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產(chǎn)品型號TRT6000
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TRT6000隧道超前預(yù)報(bào)系統(tǒng),TRT（True Reflection Tomography）6000型超前預(yù)報(bào)系統(tǒng)采用層析掃描成像技術(shù)獲得隧道前方的全息圖，TRT6000隧道超前預(yù)報(bào)系統(tǒng)代表國際上隧道超前預(yù)報(bào)域的水平。
TRT（True Reflection Tomography）TRT6000隧道超前預(yù)報(bào)系統(tǒng)采用層析掃描成像技術(shù)獲得隧道前方的全息圖，代表國際上隧道超前預(yù)報(bào)域的水平。
典型成像圖
TRT技術(shù)發(fā)展歷程
隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，新建隧道工程規(guī)模越來越宏大，面臨的地質(zhì)情況更為復(fù)雜多變。隧道施工的過程中，防護(hù)措施不足將會帶來很嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害和工程問題，不僅延誤工期，影響穩(wěn)妥生產(chǎn)，而且會帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失，過多防護(hù)又會大大加重成本負(fù)擔(dān)，這促使發(fā)達(dá)對地下巖土工程地質(zhì)條件超前預(yù)報(bào)技術(shù)進(jìn)行深入、廣泛的研究。二十世紀(jì)六十年代，在發(fā)展計(jì)劃基金支持下，美局網(wǎng)羅了眾多地球物理學(xué)應(yīng)用地震波勘測技術(shù)來研究地層應(yīng)力釋放現(xiàn)象及地層結(jié)構(gòu)掃描成像。在此過程中形成了隧道反射層析掃描成像超前預(yù)報(bào)技術(shù)(True Reflection Tomography)，簡稱TRT技術(shù)。在為美局管轄單位及海外客戶服務(wù)的過程中，TRT技術(shù)飛速發(fā)展，在震源上先后采用風(fēng)鎬或挖掘機(jī)、電磁波發(fā)生器、錘擊作為震源，使勘測成本越來越低，操作越來越方便；在軟件上，成功實(shí)現(xiàn)由2D成像到3D全息成像的跨越，使得勘測結(jié)果顯示更為準(zhǔn)確、整體的，直觀。為更好地推廣這業(yè)界有的技術(shù)，美C-ThruGround工程有限公司從局繼承了相關(guān)資產(chǎn),進(jìn)行立的商業(yè)運(yùn)作,推出了TRT6000隧道超前預(yù)報(bào)系統(tǒng)。上海勞瑞儀器設(shè)備有限公司負(fù)責(zé)該產(chǎn)品中區(qū)服務(wù)。
TRT6000隧道超前預(yù)報(bào)系統(tǒng)介紹
TRT6000隧道超前預(yù)報(bào)系統(tǒng)采用地震層析成像及全息巖土成像技術(shù)。經(jīng)復(fù)雜介質(zhì)傳播記錄的地震信號是由折射、反射、散射、彌散等多類波形所組成，層析成像和全息成像是常用的利用信號波形變化來估計(jì)介質(zhì)性質(zhì)變化的位置和范圍的反演技術(shù)。巖石三維圖像(Rock Vision 3D TM)技術(shù)的基本原理是基于地震能量在不同種類介質(zhì)中以不同的衰減率和速度傳播。通常，與破碎或裂隙發(fā)育的巖土體或空洞條件相比，地震波在完整堅(jiān)硬的介質(zhì)中傳播時(shí)，具有更高的傳播速度和更低的衰減。