[实用新型]三维隧道地震超前探测系统

说明书

技术领域

本实用新型属于地球物理勘探中的超前地质预报，具体涉及一种三维隧道地震超前探测系统。

背景技术

现有隧道(巷道)的超前地质预报技术主要包括掌子面素面法、钻探法和地球物理勘探法三类，其中地球物理勘探法由于其成本低、效率高等特点被广泛应用并写入隧道施工相关规范中。在地球物理勘探技术中，地震反射波法由于其场地适应性、探测距离和有效性均能较好满足工程实际需求，成为常规超前地质预报中必不可少的一项工作，地震反射波法超前地质预报技术细分又存在二维和三维勘探技术的区别。

在二维地震反射波法超前地质预报技术中，最常见的为以瑞士安伯格公司研制TSP200和TSP300系列设备为代表的线型观测方法，该类方法被广泛应用于隧道超前地质预报工作中，其物理点全部布置在掌子面后方的左右边墙中。另一类方法是由山东大学与钟世航教授合作研发的隧道极小偏移距地震超前探测技术，该方法在部分隧道施工中也有应用，其物理点按照线性规律布置在掌子面上，实现小偏移距的单点地震反射波勘探，数据采集和处理均较为简单。

在三维地震反射波法超前地质预报技术中，目前只有美国 NSA(national security agency)研发的TRT技术采用三维观测和处理技术；此外，北京市水电物探研究所研制的TST(tunnel seismic tomography)技术数据采集类似于TSP200系列设备技术，但采用二维滤波技术解决了三维波场的识别分离和滤波问题，部分实现了三维勘探效果。目前的三维地震反射波法超前地质预报技术均是在掌子面后方的隧道洞身空间内进行物理点的布置，没有覆盖掌子面区域。

实用新型内容

本实用新型的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种三维隧道地震超前探测系统，有效获取掌子面前方的三维地震反射波数据，并通过数据处理达到分析掌子面前方地质异常的目的。

本实用新型提供了一种三维隧道地震超前探测系统，其特征在于：它包括：布置于隧道掌子面边缘均匀布置多个激发点；布置于掌子面中心的1个激发点；均匀布置于隧道掌子面边缘与中心位置的中点轨迹线上的多个接收点；各激发点与接收点与数字地震仪电连接；数字地震仪与地震数据分析处理器电连接。

所述接收点和激发点均按顺时针方向依次编号，数字地震仪按激发点顺序依次激发信号。

所述地震数据分析处理器包括预处理模块、速度分析模块和深度数据获取模块。

本实用新型公开了一种高密度的三维隧道地震超前探测技术。地震观测装置，包括接收点、激发点和数字地震仪，直接在隧道掌子面全空间三维布置，受隧道侧向的干扰(地表回波等)影响小，使得观测数据的信噪比相对能够得到提高；另一方面，掌子面是距离前方异常最近的隧道空间，完全在掌子面进行测点布置和数据采集，在避免洞身干扰的同时又增强了前方地质异常的信噪比。观测结果在掌子面形成若干个共激发点道集，全面反映掌子面前方的不良地质体的三维形态。在铁路或公路隧道、煤田矿产巷道中的超前地质预报中，相比常用的地震线性观测装置，本实用新型地震观测装置直接在隧道掌子面全空间三维布置，观测结果在掌子面形成多个共激发点道集，全面反映掌子面前方的不良地质体的三维形态。本实用新型操作简单，成果直观，填补了隧道掌子面范围内作业的三维地震波法技术空白。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图；

图2是掌子面测点布置示意图

图3是共激发点道集空间位置图；

图4是本实用新型使用流程图；

其中，1-掌子面边缘，2-掌子面中心，S1-S7为激发点，R1-R12 为接收点。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明，便于清楚地了解本实用新型，但它们不对本实用新型构成限定。

如图1所示，本实用新型提供了一种三维隧道地震超前探测系统，其特征在于：它包括：布置于隧道掌子面边缘均匀布置多个激发点；布置于掌子面中心的1个激发点；均匀布置于隧道掌子面边缘与中心位置的中点轨迹线上的多个接收点；各激发点与接收点与数字地震仪电连接；数字地震仪与地震数据分析处理器电连接。

所述接收点和激发点均按顺时针方向依次编号，数字地震仪按激发点顺序依次激发信号。

所述地震数据分析处理器包括预处理模块、速度分析模块和深度数据获取模块。

如图4所示，本实用新型的使用流程包括以下步骤：