TSP超前地质预报法在高风险隧道施工中的应用
TSP法隧道超前地质预报技术研究与应用
TSP法隧道超前地质预报技术研究与应用牟元存，李星，高树全，王凯（中铁二院成都工程检测有限责任公司工程检测一所，四川成都610031）摘要：长大隧道无法绕避部分不良地质问题而面临着更为复杂的工程地质和水文地质环境，这对隧道施工过程中的防灾减灾和超前地质预报工作提出了更高要求。
采用隧道综合超前地质预报技术，通过二十余条铁路线的上百座高风险隧道（近2000km）超前地质预报实践，在总结经验教训的基础上，开展了隧道掌子面前方超前地质预报物探成套技术研究。
结合大量预报实践及课题中的TSP法正反演数值模拟预报效果测试情况进行阐述，对不同不良地质条件下的物探响应特征进行总结。
该研究成果对采用类似技术开展隧道超前地质预报的同类方法具有指导意义。
关键词：高速铁路；隧道超前地质预报；物探；TSP；正反演数值模拟中图分类号：U452文献标识码：A文章编号：1001-683X（2022）01-0045-06 DOI：10.19549/j.issn.1001-683x.2020.10.21.0450引言目前，我国铁路隧道超前地质预报技术体系包含的方法有地质调查法、物探法、钻探法和超前导坑法，其中物探法中又有地震波反射波法、地质雷达法、瞬变电磁法、激发极化法等。
由于各种物探方法有其优缺点和适用范围，针对不同的不良地质情况采用最优化的预报方法组合模式，能够事半功倍提高预报准确率［1-6］。
为此，在大量隧道超前地质预报工作实践的基础上，开展了隧道掌子面前方超前地质预报物探成套技术研究，基于TSP法结合大量的工程实践总结和数值模拟正反演情况进行阐述。
众所周知，TSP弹性波反射法属长距离预报的物探手段，一般当隧道开挖有60m左右空间时，可布置观测系统开展TSP法超前预报工作，在绝大多数环境下，其预报距离在100m以上。
采用该方法不仅能对断层破基金项目：中铁二院工程集团有限责任公司科技研究开发计划项目（12198008（12-14））第一作者：牟元存（1980—），男，高级工程师，硕士。
综合超前地质预报技术在隧道施工中的应用
综合超前地质预报技术在隧道施工中的应用发表时间：2017-03-23T11:13:25.420Z 来源：《基层建设》2016年35期作者：周陈婴[导读] 摘要：在地质复杂区修建隧道时，为降低施工灾害发生频率，确保施工安全，施工前有必要进行超前地质预报。
（中交第二公路勘察设计研究院有限公司湖北武汉 430056）摘要：在地质复杂区修建隧道时，为降低施工灾害发生频率，确保施工安全，施工前有必要进行超前地质预报。
以某隧道为依托，通过地质分析，运用TSP-203、GPR等物探手段进行了探测，探测结果与现场实际揭露情况基本吻合，对隧道施工起到了积极作用,降低了施工风险，保证了安全。
关键词：超前地质预报、地质雷达、TSP、GPR引言随着我国交通事业的快速发展，铁路建设进入高速发展阶段。
我国已成为世界上隧道修建规模与难度最大的国家。
特别是随着重大工程建设重心向地形地质极端复杂的西部山区与岩溶地区转移，正在或即将修建大量的高风险深长隧道工程。
由于深长隧道(洞)在施工前期难以全部查清沿线不良地质情况，导致施工过程中往往遭遇突水突泥、塌方、大变形等重大地质灾害，造成人员伤亡，机械设备报废，部分隧道被迫停建或改线，环境破坏严重，经济损失巨大。
1超前地质预报发展现状及基本原理1.1 TSP超前地质预报TSP超前预报系统采用地震波反射原理，地震波由24个爆破点上的小剂量炸药爆炸产生，当爆炸产生的地震入射波遇到岩体结构有变化的岩层时，在不同介质的分界面上，部分入射波被反射，采用电子传感器接收。
