一种基于TRT的隧道施工超前地质预报系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于TRT的隧道施工超前地质预报系统，包括地震波触发装置、地震波数据采集终端、数据接收基站以及数据处理终端；所述地震波触发装置被配置为用于人为生成地震波的触发设备；所述地震波数据采集装置被配置为在施工隧道另一端用于采集、记录并发送地震波信号的多个采集设备；所述数据处理终端设置于非施工现场通过数据接收基站接收多个地震波数据采集装置发送的地震波信号，并对该地震波信号进行数据处理及超前地质预报分析。本方案不需要挖孔和爆破，以笔记本电脑作为数据处理终端，整个系统体积很小、重量轻，非常方便携带；采用无线的连接方式可以提高超前预报的效率和可靠度，系统集成性良好，可以减少潜在的干扰。在的干扰。在的干扰。

【技术实现步骤摘要】
一种基于TRT的隧道施工超前地质预报系统


[0001]本技术涉及地质探测领域，尤其涉及一种基于TRT的隧道施工超前地质预报系统。

技术介绍

[0002]近年来，随着大型基础设施的建设，隧道工程逐渐向着埋深大、里程长的方向发展，存在的地质问题也越来越复杂，穿越的地质单元也越来越多。为了在隧洞施工过程中能够提供及时准确的工程地质资料，预知前方开挖洞段可能存在的地质灾害，对隧洞超前地质预报工作的要求越来越高，不仅要求能够准确提供异常位置的波阻抗信息，而且要能够清楚直观的反映出异常的结构信息。
[0003]地震波反射探测的方法很早就已经在土木工程和采矿作业等许多方面得到利用。当地震波遇到声学阻抗差异界面时会发生反射、透射、折射，声学阻抗的变化通常发生在地质岩层界面或岩体内不连续界面。反射的地震信号被高灵敏地震信号传感器接收，通过反演等方法分析可以了解隧道工作面前方地质体的性质（软弱带、破碎带、断层、含水等），位置及规模。目前国内外应用的地震法超前预报技术（方法）：陆地声纳、负视速度法、HSP水平剖面方法、TSP、TGP、TRT、TST等。
[0004]TRT（True Reflection Tomography）真地震反射成像法是利用岩体中不均匀面的反射地震波进行超前探测的一种地质探测理论，将该理论应用于隧道施工能够极大提高对施工前方不良地质现象的定位精度。因此需要一种结合TRT的隧道施工超前探测方法来对隧道施工的地质环境进行准确的探测。

