

技术指标

（1）主机尺寸：记录单元箱 42cm×36cm×18cm，附件箱 58cm×49cm×22.0cm，接收单元箱 97cm×45.5cm×16cm；电源：外接电源230V/110V交流,内置可充电电池，6V直流, 12.0Ah；主机：单片机，DSP数据处理器，Windows XP操作系统，触摸式显示器。（2）压电式三分量传感器：灵敏度1000mV/g±5%，频率范围0.5～5000Hz，响应频率10kHz。（3）记录单元：接收器端口 4个，采样间隔62.5μs、125μs，记录带宽10000Hz、5000Hz，模数转换24位，动态范围120dB。（4）数据处理软件系统：观测系统参数设置、频谱分析、带通滤波、初至拾取、初至校正、炮能量均衡、Q值估计、反射波提取、波场分离、速度分析、深度偏移成像。

应用范围及前景

适用于水利水电地下工程隧洞施工期超前地质预报，可查明不良地质体的分布位置、提供隧洞围岩动力学参数。典型应用案例：案例1：TEP设备应用于浙江平阳南湖分洪工程。隧洞线路全长6.7km，预报了隧洞工作面前方断层破碎带，软弱夹层等不良地质体，为施工提供指导。案例2：TEP弹性波超前地质预报系统应用于新建梅州至潮汕铁路隧道工程。开展了部分超前地质预报工作，划分出多处断层破碎带、软弱夹层等不良地质体，为隧道施工提供安全保障。

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周黎明

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长江水利委员会长江科学院

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