TSP超前地质解释的理论基础

1、关于TSP解译方法

(1)主要应用两壁P波反射层提取图结合P波能量深度偏移图(显示破碎带的破碎程度)，P波反射层提取图中所显示的各个构造破碎带的大约位置、宽度、性质、破碎程度。

(2)还要应用SH波反射层提取图结合SH波能量深度偏移图,SV波能量深度偏移图结合SV波反射层提取图(显示破碎带充水性)，预报区段内、SH波SV波反射层提取图中所显示的各个冲水构造破碎带的大约位置、宽度、性质、破碎程度。

(3)必须参考物理力学参数修订上述结论。其修订原则是:

①反射振幅越强，反射系数和波阻抗的差别越大。

②正反射振幅（红色）表明正的反射系数，也就是刚性岩层:负反射振幅（蓝色）指向软弱岩层。

③若S波反射比P波强，则表明岩层饱含水。

在同一构造中，比较P波和S波反射振幅有特殊作用。比较任何反射振幅必须小心，因为反射振幅易受随机噪音和数据处理的影响。

④Vp/Vs增加或泊松比δ突然增大，常常因流体的存在而引起。

⑤若Vp下降，则表明裂隙密度或孔隙度增加。

注：（具体数值仅供参考，非实际判断标准）

(1)关于Vp / Vs

①固结的岩石Vp/Vs<2.0,泊松比δ<0.33.

②当岩石的孔隙充满水时，Vp/Vs从1.4→2.0。

③当岩石的孔隙充满气时，Vp/Vs从1.3→1.7。

④水饱和的未固结地层Vp/Vs>2.0

当岩石中含流体时，Vs与孔隙度φ和孔隙中流体的性质有关，Vs会

明显降低。Vp只与骨架速度有关而与孔隙中流体无关，Vp不发生明

显变化。

⑤横波的吸收系数比纵波的吸收系数大得多。特别是疏松岩石，横波

的吸收是很强烈的，Vp/Vs 可由1.67变到5。

(2)关于岩石力学参数

①纵波速度Vp:与岩性、孔隙度、孔隙中的充填物、密度、埋藏深度和

地质年代有关。

②纵描波速度比Vp、Vs:推断岩性、检测流体、研究孔隙率大小及形状。

③密度ρ:单位体积的质量。

④泊松比δ:在弹性形变范围内，介质的描向线应变与纵向线应变之比

的绝对值，描述弹性体形状改变的物理量。

⑤杨氏极量E:弹性体应力与应变之比，表示弹性体发生形变的不易程

度。

(3)关于沉积岩的泊松比δ

①未固结的沉积岩。往往具有非常高的泊松比δ(0.4以上)。

②泊松比δ常随孔隙度φ的发小反沉积物固结而减少（孔隙度φ交化对

泊松比δ影响很小）。

③高孔隙度φ的水饱和砂岩往往具有较高的泊松比δ(0.3-0.4)。

④气饱和高孔隙度φ砂岩往往具有较低的泊松比δ(如低到0.1)。

2、围岩地质体性质的推断

对探测数据的处理结果进行解释和评估时，应结合以下成果资料进行:

①隧道工程勘察资料；

②隧道设计资料；

③隧道施工地质资料；

④二维成果显示；

⑤岩石力学参数。

综合上述成果资料推断隧道工作面前方围岩的工程地质和水文地质情况:

①软弱岩层；

②断层；

③岩层破碎带、裂隙发育带；

④溶洞、暗河；

⑤含水带；

等等不良地质的性质，并确定其规模和位置。

3、围岩级别的确定

结合

①岩石物理力学参数

②围岩软硬

③含水情况

④构造影响程度

⑤节理裂隙发育

⑥围岩的风化情况

等资料，参照相关的公路/铁路隧道设计规范等等，对围岩级别进行评估。

注：

①岩石物理力学参数

（见1、（3））

②围岩软硬

③含水情况（无水、渗水或滴水、线流、股流）

④构造影响程度

⑤节理裂隙发育

⑥围岩的风化情况