技术实现思路

[0005]本技术的目的在于，针对上述问题，提出一种基于TRT的隧道施工超前地质预报系统。
[0006]本技术提供一种基于TRT的隧道施工超前地质预报系统，包括地震波触发装置、地震波数据采集终端、数据接收基站以及数据处理终端；所述地震波触发装置被配置为在施工隧道用于人为生成地震波的触发设备；所述地震波数据采集装置被配置为在施工隧道用于采集、记录并发送地震波信号的多个采集设备；所述数据处理终端设置于非施工现场通过数据接收基站接收多个地震波数据采集装置发送的地震波信号，并对该地震波信号进行数据处理及超前地质预报分析。
[0007]进一步的，一种基于TRT的隧道施工超前地质预报系统，所述的地震波触发装置采用铁锤或者任何能够对隧道壁进行锤击产生地震波的设备。
[0008]进一步的，一种基于TRT的隧道施工超前地质预报系统，所述的地震波触发装置进行地震波触发的位置设置为平行于隧道壁且朝隧道掘进方向均匀分布于隧道壁两侧的多个锤击点。
[0009]进一步的，一种基于TRT的隧道施工超前地质预报系统，所述的地震波数据采集终
端包括壳体、设置于壳体内的微控制器以及连接微控制器的无线通信单元和传感器阵列，安设于隧道内，通过微控制器连接的传感器阵列采集经岩体不均匀面反射的地震波生成地震波信号，并通过无线通信单元将该地震波信号进行发送。
[0010]进一步的，一种基于TRT的隧道施工超前地质预报系统，所述的传感器阵列为平行于隧道壁且朝隧道掘进方向设置于隧道壁两侧的传感器组。
[0011]进一步的，一种基于TRT的隧道施工超前地质预报系统，所述的传感器组采用多个均匀分布安设于隧道壁的加速度传感器组成，用于对隧道内的反射地震波进行感知和采集。
[0012]进一步的，一种基于TRT的隧道施工超前地质预报系统，所述的无线通信单元采用WIFI通信模组。
[0013]进一步的，一种基于TRT的隧道施工超前地质预报系统，所述的数据接收基站包括基站壳体以及设置于壳体内的网关设备，所述网关设备用于为数据采集终端与数据处理终端的数据通信提供支撑。
[0014]进一步的，一种基于TRT的隧道施工超前地质预报系统，所述的数据处理终端为高性能个人PC计算机。
[0015]本技术的有益效果：本技术通过在施工隧道内安设多组用于采集地震波信号的地震波数据采集终端，并通过利用铁锤或任何能够对隧道壁进行锤击的地震波触发装置进行地震波信号的生成，通过接收经岩体不均匀面反射的地震波，并通过无线通信模块将该地震波信号发送至数据处理终端进行地震波信号的分析、处理，利用基于TRT的地质超前探测理论获得施工前方不良地质现象的准确信息。该方案不需要挖孔和爆破，以笔记本电脑作为数据处理终端，整个系统体积很小、重量轻，非常方便携带；采用无线的连接方式可以提高超前预报的效率和可靠度，系统集成性良好，可以减少潜在的干扰。
附图说明
[0016]图1是本技术的系统原理结构示意图。
[0017]图2是地震波触发装置与地震波数据采集终端在施工隧道的横断面方向设置示意图。
[0018]图3是地震波触发装置与地震波数据采集终端在施工隧道的掌子面方向设置示意图。
[0019]图4是TRT数据采集终端结构示意图，其中：图4（a）为TRT数据采集终端正视图，图4（b）为TRT数据采集终端左视图，图4（c）为TRT数据采集终端俯视图。
[0020]图5是数据接收基站结构示意图，其中：图5（a）为数据接收基站正视图，图5（b）为数据接收基站左视图，图5（c）为数据接收基站俯视图。
具体实施方式
[0021]为了对本技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本技术的具体实施方式。
[0022]如图1所示，本实施例中，一种基于TRT的隧道施工超前地质预报系统，包括地震波触发装置、地震波数据采集终端、数据接收基站以及数据处理终端；所述地震波触发装置被
配置为在施工隧道用于人为生成地震波的触发设备；所述地震波数据采集装置被配置为在施工隧道用于采集、记录并发送地震波信号的多个采集设备；所述数据处理终端设置于非施工现场通过数据接收基站接收多个地震波数据采集装置发送的地震波信号，并对该地震波信号进行数据处理及超前地质预报分析。
[0023]如图2-3所示，在本实施例中，所述的地震波触发装置采用铁锤或者任何能够对隧道壁进行锤击产生地震波的设备。具体的，所述的地震波触发装置进行地震波触发的位置设置为平行于隧道壁且朝隧道掘进方向均匀分布于隧道壁两侧的六组锤击点，每侧由上及下设置有三组，每组三个锤击点。
[0024]在地质探测预报过程中，地震波信号制造的具体流程为：
[0025]1）：按照图3所示，在A2~A11位置安装具有传感器阵列的数据采集终端，传感器轴向朝向掌子面方向；
[0026]2）：按照图中标记的锤击点，依次锤击32次，通过锤击产生地震波；
[0027]3）：锤击要达到足够的力量，使设备触发成功；
[0028]4）：数据采集终端记录每一次锤击产生的地震波，并上传到数据分析中心；
[0029]5）：用专业软件分析收集到的32份波形文件，然后预报掌子面前方岩层的变化情况，这种岩层的变化预报就叫超前预报；
[0030]如图4所示，在本实施例中，所述的地震波数据采集终端包括壳体、设置于壳体内的微控制器以及连接微控制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于TRT的隧道施工超前地质预报系统，其特征在于，包括地震波触发装置、地震波数据采集终端、数据接收基站以及数据处理终端；所述地震波触发装置被配置为在施工隧道人为生成地震波的触发设备；所述地震波数据采集装置被配置为在施工隧道采集、记录并发送地震波信号的多个采集设备；所述数据处理终端设置于非施工现场通过数据接收基站接收多个地震波数据采集装置发送的地震波信号，并对该地震波信号进行数据处理。2.根据权利要求1所述的一种基于TRT的隧道施工超前地质预报系统，其特征在于，所述的地震波触发装置采用铁锤或者任何能够对隧道壁进行锤击产生地震波的设备。3.根据权利要求2所述的一种基于TRT的隧道施工超前地质预报系统，其特征在于，所述的地震波触发装置进行地震波触发的位置设置为平行于隧道壁且朝隧道掘进方向均匀分布于隧道壁两侧的多个锤击点。4.根据权利要求1所述的一种基于TRT的隧道施工超前地质预报系统，其特征在于，所述的地震波数据采集终端包括壳体、设置于壳体内的微控制器以及连接微控制器的无线通信单元和传感器阵列，安...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹大明，段强，姚思民，
申请(专利权)人：成都畅达通检测技术股份有限公司，
类型：新型
国别省市：