一种隧道三维超前地质预报数据采集系统技术方案

本申请的技术方案提供了一种隧道三维超前地质预报数据采集系统，包括：炮点，位于隧道掌子面两侧的第一边墙和第二边墙上，与隧道掌子面之间存在有第一预设距离；多个炮点在第一边墙上呈阵列排布，且多个炮点在第二边墙上呈阵列式排布；检波点，位于隧道的内侧壁，多个检波点在与隧道的横截面平行的方向上形成检波点排布环，距离隧道掌子面最近的检波点排布环和距离隧道掌子面最远的炮点之间存在第二预设距离；不同的检波点排布环与隧道掌子面之间的距离不同；炮点激发模组，用于激发炮点产生振动波；数据采集模组，与检波点对应设置，用于检测炮点被激发产生的振动波，采集检波点的振动信号。动信号。动信号。

【技术实现步骤摘要】
一种隧道三维超前地质预报数据采集系统


[0001]本技术实施例涉及测量
，尤其涉及一种超前地质预报数据采集系统。

技术介绍

[0002]在隧道施工过程中，超前地质预报是一种采用地质、物探和其它勘探手段分析和预测掌子面前方工程地质、水文地质和不良地质体情况的地质勘察系统。常用的系统包括利用地质素描法、超前钻探法、超前导坑法或物探法的系统，其中利用物探法的系统是进行超前地质预报的主要系统，这些系统均需要在隧道的掌子面或隧周采用一定的观测方式进行数据采集，而后进行数据分析达到超前地质预报的目的。