因地震波在岩体中以固定的速度传播，所以反射波的到达时间和入射波到达不同岩体分界面的距离成正比，故能间接测量地质变化带和测点之间的距离，预测隧道掌子面前方的地质结构及围岩地质状况。
1.2 地质雷达探测法地质雷达探测法基本原理是由发射机发射脉冲电磁波，其中一部分是沿着掌子面传播的直达波，经过时间t1后达到接收机；另一部分电磁波传入岩体中，在波的传播过程中遇到电性不同的岩体时，电磁波会发生发射，经过时间t2后达到接收机，然后根据两种波传播时间的差值来确定掌子面前方不同岩体的具体位置[3]。
超前地质预报在高风险岩溶隧道中的应用
超前地质预报在高风险岩溶隧道中的应用摘要：本文简述了各种超前地质预报方法的特点，针对石林隧道穿越岩溶、断层、破碎带等复杂地质条件，以地质调查法为基础，运用多种方法进行综合超前地质预报，使隧道施工在高风险段落能够及时采取有效的预防措施，并优化了施工方法，使石林隧道安全快速的通过了各种不良地质地段及高风险段落。
关键词：石林隧道；岩溶；施工；超前地质预报；地质分析；优化新建云桂铁路石林隧道穿越地层均为可溶性碳酸盐地层，岩溶强烈发育，共穿越6个断层4个破碎带。
能否开展好超前地质预报工作，为隧道安全施工及优化施工方法提供依据，避免突发性地质灾害的发生，是石林隧道建设成败的关键。
工程概况石林隧道位于弥勒—石林板桥区间，线路设计为“人”字坡，全长18208m，为全线最长隧道、全国最长单洞双线隧道、全国最长的岩溶隧道、世界最长钻爆法施工的岩溶隧道。
石林隧道大面积穿越灰岩地层，岩体溶蚀强烈，岩溶发育强烈，区内断裂交错发育，施工高风险源多，存在断层和岩溶水突水、突泥等地质风险。
2 超前地质预报工作原理、方法根据石林隧道地质情况、风险源及其风险等级，采取多种不同的超前预报方法，分别为地质调查法、物探法、超前钻探法及超前导坑法。
2.1 地质调查法地质素描在隧道开挖后及时观察，描述开挖面地层的层理、节理、裂隙结构状况、岩体的软硬程度、地下水的分布、出水量大小等，核对设计地质情况，判断围岩稳定性。
地质素描每一开挖循环进行一次。
2.2 超前钻探法超前钻探法主要有超前地质钻探和加深炮孔探测。
2.2.1 超前地质钻探超前地质钻探方法是利用管棚钻机在隧道开挖面进行超前钻孔，根据钻进速度的变化、钻孔取芯鉴定、钻孔冲洗液的颜色、岩粉以及在钻探过程中遇到的其他情况来判断隧道前方的地质情况。
超前地质钻探每循环超前探测20～30 m，前后循环搭接不小于5 m。
2.2.2 加深炮孔加深炮孔探测是利用风钻或凿岩台车在隧道开挖面钻小孔径浅孔获取地质信息，加深炮孔较爆破孔深3 m以上，孔径与爆破孔相同。
TSP超前预报法在某公路隧道施工中的应用
拉性构造 ，构造带岩体破碎松散 ，未充水 ；弱的纵波 与横波的反射 ， 以及 弱的地震波衰减 ，表征为破 碎裂隙 闭合 。
（ ５）横波 （ ｈ ｖ ）的反射强 ，而 纵波 （ 波 ）反射 弱 ，而 ｓ 波ｓ 波 Ｐ
产生 ，激发炮孔在洞壁一侧沿直线布置 ，一般采用２个炮孔 。地震波 ４
的接收器也安置在孔中 ，一般左右壁各布置一个 。地震波在岩石中以 球面波形式传播 ，当地震波遇到弹性波阻抗差异界面时 ，例如断层、 岩体破碎带 、岩性变化或岩溶发育带等 ，一部分地震信号反射回来 ， 部分信号透射进入前方介质继续传播和发生反射 。反射的地震波信 号被高灵敏度 的地震检波器接收 。地震波反射信号 的传播时间与传播 距离成正 比，与传播速度成反 比，因此 ，通过测量直达波速度 、反射 回波的时 间、波形和强度 ，可 以达到预报隧道掌子面前方地质条件的
