超前地质预报系统TRT

TRT6000超前地质预报系统铁科院铁建所TRT6000超前地质预报系统①是一种全新的地质超前预报设备②采用的是美国国家安全局研发的最新地震波反射追踪技术一种全新的地质超前预报设备。二十世纪六十年代，在美国先进技术发展计划基金支持下，美国国家安全局网罗了众多资深地球物理学家应用地震波勘测技术来研究地层应力消除现象及地层结构扫描成像，简称TRT技术。•2006年，为推广这一先进技术，美国C-Thru公司从国家安全局继承了相关资产，与中国铁道科学研究院联合推出了TRT6000超前地质预报系统。1、工作原理地震波反射在于当地震波遇到声学阻抗差异（密度和波速的乘积）界面时，一部分信号被反射回来，一部分信号透射进入前方介质。声学阻抗的变化通常发生在地质岩层界面或岩体内不连续界面。ReflectionofvisuallightBlocadeoflight(shadow)(similartoseismicreflectortracing)(similartoseismictomography)ImagingfeaturesinanyuniverseSeismicwavesinthegroundP-waves(dilatationalparticlemotion)ViewalongtrajectorySideviewS-waves(lateralmotion)SHSVS-wavesurfacerelatives:Raileighwaves&LovewavesorSeismicimpactsources:BlastSignificantinelasticdeformationLower,no-controlfrequencyspectrum3Dradiation-mostlyP-wavesFastersignaldecayTriggerrepeatabilityproblemRequireddrillingDealingw.explosivesETimeCrushedrockFracturedrockElasticstrain;P-waveradiationChargeInelasticenergylossSeismicenergyoutputTriggerSeismicimpactsources:HammerstrikeLimitedinelasticdeformation;dependsonrockstrengthNo-controlfrequencyspectrumDirectionalP-andS-wavesModeratewavedecayMoreconsistenttriggerNodrillingandexplosivesProblemsintightspacesETimeInelasticenergylossSeismicenergyoutputTriggerCrushedrockFracturedrockElasticstrainP-wavesS-wavesS-wavesSweptfrequenysourceNear0inelasticdeformation-energylossatanygroundVeryhightriggerrepeatabilityControlledsourcespectrumDirectionalP-andS-wavesOperationalintightspotsApplicableattherocksurfaceandindrilledholesRequiresadditionalsignalprocessingtogenerateimpact-likerecordsAFsFeTriggerTriggerTtTimeElasticstrainP-wavesSourceS-wavesS-wavesSpectrumSourceReflectionImpact-likerecord反射的地震信号被高灵敏地震信号传感器接收，反射体的尺寸越大，声学阻抗差别越大，回波就越明显，越容易探测到。通过分析，被用来了解隧道工作面前方地质体的性质（软弱带、破碎带、断层、含水等），位置、形状、大小。Totaltraveltimeforreflectedwaves(Tt=Ti+Tr)definesellipsoidinthree-dimensionalspaceforeachsource-receiverpairTraveltimeTrfromReflectortoreceiverTraveltimeTifromsourcetoreflector反射阶段传播时间“Tr”入射传播时间“Ti”反射波总传播时间:每对震源和传感器的反射波总传播时间在三维空间定义了一个椭球Reflector反射物传感器震源SourceReceiverTiTrTruereflectorlocationrequiresanumberofellipsoidsfordifferentsource-receiverpairsSourceReflectorReceiverReceiver反射物传感器传感器震源实际上反射物位置的确定需要很多震源-传感器定义的椭球Tunnel2、主要部分组成①主机②基站③无线模块④传感器⑤触发器---无线数据采集的硬件系统---TRT6000超前地质预报系统TRT6000超前地质预报系统仪器运输箱仪器运输箱，总重28kg,可由一人长距离搬运，尺寸：55cm*43Cm*22Cm，47cm*36cm*22cm.TRT6000超前地质预报系统---无线数据采集的硬件系统---无线模块主要部件运输箱主机基站布置方式和数据采集A2A5A10A3A8A2A7A6A11A4A9A3A4A5A6A7A8A9A10A112.TRT6000的特点①操作简单②成本低，实现“零”成本测试③设备可靠度高和适应性强④采集信息量大，形象的绘制三维立体图，对于多种不良地质体反应敏感。⑤可提供优质的售后服务。