[发明专利]一种异常地质探测解析方法及系统

说明书

本发明公开一种异常地质探测解析装置、方法及系统。装置包括：掘进参数采集装置、激振波传感器、岩屑图像采集装置、系统主机；掘进参数采集装置安装于驾驶室，用于采集掘进参数，并将掘进参数输出到系统主机；激振波传感器安装于隧道壁，用于采集掘进过程中产生的激振波，并将激振波信号输出到系统主机；岩屑图像采集装置安装于刀盘后方出渣口处的皮带的上方，用于拍摄出渣口处的皮带上的岩屑图像，并将岩屑图像输出到系统主机；系统主机根据掘进参数、激振波信号和岩屑图像对地质类型进行分类并分析异常地质的信息参数。本发明提供的异常地质探测解析装置、方法及系统，可以有效提高探测精度。

技术领域

本发明涉及隧道挖掘技术领域，特别是涉及一种异常地质探测解析装置、方法及系统。

背景技术

随着深长岩石隧道建设的不断发展，全断面岩石掘进机(Full Face Rock TunnelBoring Machine，TBM)得到越来越多的应用。众多工程实践表明，由于地层条件的复杂性和TBM对地质条件变化的敏感性，TBM在掘进过程中不可避免地会受到异常地质的严重影响，易引发卡机甚至机毁人亡等重大事故。为避免TBM施工过程中地质灾害和安全事故的发生，最有效的解决方法就是采用超前地质探测技术提前查明工作面前方异常地质情况，预先制定合理的处置措施和施工预案。

现有的超前地质探测技术主要包括：隧道随钻地震超前探测技术、主动源地震超前探测技术、水平地震波断面探测技术。然而隧道随钻地震超前探测技术采用刀具破岩激发的声波信号频带较宽且频率复杂，有效波的识别难度大，导致探测精确度不高；主动源地震超前探测技术未采用有效的三维空间观测方式，导致异常地质的空间定位效果差，从而使探测精确度不高；水平地震波断面探测技术利用刀盘切割岩石所产生的声波信号作为激发信号，因声波形式与观测方法简单，声波反演评价方法复杂，导致探测精确度不高。可见，现有的超前地质探测技术普遍存在探测精度低的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种异常地质探测解析装置、方法及系统，可以有效提高探测精度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种异常地质探测解析装置，用于全断面岩石掘进机。该装置包括：掘进参数采集装置、激振波传感器、岩屑图像采集装置、系统主机；

所述掘进参数采集装置安装于所述全断面岩石掘进机的驾驶室，用于采集所述全断面岩石掘进机的掘进参数，并将所述掘进参数输出到所述系统主机；所述激振波传感器安装于隧道壁，用于采集所述全断面岩石掘进机在掘进过程中产生的激振波，并将激振波信号输出到所述系统主机；所述激振波为刀盘在切割岩石的过程中，与岩石相互作用产生的振动波；所述岩屑图像采集装置安装于所述刀盘后方出渣口处的皮带的上方，用于拍摄所述出渣口处的皮带上的岩屑图像，并将所述岩屑图像输出到所述系统主机；

所述系统主机根据所述掘进参数、所述激振波信号和所述岩屑图像对地质类型进行分类并分析异常地质的信息参数。

可选的，所述激振波传感器包括三分量检波器、固定装置；所述三分量检波器用于检测激振波，所述固定装置用于将所述三分量检波器固定在隧道壁上；

所述三分量检波器内置三个相互垂直的速度传感器，用于检测相互垂直的三个方向上的振动速度；每个所述速度传感器的输出信号均通过无线发射装置发送到所述系统主机；所述三分量检波器的外壳上固定连接有一万向球；

所述固定装置包括锚杆接头、连接壳体；所述连接壳体为由两个截面为半圆的外壳紧密贴合形成的圆柱壳体；两个所述外壳通过螺栓紧密贴合在一起；所述万向球和所述锚杆接头分别嵌在所述连接壳体的两端。

可选的，所述激振波传感器还包括信道控制装置；所述信道控制装置用于当所述激振波传感器的位置发生变化时，对应调整所述激振波信号的传输信道。