工程地质特 征 ： 该段 围岩岩体稳定性转好 。 不良地质现象 ：该段围岩 节理较掌 子面发育 ，节理面产状同隧道 轴线近垂直 ， 应注意掉块 。 围岩总体评价 ：该段围岩岩质转好 ，节理 较发育 ，总体估计为Ⅳ
搬 。 （ ４）Ｚ ８ ３ ２一Ｚ ８ ４ ０ （ ８ ） Ｋ１＋ ９ Ｋ１ ＋ １ １ｍ
段 。本文 以某公路隧道为例 ，介绍了Ｔ ＰＴ ｎ ｅ Ｓ ｉ ｉＰ ｅｉｉｎ Ｓ （ｕ ｎ ｌ ｅ ｍ ｃ ｒ ｃ ｏ ） ｓ ｄ ｔ 超 前预报方法在该工程 中的应用 。
１ 地 貌 、地 质 分 析
Ｔ Ｐ Ｇ 系统 是北京 市水电物探研究所专门为隧道及地下工程施工超前地 质 预报研制开发 的技术 成果 ，已经经过 国内著名隧道 专家组评审 ，鉴 定为具有 国际先进技术水平 。 （ ） ３ 探测方法 。采 用黄油耦合 ，定 向安置孔 中三分量检波器 ； 记录检波器接收孔 、激发炮孔和隧道掌子面的里程 ，以及各炮孔之间 的距离。填 写 《 Ｇ 现场 数据 记录表 》和现场采集时输入至仪器的采 ＴＰ 集 参数中 ，爆破孔药 量一般控制在６ —ｌＯ ，采用 计时线 炸断的触 Ｏ ２克 发 方式 ，在孔 中灌满 水的条件 下激发 ，按序依次起爆 和进行数据 采
TSP超前地质预报在隧道工程中的应用研究
TSP超前地质预报在隧道工程中的应用研究发表时间：2018-07-25T15:46:27.643Z 来源：《基层建设》2018年第15期作者：李晓亮李红伟韦冠宁[导读] 摘要：结合工程实例，介绍了隧道超前地质预报中地震勘探的工作原理与应用方法，探测结果揭示了隧道围岩不良地质的分布情况，并给出了相应的结论与施工建议。
济南力稳岩土工程有限公司山东省济南市 250061摘要：结合工程实例，介绍了隧道超前地质预报中地震勘探的工作原理与应用方法，探测结果揭示了隧道围岩不良地质的分布情况，并给出了相应的结论与施工建议。
同时，隧道开挖揭露围岩验证了该方法在数据获取、处理等方面的优势，保证了隧道的安全快速施工。
关键词：TSP；超前地质预报；隧道0、引言近年来我国基础设施建设尤其是中西部地区公路和铁路建设高速发展。
其中，隧道工程由于其在道路建设中的重要性，进一步引起人们的重视[1]。
为了满足隧道工程中安全性与施工进度，就要对隧道内的地质信息进行超前地质预报。
隧道地震波法（tunnel seismic prediction，简称TSP）是隧道超前地质预报的重要方法[2]。
该方法通过高精度的接收仪器获取爆破所产生的地震波信号并通过计算机软件初步探查前方围岩性质、节理裂隙分布、及含水状况等[3]。
1、TSP预报方法和原理本次预报采用瑞士安伯格公司生产的最新型号的TSP203 plus 隧道地质超前预报系统。
TSP测量系统是通过在掌子面后方一定距离内的钻孔中以微震爆破来发射信号的，爆破引发的地震波在岩体中以球面的形式向四周传播，其中一部分向隧道前方传播，经隧道前方的界面反射回来，反射信号经接受传感器转换成电信号并放大[4]。
从起爆到发射信号被接收的这段时间是与反射面的距离成比例的。
通过反射时间与地震波传播速度的换算就可以将反射面的位置、与隧道轴线的夹角以及与隧道掘进面的距离确定下来，同时还可以将隧道中存在的岩性变化带的位置方便的探测出来[5]。
TSP技术在隧道工程中的运用
TSP技术在隧道工程中的使用摘要：在千枚岩隧道施工中，因为围岩软弱、破碎，在开挖过程中受扰动易出现失稳坍塌等地质灾害事故，严重威胁生命财产安全和工程质量，准确预报隧道地质情况，并做好防治预案，是控制和减少事故损失的前提。
