新建滬昆鐵路是我國交通網(wǎng)中“五縱五橫”運(yùn)輸大通道的重要組成部分，是長三角、珠三角等沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)向西南內(nèi)陸地區(qū)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)輻射的主要軸線，在區(qū)域綜合交通運(yùn)輸體系中作用巨大。滬昆線西段主要位于云貴高原及其邊緣過渡地帶，區(qū)域范圍內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，構(gòu)造線密集，斷層發(fā)育，有巖溶、煤層瓦斯和采空區(qū)、液化砂石、軟質(zhì)巖風(fēng)化剝落等不良地質(zhì)條件。 在隧道施工過程中超前地質(zhì)預(yù)報技術(shù)對于查清隧道不利地質(zhì)條件、預(yù)報掌子面前方的地質(zhì)構(gòu)造和含水性、保障施工安全具有重要作用,已成為隧道施工必要的技術(shù)環(huán)節(jié)?；诘卣鸱瓷淅碚摰乃淼莱暗刭|(zhì)預(yù)報技術(shù)預(yù)報長度大，工作效率高，得到了較廣泛的應(yīng)用，但也存在一定的技術(shù)缺陷。對于大型斷裂帶和巖性分界面等地質(zhì)對象，因其物性差異大故反射信號強(qiáng)，使用基于反射理論的地質(zhì)超前預(yù)報技術(shù)開展工作，難度相對較小。對于巖溶、圍巖裂隙等小型地質(zhì)構(gòu)造的預(yù)報基于反射理論的地質(zhì)超前預(yù)報技術(shù)則難以發(fā)揮作用，誤報率高。在我國西南的巖溶區(qū)，大部分巖溶是以構(gòu)造裂隙巖溶為主，沿斷裂與構(gòu)造裂隙發(fā)育。由于溶蝕、崩塌、沖蝕作用，巖溶形態(tài)復(fù)雜，多有部分填充。管道巖溶也較發(fā)育，其埋深大，形成地下暗河。這些巖溶形態(tài)復(fù)雜，體積小，表面極不規(guī)則，展布規(guī)模小于地震波長，對地震波難于形成有效的反射，地震波主要以散射形式傳播。針對巖溶區(qū)地震場波的特征，利用散射波進(jìn)行地質(zhì)超前預(yù)報勢在必行。散射波的傳播規(guī)律、波場特征與反射波不同，不能應(yīng)用地震反射資料處理技術(shù)處理，需要應(yīng)用針對散射波的專有的處理技術(shù)。TST地質(zhì)超前預(yù)報系統(tǒng)就是基于散射地震成像技術(shù)的地質(zhì)超前預(yù)報系統(tǒng)。本文利用基于散射理論的TST超前預(yù)報系統(tǒng)并綜合地質(zhì)雷達(dá)等其他預(yù)報方法成功解決了巖溶地區(qū)地質(zhì)超前預(yù)報的難題。 散射掃描成像技術(shù) 超前預(yù)報時在隧道圍巖中使用人工源激發(fā)地震波，地震波向四面八方傳播，遇到巖性變化界面、地質(zhì)構(gòu)造、巖溶、地表面等波阻抗變化界面時發(fā)生反射、散射與折射。當(dāng)?shù)刭|(zhì)界面尺度遠(yuǎn)大于地震波波長時，地震波傳播遵從層狀介質(zhì)中的反射理論，反射波能量大，并沿著反射角等于入射角的方向傳播。 當(dāng)?shù)刭|(zhì)界面的尺度小于地震波長時，地震回波的傳播遵從散射理論，散射波不再具有單一的方向，而是以散射點(diǎn)為中心向四面八方傳播。與反射波相比，散射波的能量較弱，頻率偏高。在實際地質(zhì)條件下，既有像巖性界面、斷層、地表面等這樣的大尺度的反射