TRT TM技術(shù)的基本原理是利用了地震波在巖土體中傳播過程中，遇到具有不同震動特性的巖土區(qū)帶間的界面時(shí)，部分地震波能量將產(chǎn)生反射的特性。絕大多數(shù)地質(zhì)結(jié)構(gòu)異常及巖性變化，在地震信號可及的距離范圍內(nèi)，均可形成可探測的地震反射。TRT 6000勘測成本低，操作簡單，結(jié)果準(zhǔn)確、整體的、直觀，代表隧道超前預(yù)報(bào)域新的技術(shù)，是隧道超前預(yù)報(bào)系統(tǒng)發(fā)展的方向,表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：
1. TRT 6000超前預(yù)報(bào)使用錘擊作為震源，可重復(fù)利用，不需要耗材。
2. 使用錘擊作為震源，可在同點(diǎn)作多次錘擊，通過信號疊加，使異常體反射信號更加明顯。
3. 用錘擊作為震源克服了產(chǎn)生的高能量對周圍巖體產(chǎn)生擠壓、破壞現(xiàn)象，從而保證能接收到真實(shí)的地震波信號。
4. 由人控制錘擊產(chǎn)生地震波、可簡單重復(fù)，操作簡單，而產(chǎn)生地震波時(shí)高頻信號迅速衰減，對操作人員的要求比較高。
5. TRT 6000采用高精度的傳感器，靈敏度高，大程度地保留了高頻信號，提高了精度及探測距離（硬質(zhì)巖中為300米，軟質(zhì)巖中為150米）。
6. 傳感器和地震波采集、處理器之間采用無線連接，大大簡化了裝備（只有兩個(gè)箱子，尺寸見設(shè)備配置），兩個(gè)箱子的重量僅為29Kg，攜帶方便。
7. TRT 6000的傳感器布點(diǎn)（圖1）采用立體布點(diǎn)方式，在隧道兩邊分別布置４個(gè)傳感器，然后在隧道頂上布置兩個(gè)傳感器，從而獲得真實(shí)的三維立體圖，直觀的再現(xiàn)了異常體的位置、形態(tài)、大小。而其他儀器般在左右邊墻各布置個(gè)地震波接收地震波，這樣的布置方式只能獲得異常體的位置信息，而不能獲得形狀、大小等信息，同時(shí)對于大角度斜交隧道的裂隙可能沒有反映。
8. TRT 6000還采用了層析掃描的圖像處理方式，繪制三維視圖，并可以從多個(gè)角度觀察缺陷，使得圖像更加清晰，易于理解，從而更加輕松地進(jìn)行缺陷診斷。
9. TRT 6000能描繪到隧道水平和垂直方向的所有異物。而其他儀器用于描繪幾乎垂直于隧道的充滿空氣或水的裂隙，而且只能描繪靠近的垂直裂隙，不能描繪稍遠(yuǎn)距離的**或第三裂隙（尤其是充氣裂隙）。對于斜交隧道（由其是大角度斜交隧道）的裂隙可能沒有反映。對于所描繪的傾斜裂隙，會低估它們的距離。
TRT層析掃描超前預(yù)報(bào)系統(tǒng)探測原理及操作
a. 理論
地震波反射探測的方法很早就已經(jīng)在土木工程和采礦作業(yè)等許多方面得到利用。這種技術(shù)的原理在于當(dāng)?shù)卣鸩ㄓ龅铰晫W(xué)阻抗差異（密度和波速的乘積）界面時(shí)，部分信號被反射回來，部分信號透射進(jìn)入前方介質(zhì)．聲學(xué)阻抗的變化通常發(fā)生在地質(zhì)巖層界面或巖體內(nèi)不連續(xù)界面。反射的地震信號被高靈敏地震信號傳感器接收，通過分析，被用來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），位置及規(guī)模。正常入射到邊界的反射系數(shù)計(jì)算公式如下：假設(shè)R為反射系數(shù)，為巖層的密度，V等于地震波在巖層中的傳播速度。地震波從種低阻抗物質(zhì)傳播到個(gè)高阻抗物質(zhì)時(shí)，反射系數(shù)是正的；反之，反射系數(shù)是負(fù)的。因此，當(dāng)?shù)卣鸩◤能洿謳r傳播到硬的白云石時(shí)，回波的偏轉(zhuǎn)性和波源是致的。當(dāng)巖體內(nèi)部有破裂帶時(shí)，回波的性會反轉(zhuǎn)。反射體的尺寸越大，聲學(xué)阻抗差別越大，回波就越明顯，越容易探測到。