结合汶马高速鹧鸪山隧道Ｋ１８１＋２７３～Ｋ１８１＋３７６段的ＴＳＰ超前地质预报成果与实际开挖结果跟踪对比，分析了ＴＳＰ超前地质预报技术在变质岩区域隧道千枚岩段的应用状况，并且初步探讨了千枚岩隧道中的小型破碎带和千枚岩片理构造面对ＴＳＰ超前地质预报技术的响应特征。
关键词：隧道；ＴＳＰ；千枚岩；地质预报１前言在西部山区公路铁路建设中，桥隧占有比例很大，有些高速公路桥隧比已经达到了８０％以上，而在西部山区自然条件相对较差，地质情况相对复杂。
在深埋长大隧道工程中，地质勘察受很多客观因素限制，准确的地质预报和围岩状态分析不但能够补充勘察设计中的不足，而且能够为进一步的施工处理提供必要的信息，即时调整衬砌参数，避免安全事故和成本损失［１］。
所以在隧道施工阶段展开超前地质预报工作对确保施工安全和进度有十分重要的作用［２］。
ＴＳＰ超前地质预报技术自９０年代引入我国，到当前已经被广泛应用。
如孙广忠主持的军都山隧道超前地质预报［３］，李天斌主持预报的鹧鸪山公路隧道［４］等，均取得了较好的预报效果。
但ＴＳＰ技术在千枚岩隧道中的研究相对较少。
千枚岩隧道因其特有的片理面构造，对ＴＳＰ地震波传播有一定影响。
并且以绢云母千枚岩为主的围岩自身工程力学性能差，岩体强度低，完整性差，层间结合度弱，滑脱现象明显［５］，常有破碎状结构岩体和软弱夹层出现。
通过对汶马高速鹧鸪山隧道Ｋ１８１＋２７３～Ｋ１８１＋３７６千枚岩段ＴＳＰ超前地质预报与实际开挖的对比，分析了千枚岩长大构造片理面和小型破碎带对ＴＳＰ的响应特征，以此初步探讨了ＴＳＰ超前地质预报技术在隧道千枚岩段的应用。
２ＴＳＰ地质预报原理ＴＳＰ法，即隧道前方地震预报或超前地质预报。
TSP法地质超前预报技术在隧道工程中的运用
图 １ ＴＳＰ 探测原理图
图 ２ ＴＳＰ 洞内数据采集示意图
（４）探测时间短，一次完整的探测仅仅需 要 ４５ｍ ｉｎ，加上探测前的准备工作和探测以 后系统清除所用的时间也不过 ２ｈ，另外探测 前的准备工作可以在施工的同时执行。
（５）节约投资费用，据国外隧道施工经验 估计，采用 ＴＳＰ 法比不进行预报节省费用是 全部工程的 １５％。
统两部分。ＴＳＰ 采集系统由记录仪、接收仪和 启爆装置等组成见图 ２。通常要求采用两个 接收仪和 ＜３ 个爆破孔组成，接收仪孔和爆 破孔分别布置在掌子面附近两面的边墙上。 接收仪是用来接收地震信号的仪器，安装在 一个被水泥或两节环氧树脂夹固定在岩层上 的管套里面。启爆装置是由一个常规的带有 发射回路的外部触发盒的爆破器组成。
收稿日期：２００６－０８－２１ 作者简介：刘纪明（１９４９－），男（汉族），江苏靖江人， 工程师；吴雷雷，工程师。
１ 地质超前预报的常用方法及其优缺点 地质超前预报可以预测掌子面前方的地质情况：如断层构造及断层破碎带，煤层、瓦 斯、天然气、硫化氢赋存条件，采空区状况，岩溶、空洞、裂隙及其规模和充填情况，地下水赋 存状态及可能突水、涌水的位置以及水量的大小和软弱围岩及不同类别围岩的界面等。 目前常见的地质超前预报方法可归为两类，一类属破坏法，另一类属非破坏法。破坏法 是指用破坏的方法凿开隧道直接取样，它包括地质法、超前平行导坑法和超前水平钻孔法； 非破坏法也就是物理方法，利用岩石的物理性质来判别，它包括有声测法、电测法和波反射 法。波反射法也可以分为电磁波反射法和地震波反射法。 受各种条件的限制，不同的隧道施工地质超前预报方法有各自的优点，也存在各自的 缺点。地质法是指用地质锤、放大镜和地质罗盘等野外地质工具直接观察岩石的岩性，并判 断周围的岩性。地质法有可靠的理论基础，不占或很少占用施工时间，适用性强，成本低，操 作简便，但靠有限之“见”预报范围很有限，特别是在地层岩性变化极为复杂（如强烈褶皱地 层）的隧道中预报的难度很大。 