一种高速公路隧道中夹岩隔墙的微震信息监测系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种公高速公路隧道中夹岩隔墙的微震信息监测系统，其包括：传感器(51)和采集仪(52)；所述传感器(51)为多个，呈矩形矩阵形式布置于隧道中夹岩隔墙的两侧；传感器(51)通过电缆连接采集仪(52)；传感器(51)负责对隧道中夹岩隔墙岩体内部震源的微震波信息进行感应，并将感应到的震源信息传给采集仪(52)；采集仪(52)负责实时接收传感器(51)感应到的震源信息，并且存储供用户分析时调用。本实用新型专利技术通过以矩阵形式在隧道中夹岩隔墙两侧布置传感器，与现有技术比较，能够获取到更为全面的隧道中夹岩隔墙岩体内部的震源信息。本实用新型专利技术采用的设备常规、成本可控、安装方便、适用广泛。

A microseismic information monitoring system for the pinch partition wall in the highway tunnel

The utility model relates to a monitoring system, microseismic information rock partition a public highway tunnel includes a sensor (51) and acquisition instrument (52); the sensor (51) for a plurality of rectangular matrix form, both sides is arranged on the tunnel rock wall; the sensor (51) connected acquisition instrument through the cable (52); the sensor (51) is responsible for the induction of micro seismic information source rock rock wall clip in tunnel, and will feel the source of information to the acquisition instrument (52); collection instrument (52) is responsible for receiving real-time sensor (51) source information sensed, and the call for storage user analysis. The sensor is arranged in the form of matrix in two sides of the rock partitions on the two sides of the tunnel. Compared with the existing technology, a more comprehensive information of the source inside the rock mass of the rock partitions in the tunnel can be obtained. The utility model has the advantages of conventional equipment, controllable cost, convenient installation and wide application.

【技术实现步骤摘要】
一种高速公路隧道中夹岩隔墙的微震信息监测系统
本技术涉及土木工程施工
，尤其是涉及一种高速公路隧道中夹岩隔墙的微震信息监测系统。
技术介绍
随着我国山区高速公路的快速发展，隧道已成为高速公路重要组成要素。小净距隧道是一种常见的隧道类型，但在施工期间存在一定的安全风险，由于施工顺序、应力分布和内部构造等因素，引起的中夹岩隔墙偏移、变形和破裂。对于公路小净距隧道的中夹岩隔墙，在隧道的施工过程中承担变化荷载，而且后期的隧道运营过程中，随着时间推移隧道中夹岩隔墙内部也会发生一定的损伤劣化，因此对隧道中夹岩隔墙进行监测，分析其内部的应力和结构变化，对隧道施工和后期安全运营的作用巨大。传统的隧道中夹岩隔墙监测手段，如隧道中夹岩隔墙钻孔电视探测和超声波损伤探测，其内置的传感器布置方式，基于这些传感器获得的信息进行评价中夹岩隔墙的结构时，势必会在一定程度上影响中夹岩隔墙结构的完整性。