TRT層析掃描超前預(yù)報(bào)系統(tǒng)獲取巖層中結(jié)構(gòu)異常邊界的方法
圖1解釋了用地震波反射來獲得地層地質(zhì)狀況三維圖的概念。以每個(gè)震源和地震信號傳感器組的位置為焦點(diǎn)，與所有可能產(chǎn)生回波的反射體可以確定個(gè)橢球。足夠多數(shù)量的震源和地震信號傳感器組對會形成個(gè)三維數(shù)組，每個(gè)界面/反射的地層位置可以由這些眾多橢球的交匯區(qū)域所確定。實(shí)際上，反射邊界每 點(diǎn)離散圖像的計(jì)算包括由所有震源和地震信號傳感器組所對應(yīng)的三維巖體空間中選定的區(qū)塊。離散圖像中各點(diǎn)值是由空間疊加所有地震波形計(jì)算得來，每個(gè)波按比例地從震源經(jīng)過三維巖體空間的區(qū)塊到達(dá)地震信號傳感器。
圖1.用地震波反射來獲得地層地質(zhì)狀況三維圖的原理插圖2是這個(gè)概念的個(gè)示范。各個(gè)波形振幅隨時(shí)間的變化由被探測巖層大小建立的波速模型來計(jì)算。所以，此技術(shù)是掃描和全息技術(shù)的結(jié)合。每個(gè)圖像點(diǎn)再現(xiàn)了歸化的反射地震波的波幅，因?yàn)樵谠擖c(diǎn)疊加了所有從震源通過它傳到地震信號傳感器的反射波，并對反射波作了信號衰減的修正。發(fā)射信號（震源）的間隔和頻率決定了圖像的分辨率。為了防止空間混淆，記錄的地震波的短波長不能小于圖像點(diǎn)像素對角線長度的4倍。然而，通常小于四分之波長的異物是不能被探測到的。因此，圖像點(diǎn)像素對角線的長度決定了能探測到的小目標(biāo)尺寸。
b. 探測設(shè)計(jì)
結(jié)合上面的理論和工地的實(shí)際應(yīng)用給出了如下幾條操作規(guī)范：
用TRT超前預(yù)報(bào)層析掃描系統(tǒng)來做地層繪圖需要考慮以下幾個(gè)因素：
TRT超前預(yù)報(bào)的地震信號傳感器組列的布置和傳感器的類型如圖2、3。隧道的尺寸和類型決定了具體采用哪種布置。地層的類型和屬性決定了采用何種耦合技術(shù)來正確安裝地震信號傳感器。地層的地震波屬性確定了佳的異常探測范圍、圖象的長度、佳分辨率。進(jìn)入隧道的方式和巖層狀況決定了需要采用何種額外的設(shè)備來安裝地震信號傳感器組，以及需要對地震信號傳感器組的布置作怎樣的更改（旋轉(zhuǎn)或伸長）以確保獲得可靠的數(shù)據(jù)。磁致伸縮（電磁波）震源現(xiàn)在被TRT用做標(biāo)準(zhǔn)震源。它可以重復(fù)產(chǎn)生在巖層中傳播的的掃描頻率信號。從震源過來的直達(dá)波和從異常體反射過來的反射波都被加速器采集到，并和震源信號相聯(lián)系。記錄的結(jié)果很容易和震源的記錄相匹配。使用電磁波震源的便利性在于應(yīng)用的適應(yīng)性、震源定位和地震波方向控制的簡便性。
用TRT進(jìn)行超前預(yù)報(bào)勘測
選擇震源位置
A．隧道震源組合類型（TBM --圓柱形，挖掘和--馬蹄形）；
B．震源和地震信號傳感器的位置如圖2、３。通常，地震信號傳感器組離近的目標(biāo)邊界不能小于10-15米
勘測
震源和地震信號傳感器的勘測點(diǎn)
所有地震信號傳感器和震源位置的精度必須小于10CM。位置坐標(biāo)必須與總體坐標(biāo)系統(tǒng)致。它可以是隧道測量鏈長度或者是地形學(xué)坐標(biāo)，和隧道中心線的海拔高度。如果要在TRT層析掃描系統(tǒng)的地層繪圖中附加 隧道附近已建或準(zhǔn)備建的結(jié)構(gòu)，它們的坐標(biāo)也必須提供。
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