超前平行导坑法是在要开挖的隧道附近开挖一段平行的小断面导坑，该法具有地质法 的优点，但投资大，且隧道与导坑间距过大、地层变化复杂时准确率明显降低，因此适用于 设计间距较小、地层受构造变动小的平行隧道工程。 超前水平钻孔法是用钻探设备向掌子面前方钻探，从而直接揭示隧道掌子面前方地层 岩性、构造、地下水、岩溶洞穴充填物及其性质、岩石（体）的可钻性、岩体完整程度等资料， 还可通过岩芯试验获得岩石强度等定量指标，是最直接有效的地质超前预报方法，但一次 钻探距离短，费用高且占用施工时间长。 声测法是利用声波在岩石中的传播规律来判别岩石性质的一种方法。声测法占用施工 时间短，但预报距离受孔深限制，一般小于 １５ｍ 。 电测法是根据岩石与电阻的关系来推断其性质的一种方法，可以分为电位法和电阻率 法。电测法简便、成本低，但必须是以各层间电阻值有一定的差别为前提。 波反射法常见的有地质雷达法和 ＴＳＰ 隧道地震波法： 地质雷达（Ｇ ｒｏ ｕ ｎ ｄ Ｐｅ ｎ ｅ ｔｒａ ｔｉｎ ｇ Ｒ ａ ｄ ａ ｒ简称 Ｇ ＰＲ）是利用无线电波检测地下介质分 布和对不可见目标或地下界面进行扫描，以确定其内部形态和位置的电磁技术。其分辨率 高、无损伤、探测和数据处理速度快、机动灵活、施作方便、抗干扰能力强，可对隧道一定范 围内进行全方位探测，但是其预报距离较短，只能预报掌子面前方 ４０～５０ｍ 处的工程地 质、水文地质条件，而比较准确预报的距离只有十几米。 ＴＳＰ 法（Ｔｕ ｎ ｎ ｅ ｌＳｅ ｉｓｍ ｉｃ Ｐｒｅ ｄ ｉｃ ｔｉｏ ｎ）是由瑞士 Ａ ｍ ｂ ｅ ｒｇ 量测技术公司为隧道及地下 工程施工期地质超前预报而研制开发的，它的预报范围是地质雷达的 ４－１２ 倍，预报费用是 超前水平钻探的 １／１０～１／２０。它有以下优点： （１）适用范围广，即适用于极软岩至极硬岩的任何地质情况。 （２）预报距离长，理论上能预报掌子面前方 ５００ｍ ，考虑地震波干扰等因素能准确预报 掌子面前方 １００～３５０ｍ 。 （３）对隧道施工干扰小，它只要求在接收信号时为减少噪音干扰作短暂停工。
浅谈TSP超前地质预报在隧道施工中的应用
山 西 建 筑
ＳＨ ＡＮＸ Ｉ ＡＲ ＣＨ Ｉ ＴＥＣ ＴＵ Ｒ Ｅ
Ｖ０１３ ． ６ Ｎｏ． ８
Ｍａ． ２ １ ｒ ００
・３ ７ ・ ３
文 章 编 号 ：０ ９６ ２ （０ ０ ０ —３ ７０ １ ０ —８ ５ ２ １ ）８０ ３ —２
１测线布置 。 ） 接 收 器 孔 ： 布 在左 右 边 墙 ， 炮 孔 在 同 一 水 平 线上 ， 洞 口 分 与 距
地下水 较丰 富。隧道 内不 良地 质为 岩溶 、 危岩 落石 、 空 区及 人 采
５ｍ－ ０ｍ， ． 孔径 ４ ｍ ～４ ， ２ １ ５ｍ Ｈ 工弃土 ， 特殊地 质为煤层瓦斯 。其 中 Ｙ Ｋ４ ７＋５ ０ Ｄ ６ ＋ Ｄ ６ ６ ～Ｙ Ｋ４ ７ 方 向的第一个炮孔 １ －２ 其孔深 ２０ｍ， 倾 角 ５～ １ 。向上 倾 斜 ） 。 ０（ 。 ７ ０Ｙ Ｋ４ ８＋ １０ Ｙ Ｋ ６ ８ ０段 穿 越 煤 系 地 层 及 采 空 区 ５ ，Ｄ ６ ８ ～ Ｄ ４ ８＋ ５ 炮孔 ： 在左边墙 或右边墙 距地 面约 １ ０ｍ 高 的水平 线上 ， ． 按 段， 施工难度较 大。 间距 １ ５ｍ， ． 孔深 １５ｍ～１ ８ｍ， ． ． 孔径 ３ ５ｍｍ～３ ｌ ， ８Ｈｒ 沿轴 径 向 ｎ 为确保施工安 全 ， 工中采取 了多种超前地 质预报手段进 行 施 ０－ ０的标准钻 ２ ４个炮孔 （ 向下倾斜 ）左后第一个炮孔 ， 综 合 物 探 ， 了解 掘 进 前 方 的 地 质 条 件 ， 隧 道 施 工 和 支 护 参 数 下倾 斜 １ 。 ２ 。 以 为 一般 情况下应 尽可能接 近掌子 调整提供科学依据 ， ＴＳ 红外 探水 、１ ８超 前探 孔 、５ 如 Ｐ、 ＋０ ＋０瓦 斯 距 掌子面距离根据现场情况 而定 ，