技术实现思路
本技术的目的是针对传统隧道中夹岩隔墙监测方法存在的问题，提供一种高速公路隧道中夹岩隔墙的微震信息监测系统，其能够监测到对隧道中夹岩隔墙造成破裂的更多震源信息，以便后续基于这些震源信息对中夹岩隔墙的应力状态以及稳定性进行分析，进而确保隧道施工安全和后期的正常运营。本技术的目的通过如下技术方案实现：本技术提供一种高速公路隧道中夹岩隔墙的微震信息监测系统，其包括：传感器和采集仪；所述传感器为多个，呈矩形矩阵形式布置于隧道中夹岩隔墙的两侧；传感器通过电缆连接采集仪；上述传感器负责对隧道中夹岩隔墙岩体内部震源的微震波信息进行感应，并将感应到的震源信息传给采集仪；上述采集仪负责实时接收传感器感应到的震源信息，并且存储供用户分析时调用。更优选地，所述传感器的主方向垂直于隧道中夹岩隔墙的墙面。更优选地，以矩阵形式布置的传感器间的排距为H，该H＝1m；每排中相邻传感器之间的间距为B，该B＝1m。更优选地，所述传感器包括按照设定比例配备的高频传感器和低频传感器，且高频传感器和低频传感器交错组合布置在待监测区域内的隧道中夹岩隔墙两侧。更优选地，所述传感器利用石膏粘固于隧道中夹岩隔墙的表面。更优选地，所述微震信息监测系统还包括：比较器、裂缝位置计算单元、速度模型优化单元和裂缝定位单元；所述比较器通过总线与采集仪相连；比较器具有两个输出端，分别与裂缝位置计算单元和速度模型优化单元相连；裂缝位置计算单元和速度模型优化单元与裂缝定位单元相连；所述比较器根据采集仪存储的震源信息的波形以及基于各类震源的特定特征，对微震波信息进行分离处理，分离出岩体破裂震源信息和辅助震源信息；所述裂缝位置计算单元根据岩体破裂震源信息计算出微震事件形成裂缝的位置；上述速度模型优化单元根据辅助震源信息对监测区域的速度模型进行优化，得到优化后的速度模型；所述裂缝定位单元，根据优化后的速度模型以及采用双差成像精确定位方法对裂缝位置计算单元所计算出微震事件形成裂缝的位置处的裂缝进行精确定位。由上述本技术的技术方案可以看出，本技术具有如下技术效果：本技术通过以矩阵形式在隧道中夹岩隔墙两侧布置传感器，与现有技术比较，能够获取到更为全面的隧道中夹岩隔墙岩体内部的震源信息。本技术采用的设备常规、成本可控、安装方便、适用广泛。附图说明图1为本技术实施例一的流程图；图2为本技术中传感器布置位置的主视图；图3为本技术中传感器布置位置的侧面图。具体实施方式以下将结合附图对本技术做进一步详细说明。实施例一：本技术实施例一提供一种高速公路隧道中夹岩隔墙的微震信息监测系统，其采用矩阵方式布置传感器，同时加入双差成像定位方法，提高了监测精度，最小可达裂缝破裂的尺度。其结构如图1所示，包括：传感器51、采集仪52、比较器53、裂缝位置计算单元54、速度模型优化单元55和裂缝定位单元56；传感器51为多个，呈矩形矩阵形式布置于隧道中夹岩隔墙的两侧；传感器51通过电缆连接采集仪52；采集仪52通过总线与比较器53相连；比较器53具有两个输出端，分别与裂缝位置计算单元54和速度模型优化单元55相连；裂缝位置计算单元54和速度模型优化单元55与裂缝定位单元56相连。上述传感器51负责对隧道中夹岩隔墙岩体内部震源的微震波信息进行感应，并将感应到的震源信息传给采集仪52；上述采集仪52负责实时接收传感器51感应到的震源信息，并且存储或传输传感器51传过来的震源信息给所述比较器53；上述比较器53根据震源信息的波形以及基于各类震源的特定特征，对微震波信息进行分离处理，分离出岩体破裂震源信息和辅助震源信息；上述裂缝位置计算单元54根据岩体破裂震源信息计算出微震事件形成裂缝的位置；上述速度模型优化单元55根据辅助震源信息对监测区域的速度模型进行优化，得到优化后的速度模型；上述裂缝定位单元56，根据优化后的速度模型以及采用双差成像精确定位方法对裂缝位置计算单元54所计算出微震事件形成裂缝的位置处的裂缝进行精确定位。