[发明专利]一种基于隧道开挖爆破信号的超前地质预报装置及方法

说明书

本发明提供一种基于隧道开挖爆破信号的超前地质预报装置及方法，基于隧道开挖爆破信号的超前地质预报装置包括：在隧道施工掌子面上设置爆破炮点；在隧道施工掌子面前方的隧道拱壁上可拆卸安装数据采集设备；在数据采集设备和隧道施工掌子面之间的位置，且位于隧道拱壁上可拆卸安装数据采集前置端。优点为：通过在掌子面前方的固定位置安装数据采集前置端，再通过数据采集前置端和数据采集设备的通信，实现了对数据采集设备开始采集振动数据的触发，因此，不需要使激发装置有线连接触发装置，从而方便施工；直接借助施工过程中的爆破信号作为震源，可获取大量的爆破信号，有利于后续进行超前地质预报。

技术领域

本发明属于隧道超前地质预报探测技术领域，具体涉及一种基于隧道开挖爆破信号的超前地质预报装置及方法。

背景技术

在国家扩大内需，加大基础设施建设的政策指导下，各类新建隧道在全国各地如雨后春笋般纷纷动工。而在勘查设计阶段不可能准确得到隧道洞身范围内的工程地质、水文地质情况。因而在隧道施工过程中经常会遇到断层、破碎带、软弱地层、岩溶等不良地质情况，如果在隧道施工开挖时不能准确地预测到这些不良地质体，不仅存在塌方、突水突泥等潜在危险，而且严重影响隧道施工进度。因而，针对隧道施工过程中可能遇到的不良地质体进行及时准确地超前预报，可以采取有效方法进行防护，大幅度降低工程费用、确保施工安全并消除工程安全隐患。

地震反射法是工程物探中常用的方法之一，是目前国内外隧道超前地质预报采用的主要方法。在国内铁路、公路和水利水电领域的隧道工程施工中，主要使用的是TSP超前地质预报系统进行探测，并结合地质调查和地质雷达等方法进行综合评价，取得了较好的效果。

现有的TSP超前地质预报系统，主要采用的方式为：在隧道掌子面处采用激发装置进行激发，从而产生地震信号；激发装置需要同时有线连接一个触发装置，该触发装置与布置于隧道拱壁上的地震信号采集终端有线连接，因此，当激发装置产生地震信号时，通过触发装置及时通知地震信号采集终端进行地震信号的采集，保证地震信号采集终端采集到初至波，而初至波在超前地质预报分析中具有重要的分析价值。

上述TSP超前地质预报系统，主要存在以下不足：(1)激发装置需要有线连接一个触发装置，从而不方便激发装置产生地震信号，具有操作不方便的不足。(2)触发装置需要有线连接地震信号采集终端，具有布线繁琐的问题。(3)上述的有线连接方式，易妨碍施工，影响现场施工进度。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种基于隧道开挖爆破信号的超前地质预报装置及方法，可有效解决上述问题。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种基于隧道开挖爆破信号的超前地质预报装置，在隧道施工掌子面上设置爆破炮点(1)；在隧道施工掌子面前方的隧道拱壁上可拆卸安装数据采集设备(2)；在数据采集设备(2)和隧道施工掌子面之间的位置，且位于隧道拱壁上可拆卸安装数据采集前置端(6)；在隧道内布置无线传输模块(8)；在隧道外部且靠近隧道入口位置安装网关(10)；

所述数据采集前置端(6)与所述数据采集设备(2)无线通信连接；所述数据采集前置端(6)通过所述无线传输模块(8)与所述网关(10)无线通信连接；所述网关(10)与远程的后台处理平台(11)有线连接。

优选的，所述数据采集设备(2)的数量为3个，分别布置于两侧拱腰及拱顶位置。

优选的，所述数据采集设备(2)包括固定板(4)和三分量无线数据采集终端(5)；所述三分量无线数据采集终端(5)设置于所述固定板(4)的正面，所述固定板(4)的背面紧靠隧道拱壁(3)；所述三分量无线数据采集终端(5)和所述固定板(4)通过紧固螺栓固定到隧道拱壁(3)上面。

优选的，所述数据采集前置端(6)距离隧道施工掌子面的距离为10米。