①操作简单•现场布置“简单”•测试过程“简单”•弥补失误“简单”现场布置“简单”•用6毫米的钻头打3.5厘米深的孔。•在固定块上抹上膨胀性快干水泥，把固定块固定在隧道边墙和洞顶表面。•传感器通过螺丝安装在固定块上，从而实现传感器和岩体的紧密耦合。Couplingaccelerometerstosoftergroundsurface(e.g.salt).–Approach2ToolsSectionMountedaccelerometerTunnelplanviewStandardpatternofsourceandreceiverlocationsforTRTseismicsurveysintunnelsA25m10to20m5m5m2mSourcepointsAccelerometersA5A10A3A8A2A7A6A11A4A9A3A4A5A6A7A8A9A10A11Tunnelcross-sectionA5A10A3A8A2A7A6A11A4A9TBMtunnelD&Btunnel震源点传感器隧道横断面图隧道平面图TBM隧道应用TRT地震仪勘测时震源和传感器标准的位置传感器传感器TriggerCh.1Ch-s13-24SeismographSeismographpowersupplyPowergeneratororcommercialACpower110VACPowerCh-s(1)2-12SignallinesDCpowerACpowerPowerstripSeismographAmplifierArrayofaccelerometersHammerBlock-schematicforwiredTRT™surveysusinghammerassource.用铁锤作为震源TRT系统的单元结构图2.EnabletheHammerTrigger开启铁锤触发器TRT6000WirelessSeismicSystemisEasytoUse1.TurnontheRemoteModules无线模块上电SAMPLINGERRORONCHARGING59MesaSt.(POBox85)Jamestown,CO,USA80455(303)449-1999WIRELESSSENSORS,LLCAWTOOTHSAMPLINGERRORONCHARGING59MesaSt.(POBox85)Jamestown,CO,USA80455(303)449-1999WIRELESSSENSORS,LLCAWTOOTHSAMPLINGERRORONCHARGING59MesaSt.(POBox85)Jamestown,CO,USA80455(303)449-1999WIRELESSSENSORS,LLCAWTOOTHSAMPLINGERRORONCHARGING59MesaSt.(POBox85)Jamestown,CO,USA80455(303)449-1999WIRELESSSENSORS,LLCAWTOOTHSAMPLINGERRORONCHARGING59MesaSt.(POBox85)Jamestown,CO,USA80455(303)449-1999WIRELESSSENSORS,LLCAWTOOTHSAMPLINGERRORONCHARGING59MesaSt.(POBox85)Jamestown,CO,USA80455(303)449-1999WIRELESSSENSORS,LLCAWTOOTH3.StriketheHammer锤击Block-schematicforwirelessTRT™surveysusinghammerassource.TriggersignalArrayofaccelerometersconnectedtoremotewirelessmodulesHammerBasestationLaptopforwirelessTRTdataacquisitionandprocessingNocommercialpower;Noexpensiveseismograph;Nocablelines;Lesstotalweightandvolume;BetterresolutionofseismicsignalsADVANTAGESWirelessseismicdataacquisitionUserInterface测试过程“简单”•震源只需要用8磅的锤锤击表面的岩体或固结的混凝土。•准备时间短,对施工扰动小采集时间仅需10分钟。Usinghammerasimpactsource用锤击作为振源弥补失误“简单”•由人控制锤击产生地震波、对周围岩体没有产生挤压、破坏现象，对于接收不好的测试信号，可简单重复测试，操作简单。Andthedataiscollected采集到的地震波数据Comparisonofseismicdatafromwired(red),andwireless(blue)TRTsurveyinrealtunnel.0TIME,ms65Source@S2A2A3A4A5A6A7A8A9Source@S5A2A3A4A5A6A7A8A90TIME,ms65Comparisonofseismicrecordforthesamegainrecordedbywiredseismograph(top)andwirelesssystem(bottom)相同增益下地震波记录比较：有线（上）和无线（下）TRT6000系统实现“零”成本测试•TRT6000超前预报使用锤击作为的震源，可重复利用，不需要耗材设备可靠度高和适应性强•这种方法非常适合于煤矿、TBM掘进工程等施工场地狭小、严禁明火的现场。例如：含瓦斯地层、煤矿、倾斜度大的斜井、软弱的危险地层接收频率范围为0.7-3900Hz，能够在软岩、硬岩、黄土、松散堆积物等多种地质环境里进行的超前地质预报.安全性非常高、震源可重复利用、通过多次锤击，获得叠加信号，使异常体反射更加明显Remotewir