隧道地质超前预报系统（Tunnel Seismic Tomography System简称：TST） 是用于隧道及地下工程掘进工作中进行地质灾害危险预警的产品。当前公路铁道隧道招投标中所要求的地质超前预报方法为物探法中的地震法。通常用于公路与铁路的隧道、煤矿井下、输水隧洞、地铁等地下工程的地质超前预报。 能有效预报断层、软弱岩带、岩溶、采空区等不良地质条件的位置。

通常由两个大部分构成：

硬件部分 -- 用来收集地震波信号，可以是标准的地震仪。

⑴地震仪：德国DMT公司生产。高采样率、高分辨率及多通道。

仪器参数：

通道数：24道

采样率：5或20 微秒

A/D位数 ：24 比特

工作频率：5-5000 Hz

记录长度：120K字节

⑵电脑：笔记本电脑，选择业界最好的硬件平台。

⑶信号分离器

⑷检波器：灵敏度高、抗干扰性强及频带宽。

特点：1、内置IC放大器，传输距离大大于200m；2、加速度型，频带10~1kHz；3、 带阻尼；4、压电晶体；5、埋入式，配有碳纤维拉绳；6、三分量或者单分量检波器可选

软件部分 -- 对收到的信号进行处理，是整个系统的灵魂。

⑴ TST技术采用空间阵列观测方式，使用独有的二维方向滤波技术滤除上下、左右地层的反射，有效地提取出前方地震回波用于超前预报，避免了虚报误报。

⑵采用速度扫描技术有效地解决了掌子面前方围岩速度的分布问题，提高了构造定位的精度；能成功解决复杂地质条件下的地质超前预报问题。

避免了不能准确确定掌子面前方围岩波速而导致虚报误报的技术缺陷。

1、我国西南地区岩溶地貌发育， 隧道地质超前预报工作非常必要。以下是一个贵州附件的浅埋隧道超前预报的实例。

顶效隧道位于汕头--昆明国道高速贵州段内，属于卡斯特地形中的浅埋隧道。如图1所示，上部是超前预报的偏移图像，从中可以清楚地看出断裂构造、岩性界面的组合关系和地质结构图像。下部是围岩速度扫描图，从中可以看到岩石的速度分布。围岩速度图像与地质构造图像（偏移图像）有很好的对应性。

2、在贵州岩溶多个隧道上的TST隧道地质超前预报得到成功应用，详见发表于隧道建设的文章：TST 超前地质预报技术在贵州岩溶地区的应用实例。

3、NJ引水隧道T3’R下游K1861段地质情况复杂，利用TBM和钻爆法进行隧道开挖。现采用TST隧道地质超前预报技术对TBM施工前方进行超前预报，以采取有效的超前支护措施或调整掘进参数等，确保施工高效、安全。

预报结果：

图2上部为偏移图像，图中红色条纹表示岩层坚硬，蓝色条纹表示岩层变软；蓝红条纹交替出现，为破碎带或断裂构造。图2中部为围岩波速图像，高速波区对应岩层结构完整，低速波区为构造发育。图2下部为地质解释。