【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及地质探测，尤其涉及一种隧道超前地质预报系统及其超前地质预报方法。
技术介绍
1、地下工程建设，例如隧道、矿井等，必须要掌握或了解地下工程施工前方的地质条件以便于制定合理的施工方案；传统的地质勘查方法，如钻探等，的确可以获取准确的地质信息，但这种方式不仅成本高昂，并且带有一定的盲目性，例如地质是否适合进行钻探、是否会产生破坏等等，基于此产生了对于更有效的地质探测方法的需求；基于这样的背景，地震波超前地质探测技术应运而生；地震学、地质学、信息技术等多个学科的交叉和融合，使得这项技术得以发展并广泛应用于隧道、矿山、水利、城市地下工程等诸多领域。
2、地震波超前地质探测的原理：地震波超前地质探测技术的基本原理是利用地震波在地下介质中传播的特性；地震波在不同的地质介质中传播速度和路径会有所不同；通过激发地震波，然后用地震波探测仪接收并记录地震波在地下的传播情况，包括传播的时间、速度、强度和方向等信息。
3、特别是，当地震波遇到地下界面（例如不同地质层或者断裂带）时，会产生反射和折射，改变传播的路径和速度；通过对这些数据的分析，我们可以推断出地下的地质结构和物性参数，包括地层的厚度、密度、弹性模量等。
4、也就是说，地震波超前地质探测技术是利用地震波在地下的传播特性，通过测量和分析地震波的传播情况，来推断和预测地下的地质状况；这既包括地层的分布和结构，也包括地下的物性参数，如密度、弹性模量等；因此，这是一种非常有效的地质探测方法。
5、传统地震波探测装置通常采用单一的震动方式产生
技术实现思路
1、本专利技术目的在于提供一种隧道超前地质预报系统及其超前地质预报方法，以解决上述问题。
2、本专利技术通过下述技术方案实现：
3、一种隧道超前地质预报系统，包括地震波生成装置、三分量地震波检测传感器以及数据终端，地震波生成装置设置有固定板，固定板之上设置有直线滑轨，滑轨之上设置有滑台，滑台与直线滑轨铰接，滑台之上固定有电机，电机的转轴朝向与直线滑轨朝向相同，并且转轴之上还设置有震动管，震动管与转轴的朝向相同；通过设置固定板固定滑轨，进而固定电机，以及电机之前固定的震动管。
4、震动管设置有外管，外管之内还铰接内管，内管之内还设置有伸缩轴；通过在外管中铰接内管，使内管能够相对于外管旋转，设置伸缩轴则用于调节震动元件的震动角度。
5、伸缩轴与内管之间设置有多个震动元件，伸缩轴通过多个震动元件与内管铰接；通过在伸缩轴和内管之间铰接震动元件，在伸缩轴进行轴向的移动时，内管和伸缩轴之间相对的位置变化带动震动元件的朝向角度变化。
6、震动元件设置有活塞管，电磁铁设置于活塞管之内，电磁铁还连接有弹簧，弹簧连接有金属铁块；通过设置电磁铁、弹簧以及金属铁块，使得电磁铁能够驱动金属铁块撞击活塞管的底部，进而带动震动管的震动。
7、外管前端封闭，外管与内管同轴线，伸缩轴与电机的转轴同轴线连接，伸缩轴与内管同轴线；通过将外管前端封闭，使外管前端能够抵接在震源孔的底部。
8、伸缩轴轴向设置有两个且相同的第一直线槽，两个第一直线槽相对于伸缩轴的轴线对称，轴线两侧的第一直线槽沿轴线方向等距铰接有震动元件，震动元件与第一直线槽铰接并形成第一铰接部，震动元件能够围绕第一铰接部旋转、且旋转面与轴线重合，内管的内壁相对于第一直线槽各设置有一个第二直线槽，第二直线槽与第一直线槽的朝向相同，第一直线槽与对应的第二直线槽的朝向相对，与第一直线槽等距铰接的震动元件另一侧等距铰接于第二直线槽，震动元件与第二直线槽的铰接并形成第二铰接部；通过震动元件与两侧的伸缩轴和内管的铰接设置，使震动元件能够配合伸缩轴的轴向运动，并调整角度。
9、活塞管与第二直线槽铰接形成第二铰接部，活塞管之内还设置的金属铁块能够在活塞管之内滑动，金属铁块在靠近伸缩轴一侧连接弹簧，电磁铁靠近伸缩轴一侧与第一直线槽连接形成第一铰接部，电磁铁能够在活塞管之内滑动；通过活塞管和电磁铁的分别铰接，使在伸缩轴轴向运动调整角度时，两者的径向距离能够自动的适配，防止伸缩轴被震动元件卡死。
10、外管内壁设置有同轴线的环形槽，内管的外壁设置有同轴线的环形片，环形片设置于环形槽之中，环形片能够相对于环形槽转动；通过环形片和环形槽的铰接设置，使内管能够相对于外管转动。
11、一种超前地质预报方法，基于本专利技术所述一种隧道超前地质预报系统，该方法包括以下步骤：
12、步骤一，将三分量地震波检测传感器设置于检测孔中，将地震波生成装置的震动管设置于震源孔中，地震波生成装置的外管底部抵接到震源孔的底部，震源孔的孔壁与外管紧密固定；通过固定外管，使震动管的震动能够有效的传递到震源孔地质当中，并通过设置三分量地震波检测传感器传感地震波在对应地质的反射波数据。
13、步骤二，通过步骤一的地震波生成装置的电机控制内管的的旋转，将多个震动元件设置于竖直面之上，通过伸缩杆将伸缩轴轴向向外拉出，使伸缩轴上侧震动元件和下侧的震动元件相对于水平线保持45度；通过调整角度，使震动管产生特定角度的震动，进而确定震源横波和纵波的比例。
