[发明专利]一种盾构法施工超前地质预报方法以及系统

说明书

本发明涉及盾构隧道施工超前地质预报领域，公开一种盾构隧道施工过程中超前地质预报方法以及系统。该方法通过在预设位置及方向多位置采集盾构机施工过程中本身机械震动产生的地震波在遇到反射界面形成的反射波和透射波，形成地震数据文件，并采用盾构机移动状态下震动信号数据，然后进行数据整合处理解析，从而形成反映盾构机施工前方地质情况的图像并输出显示。该系统可持续实时采集信号，并不需要在盾构机刀盘位置安装设备，与现有方法相比，消除了安装设备的局限性，能有效提高探测精度及探测距离。

技术领域

本发明涉及一种盾构法施工超前地质预报方法以及系统。

背景技术

隧道掘进机施工方法有一定的特殊性和复杂性，这给其超前地质预报带来了巨大的难题。具体表现在掘进机占据了隧道掌子面后方的大部分空间，施工前方场地很小，且前方的刀盘转动需要保持一定的压力，因此掌子面后方的边墙基本不具备安置超前预报探测激发装置及传感器的条件，这对预报技术、方法和装置排列会带来一定的困难。对于地震法而言，机械开挖的震动较大，影响也大；对于电磁类方法而言，干扰电流和机器本身金属感应影响较大，同时电磁类装置也很难在掌子面上排布和操作。由于以上探测上的困难，所以传统钻爆法施工中可用的TSP，TRT，TST等技术方法均无法展开实施,但是掘进机施工对地质状况又非常敏感，在施工过程中经常遇到的不良地质体，如特殊土层、流沙、飘石等灾害源在隧道施工扰动下都有可能诱发突泥突水，塌方等严重的地质灾害，直接影响掘进机正常的掘进工作，甚至可能危及施工人员的生命安全。因此，如何探测掘进机前方的地质条件这一难题成为人们关注的焦点，如何解决这个难题也成为了一个重要的课题。

目前，国内外很多学者在不断的探索努力下，研究出了几种适合掘进机施工环境的超前预报方法，如ISIS主动源地震超前探测技术，利用气锤产生较强的重复脉冲信号，通过安置在隧道边墙上的三分量接收器接收地震记录，从而实现隧道地震主动源超前探测；BEAM技术，将探测仪器、传感器与TBM一体化，进行自动探测，但其在定位精度，探测距离，分辨率方面存在很大问题；TBM搭载三维聚焦激电，通过在TBM上搭载三维聚焦激电的设计思路，但目前仍未有实际应用；TBM施工隧道跨孔雷达探测，是对TBM本身搭载的超前地质钻机的拓展与补充，利用已有钻孔实施跨孔地质雷达成像探测，可较好的探测。这些探测方法都注重探测仪器、传感器与掘进机的集成和一体化，因此也受掘进机本身机械结构限制而存在极大的局限性。

发明内容

本发明的目的在于解决上述的技术问题而提供一种盾构法施工超前地质预报方法以及系统，解决民现有掘进机施工过程中探测方法需要在掘进机刀盘上安装探测装置的局限性，以及探测精度低，探测距离近等问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种盾构法施工超前地质预报方法，包括以下步骤：

在预设位置及方位实时接收盾构机在施工过程中自身机械震动产生的地震波在遇到反射界面后形成的反射波和透射波，形成地震标准数据文件；

实时采集盾构机在施工过程中工作移动状态下的震动信号数据；

对所述地震标准数据文件以及震动信号数据进行数据处理解析，形成盾构机施工前方地质情况的图像并输出显示。

所述图像为一维图像、二维图像或三维图像。

所述对所述地震标准数据文件进行数据处理解析的方法包括反褶积、滤波、动校正、静校正、叠加、偏移中的一种或几种，并根据分析处理后的数据生成所述图像并输出显示。

本发明的目的还在于提供一种盾构法施工超前地质预报系统，包括

地震标准数据文件形成单元，用于在预设位置及方位实时接收盾构机在施工过程中自身机械震动产生的地震波在遇到反射界面后形成的反射波和透射波，形成地震标准数据文件；

震动信号采集单元，用于实时采集盾构机在施工过程中工作移动状态下的震动信号数据；