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TSP超前地质预报法在高风险隧道施工中的应用
中铁十二局集团有限公司渝利铁路项目经理部第六分部马彦龙
摘要以新建渝利铁路排花洞隧道为例，介绍TSP超前地质预报法在风险隧道施工中的应用情况。
关键词TSP 高风险隧道应用
高风险隧道施工中超前地质预报的应用，可以进一步查清隧道开挖工作面前方的地层岩性、地质构造、不良地质、地下水等工程地质与水文地质条件，降低地质灾害发生的几率和危害程度，规避施工风险，指导工程施工的顺利进行。
本文结合新建渝利铁路排花洞高风险隧道施工，谈谈TSP超前地质预报法在高风险隧道施工中的应用。
1 工程概况
排花洞隧道位于重庆市渝北区御临镇，属中～深切割的侵蚀、剥蚀低山地貌，总体上隧道区地形呈两山一槽的形态。
本隧进口里程DK30+320，出口里程DK35+285，中心里程DK32+802.5，隧道全长4965m，为满足施工排水与通风的需要本隧于DK34+260线右侧设横洞一座，横洞与线路正交，全长435m；于进口端线路中线左侧30m处设置长1805m的平行导洞。
排花洞隧道属于高风险隧道，不良地质有:煤层瓦斯、岩溶、滑坡、膨胀岩、顺层偏压等。
隧道区中部槽谷发育雷口坡组、嘉陵江组石灰岩、白云岩，岩溶总体强烈发育。
地表岩溶形态以溶蚀洼地、岩溶漏斗、落水洞、槽谷及溶蚀冲沟等为主，地下岩溶形态以地下暗河、溶蚀裂隙、溶洞、溶孔及溶槽为主。
2 目的要求
采用TSP203 Plus仪器对排花洞隧道出口端进行超前地质预报，
目的是探测排花洞隧道掌子面前方的地质情况，为隧道施工提供更加准确的地质信息。
本文结合排花洞隧道出口端DK35+196～+076段为例进行介绍。
3 TSP法原理简介
TSP（Tunnel Seismic Prediction ahead）法，即隧道前方地震波反射法，它的基本原理如下：
如图1所示，在隧道掌子面附近边墙一定范围内布置激发孔，通过在孔中人工激发地震波，所产生的地震波以球面波的形式在隧道围岩中传播，当围岩波阻抗发生变化时（例如遇岩溶、断层或岩层的分界面），一部分地震波将会被反射回来，另一部分地震波将会继续向前传播。
反射的地震波由高精度的接收器所接收并传递到主机形成地震波记录（见图2）。
图1 TSP法工作原理示意图
图2 TSP法波形记录
对TSP203 Plus仪器采集的数据利用TSPwin软件进行处理，可以获得隧道掌子面前方的P波、SH波和SV波的时间剖面、深度偏移剖面、岩石的反射层位、物理力学参数、各反射层能量大小等中间成果资料，同时还可得到反射层的二维和三维空间分布，根据上述资料预报隧道掌子面前方的地质情况，如溶洞、软弱岩层、断层、裂隙及富水情况等不良地质体。
4 现场检测
在隧道出口DK35+251的左边墙和右边墙位置分别布置一个地震波信息接收孔，孔径为50mm，孔深为2m,在DK35+236～+199段的左边墙，按约1.5m的间距布置24个激发孔分别激发地震波，孔径约45mm，孔深1.5m左右，孔向下倾斜约15º，每个激发孔装填的药量为100g。
由于采用上下台阶开挖，炮孔和接收器孔有一下的高差。
现场具体操作见图3。
图3 TSP法现场操作图
5 资料处理与解释
5.1 资料处理
将现场采集的资料传输至计算机，利用TSPwin软件对其进行处理，TSPwin软件主要由数据库、处理、计算反射界面三部分组成，对原始数据进行放大、能量均衡、滤波等流程的处理。
