[发明专利]一种基于风枪震源的地质检测方法及系统

说明书

本发明公开一种基于风枪震源的地质检测方法及系统，包括：在距离掌子面一定距离处搭建测网，在测网上设定用于钻孔的测点；获取测点处风枪作为激发震源产生的地震波信号，基于地震波信号采用反演成像模型进行超前地质预报，得到不良地质体定位结果；获取风枪钻进过程的工作参数，基于工作参数采用分类模型得到围岩分级结果；基于不良地质体定位结果和围岩分级结果控制隧道施工进程。利用风枪作为激发震源进行超前地质预报，通过地震波信号对反演成像模型进行反复修正，实现隧道不良地质精细化探测；同时采集风枪钻进过程中的工作参数，基于支持向量机算法实现围岩自动分级，最后根据两方面的地质检测结果有效指导隧道施工。

技术领域

本发明涉及隧道超前探测和围岩分级技术领域，特别是涉及一种基于风枪震源的地质检测方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

目前风枪在钻爆法隧道施工过程中的市场占有率依然遥遥领先，超过70％的隧道使用风枪作为钻孔设备。在进行钻凿炮孔时，常常超过10台风枪同时工作，产生的大量震源信号往往作为噪声信号被剔除，化被动为主动，充分利用这些钻孔震源信号将作为一种新思路服务于隧道施工。隧道超前地质预报是隧道施工的必要环节，科学有效地进行围岩自动分级可以指导隧道开挖和灾害防治方式。传统地质预报方法需单独激发震源，且钻爆法隧道探测时往往需要占用大量的时间(≥1.5h)和空间(≥60m)，严重影响了隧道施工进程。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种基于风枪震源的地质检测方法及系统，利用掌子面钻孔时的风枪作为激发震源进行超前地质预报，通过采集风枪产生的持续、非周期地震波信号对反演成像模型进行反复修正，实现隧道不良地质精细化探测；同时，实时采集风枪钻进过程中的工作参数，基于支持向量机算法实现围岩自动分级，最后根据两方面的地质检测结果有效指导隧道施工。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种基于风枪震源的地质检测方法，包括：

在距离掌子面一定距离处搭建测网，在测网上设定用于钻孔的测点；

获取测点处风枪作为激发震源产生的地震波信号，基于地震波信号采用反演成像模型进行超前地质预报，得到不良地质体定位结果；

获取风枪钻进过程的工作参数，基于工作参数采用分类模型得到围岩分级结果；

基于不良地质体定位结果和围岩分级结果控制隧道施工进程。

第二方面，本发明提供一种基于风枪震源的地质检测系统，包括：

地震波信号采集装置，用于通过设置于风枪上的先导检波器和设置于测网上测点处的三分量检波器采集风枪作为激发震源产生的地震波信号；

风枪状态采集装置，用于采集风枪钻进过程中的工作参数；

处理器，被配置为基于地震波信号采用反演成像模型进行超前地质预报，得到不良地质体定位结果，以及基于工作参数采用分类模型得到围岩分级结果；

控制器，被配置为基于不良地质体定位结果和围岩分级结果控制隧道施工进程。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明充分利用风枪群持续激发的源源不断的地震波信号，反复修正超前地质预报反演模型，实现隧道不良地质精细化探测；通过实时采集风枪钻进过程中的工作参数(转速、扭矩、冲击压力、回转压力等)，基于机器学习中的支持向量机算法深度挖掘钻进参数与围岩状态的关联关系，实现围岩自动分级，从而有效指导隧道施工。

本发明可以在不耽误施工的情况下进行，实现隧道开挖-探测一体化施工。