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一、原理介紹
TSEP(Tunnel Seismic eletric Prediction)隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)系統(tǒng)是在充分吸收技術(shù)的基礎(chǔ)上而創(chuàng) 新研發(fā)的三維地震反射和震電效應(yīng)一體化探測(cè)的綜合超前預(yù)報(bào)儀，它利用地震反射和震電效應(yīng)等綜合物探 方法同時(shí)為隧道（洞）施工、地下礦藏和洞穴開挖前提供幫助，其目的在于迅速超前地提供 在開挖周圍及前方的三維空間的工程地質(zhì)和水害預(yù)報(bào)。震電效應(yīng)法是對(duì)地震反射法的水文信息的 完善及補(bǔ)充。
1、地震反射法是工程物探中常用的方法之一，是目前國(guó)內(nèi)外隧道超前預(yù)報(bào)采用的主要方 法，隧道地震反射法采用多波多分量高分辨率地震反射法。地震波在設(shè)計(jì)的震源點(diǎn)（通常在 隧道的左或右邊墻，大約 12～24 個(gè)炮點(diǎn)）用小量激發(fā)產(chǎn)生。當(dāng)?shù)卣鸩ㄓ龅綆r石波阻抗差 異界面（如斷層、破碎帶和巖性變化等)時(shí)，一部分地震信號(hào)反射回來(lái)，一部分信號(hào)透射進(jìn) 入前方介質(zhì)，反射的地震信號(hào)將被高靈敏度的地震檢波器接收。數(shù)據(jù) 通過(guò)采集、分析軟件處理，揭露隧道開挖面前方的地質(zhì)信息，便可了解隧道工作面前方地質(zhì) 體的性質(zhì)（軟弱帶、破碎帶、斷層、含水 等）和位置及規(guī)模?？梢詮挠^測(cè)系統(tǒng)的布置、提取、分析、處理和解釋方法等方面進(jìn)行多方式設(shè)計(jì)和應(yīng)用研究， 形成種具有不同特點(diǎn)的超前預(yù)報(bào)方法技術(shù)。
JL-TSEP306隧道地質(zhì) 超前預(yù)報(bào)設(shè)備
2、震電效應(yīng)法指在彈性波場(chǎng)作用下大地電磁場(chǎng)特性發(fā)生變化，具體地說(shuō)，就是當(dāng)孔隙飽和 介質(zhì)內(nèi)傳播著彈性波時(shí)，介質(zhì)中會(huì)出現(xiàn)交變電位差和巖石電導(dǎo)率變化，這是在彈性波激 發(fā)下才產(chǎn)生的，其逆效應(yīng)亦存在這種場(chǎng)的相互作用效應(yīng)是地球物理勘探領(lǐng)域中正在研究和開 發(fā)的一個(gè)新的方向。
3、JL -TSEP306隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào) 觀測(cè)圖見圖4：
二、應(yīng)用實(shí)例
JL-TSEP 隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)儀在蒙華鐵路河南段某隧道的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
三、技術(shù)參數(shù)
四、JL-TSEP303系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：
◇ 三維地震 預(yù)報(bào)范圍從100米到300米；
◇ 數(shù)據(jù)采集耗時(shí)少，處理快捷；
◇ 無(wú)須利用開挖面；
◇ 操作簡(jiǎn)單，對(duì)施工過(guò)程無(wú)妨礙；
◇ 了解前方存在的地質(zhì)危險(xiǎn)帶情況；
◇ 贏得施工和后勤保障的時(shí)間；
◇ 確保支撐隧道的巖石牢固可靠；
◇ 有利于縮短工期；
◇ 節(jié)省費(fèi)用；
◇ 不增加任 何特別工作量，利用地震反射放炮同時(shí)觀測(cè)震電效應(yīng)值；
◇ 能確定斷層、弱巖帶、巖溶、含水層等地質(zhì)體性質(zhì)及空間位置。
五、為 什么要研發(fā)三維地震反射與震電效應(yīng)一體化綜合預(yù)報(bào)系統(tǒng)？
隧道掌子面前方可能存在影響 施工人員安全、施工進(jìn)度（工期）、工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的不良地質(zhì)體（帶），地震反射法已對(duì)隧 道前言地質(zhì)體的其位置、規(guī)模、性質(zhì)已能進(jìn)行科學(xué)預(yù)測(cè)，并提出確切可行的施工對(duì)策，以確 保工程施工的安全。但對(duì)隧道前方的含水體及含水地層相對(duì)薄弱，甚至沒有任何探測(cè)效果。 而在國(guó)外其震電用于找水已開展成熟應(yīng)用，如圖9所示來(lái)自馬小杰譯自英刊《世界水和環(huán)境 工程》。
震電技 術(shù)就是利用人工地震震源激發(fā)地震信 號(hào)，而在地表面接收電磁信號(hào)，采集彈性波在巖石中傳播時(shí)激發(fā)形成的電磁場(chǎng)，以實(shí)現(xiàn)尋找 特定勘探對(duì)象的物探方法。這種全新的地球物理勘探方法具有地震與電磁法勘探相結(jié)合的特 點(diǎn)。研究表明，此項(xiàng)技術(shù)具有分辨率高、選擇性好等特點(diǎn)，從而可以為我們提供含水地層埋 藏深度、分布狀況及電性參數(shù)。
三維地 震反射與震電效應(yīng)一體化綜合預(yù)報(bào)系統(tǒng)就是利用地震反射預(yù)報(bào)探測(cè)時(shí)觀測(cè)地震波在巖石中傳播時(shí)激發(fā)形成的電磁場(chǎng)，使用地震放 炮的排列觀測(cè)分析產(chǎn)生電磁場(chǎng)的位置及強(qiáng)度；因此，震電效應(yīng)法隧道超前探測(cè)是對(duì)地震反射法隧道探測(cè)預(yù)報(bào)的水文信息的完善及 補(bǔ)充。