技术实现思路

[0003]本技术实施例提供一种超前地质预报的数据采集系统。
[0004]本公开实施例第一方面提供一种超前地质预报的数据采集系统，包括：炮点，位于隧道掌子面两侧的第一边墙和第二边墙上，与所述隧道掌子面之间存在有第一预设距离；其中，多个所述炮点在所述第一边墙上呈阵列排布，且多个所述炮点在所述第二边墙上呈阵列式排布；检波点，位于隧道的内侧壁，多个所述检波点在与隧道的横截面平行的方向上形成检波点排布环，距离所述隧道掌子面最近的所述检波点排布环和距离所述隧道掌子面最远的所述炮点之间存在第二预设距离；其中，不同的所述检波点排布环与所述隧道掌子面之间的距离不同；炮点激发模组，用于激发所述炮点产生振动波；数据采集模组，与所述检波点对应设置，用于检测所述炮点被激发产生的振动波，采集所述检波点的振动信号。
[0005]在一个实施例中，所述数据采集系统还包括：数据处理器，与所述数据采集模组连接，用于根据所述数据采集模组采集的振动信号，确定所述检波点的位移信息；以及，将所述位移信息进行转换，得到预设格式的数据。
[0006]在一个实施例中，所述数据采集系统还包括：预报结果生成平台，与所述数据处理器连接，用于根据所述预设格式的数据，生成预报结果。
[0007]在一个实施例中，隧道内排布有N个所述检波点排布环，N的表达式为： N＝(L
‑
7)/5+1
[0008]其中，L为隧道掌子面与仰拱之间的距离。
[0009]在一个实施例中，每个所述检波点排布环至少排布有4个所述检波点，其中，所述检波点排布环对应的隧道顶部、隧道底部、所述第一边墙和所述第二边墙上分别至少排布有1个所述检波点；相邻的所述检波点排布环中排布的所述检波点，错开排布。
[0010]在一个实施例中，与隧道掌子面相邻的所述炮点与隧道掌子面之间存在所述第一预设距离，所述第一预设距离包括1米至10米中的任一距离。
[0011]在一个实施例中，所述炮点呈X行和Y列的形式排布在所述第一边墙和所述第二边墙上，行间距为R，列间距为K；其中，所述X和Y分别包括2至10 中的任一数值，所述R和K分别
包括0.5至10米中的任一距离。
[0012]在一个实施例中，所述第二预设距离为10米至50米中的任一距离。
[0013]在一个实施例中，所述数据采集模组包括：多通道激光测振模组，所述通道与所述检波点一一对应，各通道所发射的激光照射至与所述通道对应的所述检波点。
[0014]在一个实施例中，所述炮点激发模组包括敲击设备，与所述炮点的位置对应。
[0015]本公开实施例的系统中的炮点，位于隧道掌子面两侧的第一边墙和第二边墙上，与隧道掌子面之间存在有第一预设距离；其中，多个所述炮点分别在第一边墙和第二边墙上呈阵列式排布。检波点位于隧道的内侧壁，多个检波点在与隧道的横截面平行的方向上形成检波点排布环，距离隧道掌子面最近的检波点排布环和距离隧道掌子面最远的炮点之间存在第二预设距离；不同的检波点排布环与隧道掌子面之间的距离不同。炮点激发模组用于激发炮点产生振动波；数据采集模组与检波点对应设置，用于检测炮点被激发产生的振动波，采集检波点的振动信号。
[0016]通过在隧道掌子面两侧的边墙上呈阵列式排布炮点，以及在隧道的内侧壁排布检波点，并且检波点在隧道的内侧壁与隧道的横截面平行的方向上形成检波点排布环。这样就实现了在隧道的内侧壁的多个面上排布检波点，例如在隧道的顶部、底部和两侧的边墙上都可以排布检波点，从而可以采集隧道的多个位置振动信号，并且隧道的顶部、底部和两侧的边墙上排布的检波点在整体上呈立体排布，具有良好的空间属性，可以更好的便于对隧道掌子面前方的地质异常进行预报，进而提高了预报的准确度。
[0017]另外，本方案在排布好检波点后，通过数据采集模组在隧道内与检波点对应设置即可采集检波点的振动信号，例如通过激光测振仪等发射激光至检波点即可采集检波点的振动信号，操作简单，信号采集效率较高。本方案中不需要使用传统的检波器，减少了传统的接触式检波器需要固定在相应的位置，与相应的位置紧密贴合才能有效的采集振动信号，导致的耦合难度较高的问题。同时，也减少了在实际应用中隧道顶部和底部不便于布置传统的接触式检波器，导致布置繁琐，效率低下的问题。
附图说明
[0018]图1为本公开实施例提供的一种超前地质预报数据采集系统的结构示意图；
[0019]图2为本公开实施例提供的一种检波点排布环中检波点的排布位置示意图；
[0020]图3为本公开实施例提供的一种炮点的排布示意图；
[0021]图4为本公开实施例提供的一种采集的各个检波点的振动信号的示意图；
[0022]图5为本公开实施例提供的一种预报结果的示意图。
具体实施方式
[0023]以下结合说明书附图及具体实施例对本技术的技术方案做进一步的详细阐述。
[0024]通常情况下，由于隧道的施工环境、人员配置、工序协调等问题异常复杂，在超前地质预报的数据采集时，多以二维数据采集为主。通过该方式采集数据，对隧道掌子面前方的异常位置识别不够精准，容易受到隧道掌子面后方或浅埋隧道地表反射波的干扰，影响对掌子面前方异常的确定。
[0025]通常的数据采集设备均采用传统的接触式检波器，接触式检波器与接收点位置要紧密贴合固定，其耦合要求高。由于隧道底部多为渣土，基本难以有效布置接触式检波器，而隧道拱顶需要移动施工台架、挖机等设备辅助施工，在顶部排布接触式检波器的实施难度大。因此通常情况下会在隧道的边墙布置检波器，而且缺少隧道底部和拱顶的检波器，检波器布置不均匀，这样不能有效采集全空间的振动信号，严重影响不同维度的数据质量，影响超前地质预报的准确性。
[0026]参考图1，为本方案的实施例提供的一种超前地质预报的数据采集系统的结构示意图，该系统包括：
[0027]炮点1，位于隧道掌子面2两侧的第一边墙3和第二边墙4上，与隧道掌子面2之间存在有第一预设距离；其中，多个炮点1在第一边墙3上呈阵列排布，且多个炮点在第二边墙4上呈阵列式排布。
[0028]检波点5，位于隧道的内侧壁，多个检波点5在与隧道的横截面6平行的方向上形成检波点排布环，距离隧道掌子面2最近的检波点排布环和距离隧道掌子面2最远的炮点1之间存在第二预设距离；其中，不同的检波点排布环与隧道掌子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超前地质预报数据采集系统，其特征在于，包括：炮点，位于隧道掌子面两侧的第一边墙和第二边墙上，与所述隧道掌子面之间存在有第一预设距离；其中，多个所述炮点在所述第一边墙上呈阵列排布，且多个所述炮点在所述第二边墙上呈阵列式排布；检波点，位于隧道的内侧壁，多个所述检波点在与隧道的横截面平行的方向上形成检波点排布环，距离所述隧道掌子面最近的所述检波点排布环和距离所述隧道掌子面最远的所述炮点之间存在第二预设距离；其中，不同的所述检波点排布环与所述隧道掌子面之间的距离不同；炮点激发模组，用于激发所述炮点产生振动波；数据采集模组，与所述检波点对应设置，用于检测所述炮点被激发产生的振动波，采集所述检波点的振动信号。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据采集系统还包括：数据处理器，与所述数据采集模组连接，用于根据所述数据采集模组采集的振动信号，确定所述检波点的位移信息；以及，将所述位移信息进行转换，得到预设格式的数据。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述数据采集系统还包括：预报结果生成平台，与所述数据处理器连接，用于根据所述预设格式的数据，生成预报结果。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，隧道内排布有N个所述检波点排布环，N的表达式为：...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡盛，张邦，刘铁，化希瑞，吕小宁，刘铁华，李凯，陈洪杰，刘伟，雷理，赵威，
申请(专利权)人：中铁第四勘察设计院集团有限公司，
类型：新型
国别省市：