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隨著國家公路網(wǎng)、鐵路網(wǎng)、城市軌道交通的密集化發(fā)展以及“一帶一路”政策的推進(jìn)，在建及規(guī)劃的交通隧道越來越多，截至2017年底，我國大陸運營鐵路隧道14700座，總長15781km；在建鐵路隧道3825座，總長為8125km，規(guī)劃隧道5596座（13331km）；近兩年來，新增鐵路運營隧道1289座（2743km）；全國公路隧道共計16229座（15285km），兩年來增加2223座（2601km）；中國內(nèi)地（不含港澳臺地區(qū)）共計34個城市165條線路投入運營，運營線路長度達(dá)到5033km，新增運營線路長度2099km；其中規(guī)劃興建的172項節(jié)水供水水利工程已有109項開工建設(shè)，其中在建的水工隧道投資規(guī)模超過8000億元。隨著這些基礎(chǔ)設(shè)施工程的大力建設(shè)，深部地下洞室開挖活動越來越普遍。
 
深部開挖因埋深大，深度巖體自重大，圍巖壓力較大，開挖過程中的圍巖穩(wěn)定性評價是尤為重要的工作環(huán)節(jié)。在開挖過程中，圍巖應(yīng)力變化急劇程度是影響開挖推進(jìn)速度的重要因素。開挖圍巖的應(yīng)力變化規(guī)律是需要巖石力學(xué)工作亟待解決的重要問題，也是巖石工程問題的難點，其對深部洞室開挖推進(jìn)安全性監(jiān)測評價具有重要意義。
 
深埋-長大隧道施工過程中遇到最多的巖土工程問題就是巖爆和突涌水問題。眾所周知，巖爆和突水事故的發(fā)生是一個動態(tài)發(fā)育過程，是應(yīng)力集中—裂隙發(fā)育—裂隙擴(kuò)展—通道貫通—巖體失穩(wěn)的一個實時變化的過程。微地震技術(shù)利用高精度數(shù)據(jù)采集儀和高靈敏度檢波器，實時、動態(tài)記錄巖土體應(yīng)力應(yīng)變發(fā)展，描述巖爆或?qū)ǖ赖臅r-空變化特征，利用事故發(fā)生的前兆信息，研究隧道開挖擾動引起的巖土工程災(zāi)害致災(zāi)機(jī)理，實現(xiàn)事故的提前預(yù)警，指導(dǎo)現(xiàn)場安全生產(chǎn)。除了監(jiān)測圍巖體應(yīng)力變化規(guī)律，微地震監(jiān)測還可以用來計算鉆爆法施工隧道的爆破震動影響評價、掌子面前方隱伏構(gòu)造、以及根據(jù)流體賦存區(qū)域的振動特征初步判斷圍巖體所處的滲流場特征等。
通過微地震系統(tǒng)布置、微地震信號實時采集、信號精確拾取以及微地震事件定位、震源機(jī)制分析、波速場成像等，獲取巖體裂隙、巖石速度場演化時空分布，從而優(yōu)化施工工藝，降低施工風(fēng)險。微地震監(jiān)測與成像可實現(xiàn)隧道內(nèi)大范圍三維整體監(jiān)測，傳感器可在隧道內(nèi)外安裝，布置靈活，方便實現(xiàn)隧道巖爆等動力災(zāi)害的監(jiān)測預(yù)警。下圖為隧道微震監(jiān)測系統(tǒng)組成示意圖以及現(xiàn)場檢波器安裝示意圖。  
林芝地區(qū)某隧道在施工過程中微震監(jiān)測記錄的典型信號波形，施工過程中發(fā)生掌子面塌方卡機(jī)及巖爆導(dǎo)致停工事件。
2017年4月3日凌晨0:37分，樁號K11+ 221.49—K11+226.89處發(fā)生巖爆，能量較大，伴隨巨響，引起1336-1339環(huán)管片多處開裂。該段巖性為混合片麻巖，巖體次塊狀～整體狀結(jié)構(gòu)為主，局部鑲嵌碎裂結(jié)構(gòu)。本次巖爆能量較大，應(yīng)力持續(xù)釋放時間較長（分三次應(yīng)力釋放）并伴隨圍巖破裂；主頻高，約120hz，巖石硬度高，完整性好。 
新京張鐵路某隧道其中一段，地理上位于北京某一重要景區(qū)內(nèi)，隧道埋深約80m左右。監(jiān)測區(qū)域巖體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差，巖體較破碎，呈碎塊狀，且含有多處不良地質(zhì)帶，受區(qū)域斷層影響較大；同時隧道斷面有大跨度、三聯(lián)拱、小凈距等多種類型。隧道開挖對圍巖穩(wěn)定的影響比較突出。本次采用地表與導(dǎo)洞內(nèi)結(jié)合的微震監(jiān)測方案對該隧道施工安全進(jìn)行監(jiān)測。
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