下面详细介绍本技术的各个部件的功能：一、传感器51传感器51的具体布置方法如下：如图2至图3所示，在待监测区域内的隧道中夹岩隔墙两侧，呈矩阵形式布置多个传感器。以矩阵形式布置的传感器间的排距为H，优选地，该H＝1m；每排中相邻传感器之间的间距为B，优选地，该B＝1m。微震波发源的地方称为震源，为了覆盖更宽频带的震源的微震信息，该传感器包括按照设定比例配备的高频传感器和低频传感器，且高频传感器和低频传感器交错组合布置在待监测区域内的隧道中夹岩隔墙两侧。上述传感器利用石膏粘固于隧道中夹岩隔墙的表面。之所以采用石膏固定传感器，是由于本技术中传感器布置较为密集，排距、间距均为1m，如果采用常规的钻孔安装方式，密集钻孔必定会给中夹岩隔墙的完整性造成损伤，因此传感器固定方式采取粘固的方式。而石膏具有塑形好、固结快、强度高、粘接性好，其脆性特质便于拆除，所以特别适用于传感器的表面粘固和传感器回收。上述传感器的主方向垂直于隧道中夹岩隔墙的墙面。随着隧道开挖的推进，传感器矩阵交替迁移变换，以保证对监测区域的覆盖。也就是说每新开挖一段隧道，则调整一次传感器的位置，使调整位置后的传感器矩阵的监测面积覆盖监测区域。传感器矩阵交替迁移变换的方法具体如下：将隧道开挖的前进方向作为隧道前方，在调整传感器的位置时，将布置在隧道后方的传感器移至隧道最前方，且仍保证传感器布置排距依然为H，每排中相邻传感器之间的间距依然为B；传感器位置确定后利用石膏进行固定。上述震源包括多种：岩石破裂震源，以及其它辅助震源。该辅助震源包括但不限于：隧道施工爆破产生震源、隧道内外机械振动震源等。其中的岩石破裂震源作为描述隧道围岩破裂演化的基础震源，其它辅助震源信息用于辅助弹性波波速反演。二、采集仪52上述采集仪52负责实时接收传感器51感应到的震源信息，并且存储或传输传感器51传过来的震源信息给所述比较器53的输入端。三、比较器53比较器53根据震源信息的波形，分离出岩体破裂震源信息和辅助震源信息，并将岩体破裂震源信息传给裂缝位置计算单元54；将辅助震源信息传给上述速度模型优化单元55。在分离处理过程中，比较器53利用岩石破裂震源和辅助震源处产生微震波的时间和位置，以及产生的微震波的频率、能量等本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高速公路隧道中夹岩隔墙的微震信息监测系统，其特征在于，所述微震信息监测系统包括：传感器(51)和采集仪(52)；所述传感器(51)为多个，呈矩形矩阵形式布置于隧道中夹岩隔墙的两侧；传感器(51)通过电缆连接采集仪(52)；所述传感器(51)负责对隧道中夹岩隔墙岩体内部震源的微震波信息进行感应，并将感应到的震源信息传给采集仪(52)；所述采集仪(52)负责实时接收传感器(51)感应到的震源信息，并且存储供用户分析时调用。

【技术特征摘要】
1.一种高速公路隧道中夹岩隔墙的微震信息监测系统，其特征在于，所述微震信息监测系统包括：传感器(51)和采集仪(52)；所述传感器(51)为多个，呈矩形矩阵形式布置于隧道中夹岩隔墙的两侧；传感器(51)通过电缆连接采集仪(52)；所述传感器(51)负责对隧道中夹岩隔墙岩体内部震源的微震波信息进行感应，并将感应到的震源信息传给采集仪(52)；所述采集仪(52)负责实时接收传感器(51)感应到的震源信息，并且存储供用户分析时调用。2.根据权利要求1所述的一种高速公路隧道中夹岩隔墙的微震信息监测系统，其特征在于，所述传感器的主方向垂直于隧道中夹岩隔墙的墙面。3.根据权利要求1或2所述的一种高速公路隧道中夹岩隔墙的微震信息监测系统，其特征在于，以矩阵形式布置的传感器间的排距为H，该H＝1m；每排中相邻传感器之间的间距为B，该B＝1m。4.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚海波，孔恒，吴进科，孙强，张鹏，周阳，文言，靳利军，马少军，高飞，高明生，程立华，尹留阳，单中趁，汪凉，吴江，张全贺，黄振龙，刘羽，王雄，付贵庆，高万夫，王鹏，陈斌，陈伟，汤明，崔宇声，王彬，张冰，崔少光，郭飞，
申请(专利权)人：北京市政建设集团有限责任公司，北京市市政一建设工程有限责任公司，北方工业大学，
类型：新型
国别省市：北京,11