隧道地震預報在掌子面附近的排布方法有多種,可分為二維2D(測線)觀測系統(tǒng)和三維3D(面積)觀測系統(tǒng)。
1)2D觀測系統(tǒng)是震源與接收器沿測線排列。常見的2D觀測系統(tǒng)有:將炮點與接收器均設置在側墻的排布方式(見圖1、2),簡稱TSP(Tunnel Seismic Prediction);將炮點設置在掌子面多個接收器在側墻上的排布方式,簡稱VSP(Vertical Seismic Profiling);在隧道的2個側壁分別布設震源和檢波器,按其相對位置固定激發(fā)點(或接收點)和激發(fā)與接收相交錯的排布方式,簡稱HSP(Horizontal Sound wave Profiling);把激發(fā)點和接收器按一定排列布置在隧道掌子面的排布方式,稱為垂直地震波排布(極小極距偏移法)。2D觀測系統(tǒng)通常主要預報較為簡單的二維地質構造,如斷層破碎帶、巖性界面等。
圖1 TSP現(xiàn)場排布
圖2 TSP測量原理
2)3D觀測系統(tǒng)是將震源點與接收器按空間排布,構成空間位置或角度偏移,3D觀測系統(tǒng)有:TRT(True Reflection Tomography)(特定震源點與接收器的空間排布,采用距離偏移法)、USP(Underground Seismic Prediction)(震源點與接收器空間排布,見圖3,采用角度偏移法,每個接收器有64個分量)。只有三維的
觀測系統(tǒng)才能進行諸如形狀體的地質災害探測,如巖溶、陷落柱、采空區(qū)
圖3 USP的3D觀測系統(tǒng)常用排列
目前的隧道地震預報采用的主要方法為反射波法,對地震記錄識別和追蹤的對比原則主要是位置對比(距離偏移)法。由于不同的排布方法各有其優(yōu)缺點,因此大部分儀器都有其自身的現(xiàn)場排布方法,不同的儀器是結合某個具體的排布設計相應地解釋處理軟件。如TSP202、203有其自身固定的排布方法,其他的相關儀器也類同,也有個別儀器在設計時同時考慮了適用幾種排列。
隧道電性預報方法主要有:GPR地質雷達法、BEAM激發(fā)極化法、TEMT瞬變電磁法等。地質雷達法屬廣普電磁法,應用較廣泛;BEAM法在國外應用較多,國內案例較少;瞬變電磁法在國內的研究與應用都較多。