[发明专利]一种超前孔探测三维地质预报系统及方法

说明书

本发明涉及隧道超前地质预报技术领域，尤其涉及一种超前孔探测三维地质预报系统及方法。包括：探测器装置、数据采集系统、数据分析系统；探测器装置包括探测器外壳、探测器前进轮、驱动装置；数据采集系统包括电磁波发射器、电磁波接收器、信号存储器、集成电路板；数据分析系统包括终端设备，终端设备内部储存有地质信号数据库。本发明通过运用了电磁波发射和采集，以及大数据地质信号数据库建立三维地质预报系统，工序简单，易于操作，能较为准确地掌握隧道掌子面后围岩地质灾害情况，有效解决隧道超前孔探测地技术存在的痛点，有效推动超前孔探测技术的发展，减少隧道掘进中地质灾害的发生，适用性能好。

技术领域

本发明涉及隧道超前地质预报技术领域，尤其涉及一种超前孔探测三维地质预报系统及方法。

背景技术

在隧道建设掘进过程中，由于隧道围岩地质情况比较复杂，前期地质勘探并不能详细了解整个山体的地质情况，经常发生不可预测的地质灾害，例如涌水、突水、塌方以及岩溶塌陷等，不仅会造成巨大的财产损失，甚至会有人员伤亡，造成严重社会影响。超前地质预报是指在隧道开挖时，对掌子面前方及其周边的围岩与地层情况做出超前预报，力图在施工前掌握前方的岩土体结构、性质、状态、以及地下水、瓦斯等的赋存情况地址信息的一种手段。

现有技术中，对于地质超前预报常使用机械钻探在掌子面固定位置钻探特征孔，以此为判断围岩情况的依据，另外，也有使用电法、电磁波法、地质雷达法、折射波法、高密度电法等新型探测手段，但是都是在掌子面外部使用，探测设备并没有进入到掌子面内部，并且获得的探测数据都需要经过校准、调试才能使用，反应的地质情况准确度未知,隧道掘进过程中地质灾害引发的安全事故仍时有发生。

发明内容

本发明的目的是提供一种超前孔探测三维地质预报系统及方法,旨在解决隧道掘进施工中，掌子面后可能存在围岩地质灾害未知的情况，使用现有探测预报技术不能完全准确的呈现围岩地质情况，仍旧存在发生地质灾害的风险。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种超前孔探测三维地质预报系统，包括：探测器装置、数据采集系统、数据分析系统；

所述探测器装置包括探测器外壳、探测器前进轮、驱动装置；

所述数据采集系统包括电磁波发射器、电磁波接收器、信号存储器、集成电路板；

所述集成电路板固定安装于所述探测器外壳内部，所述电磁波发射器、电磁波接收器、信号存储器均集成在所述集成电路板上；

所述数据分析系统包括终端设备，所述终端设备内部储存有地质信号数据库。

进一步优选的，还包括一电源，所述电源与所述驱动装置连接。

进一步优选的，所述探测器前进轮至少包括四对，每对两个，分别安装在探测器外壳的顶部、底部的两端。

进一步优选的，所述驱动装置为一电机，并经过齿轮组和传动轴带动探测器前进轮转动。

进一步优选的，所述探测器装置与所述终端设备通过utp双绞线连接。

一种超前孔探测三维地质预报方法，包括以下步骤：

第一步，建立地质信号数据库：

收集不同种类岩石在电磁波下的信号反馈数据，建立地质信号数据库，并存储在终端设备内部；

第二步，钻取需要探测长度的超前孔；

第三步，组装并调试设备：

将utp双绞线将终端设备与探测器装置相接，并且将探测器装置与电源连接，通过驱动装置驱动探测器前进轮转动，使探测器装置在超前孔内向前移动。

第四步，数据采集与传输：

通过电磁波发射器并通过电磁波接收器接收电磁波，储存在信号存储器中，并经utp双绞线传输给终端设备；

第五步，数据分析：