在波形处理后，从地震波形记录中拾取纵波波至和横波波至，根据爆炸点与检波器的距离可分别计算各段围岩的纵波速度v p和横波速度v s，综合反映了围岩的物理力学性质，根据绕射重叠法原理（与常规地震反射资料处理中偏移流程的原理类似）计算反射界面与隧道的相对位置，即与隧道轴线的交角或至掌子面的距离。
5.2 资料解释
根据TSP法的原理和工作经验，把距离隧道轴线近、能量大的反射波组判释为围岩异常区，并综合地震波速、反射波相位、泊松比和杨氏模量等参数对围岩异常区的类别进行划分。
6 参数成果
TSP法反射层位及物理力学参数成果图见图4。
图4 TSP法反射层位及物理力学参数成果图
7 结论
本次预报时掌子面里程为：DK35+196，预报里程范围为DK35+196～+076段（即掌子面前方120m），具体结论见下表：
表1 排花洞隧道TSP地质预报成果表
里程围岩级别围岩描述风险因素
DK35+196～+125段Ⅴ～Ⅳ级围岩极破碎，质软，含水（呈
点滴状～线状），节理裂隙发
育或含薄夹层（如：砂岩、煤
层等），围岩稳定性差
瓦斯
坍塌
DK35+125～+076段Ⅳ～Ⅲ级围岩破碎，质较软，含水（呈
点滴状～线状），节理裂隙或
薄夹层（如：砂岩、煤层等），
围岩稳定性较差
瓦斯
坍塌
DK35+124～+120段Ⅴ～Ⅳ级拱腰部存在空腔式溶洞，填充
物为少量水
坍塌
涌水
DK35+094～+091段Ⅳ～Ⅲ级拱部存在溶洞或溶槽，填充物
初步探测为水夹淤泥
坍塌
突泥突水
8 结论验证与比对
在施工过程中，排花洞隧道DK35+196～+076段地质条件基本符合TSP的预报结论，按照本次预报的具体情况，通过及时调整施工支护参数，有效的防止了坍塌等施工风险的发生。
但是个别段落特别是软弱富水断层地带TSP发预报还缺乏一定的准确性，根据实际施工时掌子面开挖后揭示的围岩状况，具体对比见下表：
表2 排花洞隧道地质条件素描表
里程围岩级别围岩描述与TSP比对
DK35+196～+125段Ⅴ级围岩极破碎，质很软，节理裂
隙发育，有煤系夹层，围岩稳
定性差
较准确
DK35+125～+076段Ⅳ级围岩破碎，质软，含水，呈线
状，节理裂隙，有煤系夹层，
围岩稳定性差
较准确
DK35+124～+120段Ⅴ级拱腰部有空腔式溶洞，填充物
为水，出现涌水，涌水量为
1200m3/d
地下水预报
欠准确
DK35+094～+091段Ⅳ级拱部有溶槽，填充物为大量水
夹淤泥，出现突水，涌水量为
3500m3/d
地下水预报
欠准确
9 综述
排花洞隧道从开工以来，根据实际开挖进尺情况，截止目前总共
进行了20余次TSP超前地质预报，基本上能准确的反应掌子面前方的地质情况，根据排花洞隧道TSP地质预报的结果和现场实际开挖后掌子面揭示的围岩情况进行比对，准确率均达到了90%以上，为现场施工的顺利进行起到了有效的指导作用，成功规避了相应可能出现的施工风险。
由于围岩级别的确定涉及到岩（土）的完整程度、坚硬程度、地下水、地应力及隧道埋深等因素，地震波速与围岩级别虽有一定的间接相关关系，但目前还没有建立起它们之间直接的相关关系，因此，仅依据TSP法资料还无法准确确定围岩级别。
应特别说明的是：TSP 超前地质法对对断层破碎带、溶洞和地下水的超前地质预报效果还欠准确，所以在此基础上，通过超前地质钻探、炮眼加深、地质素描等一系列更直接、直观的措施进一步获取更加准确的地质信息还是有很大的必要性。
总之，风险隧道的超前地质预报要采取以物探与钻探、长距离与短距离等多种方法相结合的综合地质预报，并对各种方法预报结果综合分析，相互验证，才能提高预报的准确性。