14、步骤三，启动步骤二中地震波生成装置的震动管的上侧震动元件，使上侧的多个震动元件保持同一频率震动，震动元件震动带动内管震动，内管震动带动外管震动，进而带动震源孔地震波生成，位于检测孔中的三分量地震波检测传感器收集对应地震波产生的地震波地质反射波数据，并将数据传输至数据终端存储；数据收集完成后，关闭伸缩轴上侧的震动元件的震动，再启动伸缩轴下侧的震动元件的震动，重复上侧震动元件的数据收集过程收集下侧震动元件产生的地震波地质反射波数据；数据收集完成后，关闭伸缩轴上侧的震动元件的震动，同时启动伸缩轴两侧的震动元件的震动，重复上侧震动元件的数据收集过程收集两侧震动元件同时震动产生的地震波地质反射波数据；数据终端对收集到的三中地震波地质反射数据存储并进行处理分析；通过三次不同角度的锤击，是震动管产生了不同横波和纵波比例的地震波，并通过传感器接受对应数据，最后传递到数据终端处理，丰富了同一探测地质下地震波探测的反射波数据，通过多种数据的分析处理，使本专利技术对地质探测的精确度得到提升。
15、本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
16、1、本专利技术通过震动管设置外管和内管，并且内管和外管进行铰接，使得内管能够相对外管转动，同时，通过环形片和环形槽的铰接设置，使得两者能够很好的传递震动，而不会出现滑动的情况；在内管之中设置有相对于伸缩轴的轴线对称的震动元件，震动元件一端与内管内部铰接，另一端与伸缩轴铰接，伸缩轴进行轴向移动时，带动震动元件的角度发生变化，进而地震波生成装置能够通过内管的转动和伸缩轴的轴向移动距离灵活的控制震动管的震动方向，使本专利技术能够适应复杂的地质结构探测；
17、2、本专利技术通过设置能本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种隧道超前地质预报系统，包括地震波生成装置、三分量地震波检测传感器以及数据终端，其特征在于，地震波生成装置设置有固定板（3），固定板（3）之上设置有直线滑轨（6），滑轨之上设置有滑台（4），滑台（4）与直线滑轨（6）铰接，滑台（4）之上固定有电机（2），电机（2）的转轴朝向与直线滑轨（6）朝向相同，并且转轴之上还设置有震动管（5），震动管（5）与转轴的朝向相同；
2.如权利要求1所述的一种隧道超前地质预报系统，其特征在于，外管（15）前端封闭，外管（15）与内管（16）同轴线，伸缩轴（17）与电机（2）的转轴同轴线连接，伸缩轴（17）与内管（16）同轴线。
3.如权利要求2所述的一种隧道超前地质预报系统，其特征在于，伸缩轴（17）轴向设置有两个且相同的第一直线槽，两个第一直线槽相对于伸缩轴（17）的轴线对称，轴线两侧的第一直线槽沿轴线方向等距铰接有震动元件（18），震动元件（18）与第一直线槽铰接并形成第一铰接部（7），震动元件（18）能够围绕第一铰接部（7）旋转、且旋转面与轴线重合，内管（16）的内壁相对于第一直线槽各设置有一个第二直线槽，第二直线
4.如权利要求3所述的一种隧道超前地质预报系统，其特征在于，活塞管（12）与第二直线槽铰接形成第二铰接部（8），活塞管（12）之内还设置的金属铁块（9）能够在活塞管（12）之内滑动，金属铁块（9）在靠近伸缩轴（17）一侧连接弹簧（10），电磁铁（11）靠近伸缩轴（17）一侧与第一直线槽连接形成第一铰接部（7），电磁铁（11）能够在活塞管（12）之内滑动。
5.如权利要求4所述的一种隧道超前地质预报系统，其特征在于，外管（15）内壁设置有同轴线的环形槽（14），内管（16）的外壁设置有同轴线的环形片（13），环形片（13）设置于环形槽（14）之中，环形片（13）能够相对于环形槽（14）转动。
6.一种超前地质预报方法，基于权利要求5所述的一种隧道超前地质预报系统，其特征在于，该方法包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种隧道超前地质预报系统，包括地震波生成装置、三分量地震波检测传感器以及数据终端，其特征在于，地震波生成装置设置有固定板（3），固定板（3）之上设置有直线滑轨（6），滑轨之上设置有滑台（4），滑台（4）与直线滑轨（6）铰接，滑台（4）之上固定有电机（2），电机（2）的转轴朝向与直线滑轨（6）朝向相同，并且转轴之上还设置有震动管（5），震动管（5）与转轴的朝向相同；
2.如权利要求1所述的一种隧道超前地质预报系统，其特征在于，外管（15）前端封闭，外管（15）与内管（16）同轴线，伸缩轴（17）与电机（2）的转轴同轴线连接，伸缩轴（17）与内管（16）同轴线。
3.如权利要求2所述的一种隧道超前地质预报系统，其特征在于，伸缩轴（17）轴向设置有两个且相同的第一直线槽，两个第一直线槽相对于伸缩轴（17）的轴线对称，轴线两侧的第一直线槽沿轴线方向等距铰接有震动元件（18），震动元件（18）与第一直线槽铰接并形成第一铰接部（7），震动元件（18）能够围绕第一铰接部（7）旋转、且旋转面与轴线重合，内管（16）的内壁相对于第一直线槽...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘毅，苗斌，徐智磊，侯锦，刘泽军，罗良成，徐正宣，张广泽，王栋，陈明浩，邓睿，欧阳吉，强新刚，张敏，陈兵，唐军平，
申请(专利权)人：四川中铁二院环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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