煤田地质与勘探

作者：蔡盛,

关键词：隧道, 超前地质预报, 三维地震反射波, TTI介质正演, 快速行进法, Kirchhoff偏移成像,

目的针对传统隧道地震反射波超前地质预报技术受限于二维观测系统几何局限导致的异常体空间定位偏差问题，建立基于实际隧道几何结构的三维地震波超前预报方法。方法采用“理论分析–数值模拟–工程验证”技术路径，解决了三维探测系统的波场重构、空间建模、偏移成像等关键技术难题。基于几何地震学原理论证了三维观测对异常体探测范围及定位精度的提升效应；应用旋转交错网格有限差分法实现了隧道全空间TTI介质三维波场正演，引入通量校正传输技术(FCT)抑制数值频散；结合快速行进法(fast marching method，FMM)计算波前走时，采用改进型Kirchhoff积分算法实现了三维偏移成像。结果鄂西铁路隧道现场试验表明：三维方法在掌子面前方20 m(里程412 m)处精准探测到密集裂隙发育带；异常体定位范围较二维预报方法缩小20%；三维预报成果图可多角度展示异常体空间形态。结论三维地震反射波超前地质预报技术提升了地质异常体的空间定位能力与解释直观性，为隧道施工地质灾害防控提供有效技术支撑。

来源：2025年第8期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

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