隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)儀

Tunnel Seismic Profiling
TSP205地質(zhì)超前預(yù)報(bào)儀

隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)儀簡(jiǎn)介

隧道屬于地下建筑工程，其圍巖地質(zhì)情況復(fù)雜多變，可能會(huì)遇到斷層破碎帶、巖溶、松散地層、軟土地層等不良地質(zhì)體。如何準(zhǔn)確地了解掌子面前方不良地質(zhì)情況成為迫切需要解決的問題。通過地質(zhì)超前探測(cè)，可以查明掌子面前方的地質(zhì)構(gòu)造、圍巖性狀、結(jié)構(gòu)面發(fā)育特征，溶洞、斷層、各類破碎帶以及巖體含水情況，以便及時(shí)、合理地提前安排施工進(jìn)度，修正施工方案，采取有效的對(duì)策和施工方法，避免塌方、涌(突)水(泥)、巖爆等災(zāi)害，確保施工安全，加快施工進(jìn)度，保證工程質(zhì)量，降低建設(shè)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

 針對(duì)隧道地質(zhì)超前工作的需要和隧道施工的特點(diǎn)，采用在隧道洞壁布置一排的風(fēng)鉆孔，在孔中激發(fā)、接受,不占用掌子面。不影響施工，預(yù)報(bào)距離大。特別適合在地質(zhì)條件復(fù)雜地段隧道開挖中的坍塌、冒頂、涌水等地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報(bào)。因而可在公路、鐵路和水電工程的地下隧道施工中廣泛應(yīng)用。

TSP205地質(zhì)超前預(yù)報(bào)儀預(yù)報(bào)原理及原理圖

采用的是地震波反射原理。地震波在隧道掌子面后方一定范圍內(nèi)的鉆孔中用小量藥物激發(fā)產(chǎn)生并在巖石中以球面波形式向四周傳播。當(dāng)?shù)卣鸩ㄓ龅綆r石物性界面（即波阻抗差異界面，例如斷層、巖石破碎帶和巖性變化等）時(shí)，一部分地震信反射回來，一部分信透射進(jìn)入前方介質(zhì)。反射地震信將被高靈敏度的三分量傳感器接收，轉(zhuǎn)換成電信并放大。三分量地震接收器在計(jì)算機(jī)的監(jiān)控下采集這些震源所發(fā)出地震波沿隧道前方及四周區(qū)域傳播而遭遇不良地質(zhì)體（如地層層面、節(jié)理面，特別是斷層破碎帶界面和溶洞、暗河等）會(huì)產(chǎn)生反射波,這些反射波的傳播速度、延遲時(shí)間，波形、強(qiáng)度和方向是與相應(yīng)的不良地質(zhì)體的性質(zhì)和分布狀況緊密相關(guān)的。通過反射時(shí)間與地震傳播速度的換算就可以將反射界面的位置、與隧道軸線的夾角以及與掌子面的距離確定下來，同時(shí)還可以將隧道中存在的巖性變化帶的位置方便地探測(cè)出來，故而能提供一種的隧道掌子面前方地質(zhì)信息。反射信的強(qiáng)弱與反射界面兩側(cè)的巖性有很大關(guān)系，反射界面兩側(cè)的巖性差異越大，反射回來的信越強(qiáng)，預(yù)報(bào)的范圍也就更大。

  儀器特點(diǎn):

1、TSP205地質(zhì)超前預(yù)報(bào)儀具有24個(gè)寬頻帶高精度采集通道,可同時(shí)布置8個(gè)速度型三分量傳感器或加速度型三分量傳感器接收,可采用共接收點(diǎn)水平地震反射法,也可采用多道接收的共反射點(diǎn)水平地震反射法,還可根據(jù)隧道施工的特殊性及施工方的特殊要求, 單點(diǎn)反射法、地震反射層析成象(True Reflection Tonography)等預(yù)報(bào)方法,方便、靈活；
    2、儀器頻帶寬度寬，為 0.1Hz ～ 10KHz，可適應(yīng)在硬巖、軟巖、松散地層中進(jìn)行地質(zhì)預(yù)報(bào)；預(yù)報(bào)距離：軟巖100 - 150 米， 硬巖200-300米；

3、由于在數(shù)據(jù)處理過程中增加了反射波幅頻特性分析方法,進(jìn)一步提高超前預(yù)報(bào)解釋精度；

4、由于采用遙爆等探測(cè)技術(shù),可以在施工不間斷的情況下(如TBM施工)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)前方巖體完整性,為隧道超前預(yù)報(bào)技術(shù)提供新的研究思路；     

5 、配置三分量速度型傳感器及加速度型三分量傳感器接收,兩種傳感器用于不同巖性的隧道探測(cè),其中加速度三分量傳感器的頻帶寬度高,主要用于硬巖和巖溶等細(xì)小構(gòu)造超前探測(cè)；而速度型三分量傳感器由于其頻帶相對(duì)低,可以獲得較長(zhǎng)探測(cè)距離.通常速度型傳感器探測(cè)距離100~150米, 而加速度型傳感器探測(cè)距離可達(dá)200-300米.

6、儀器除采用傳統(tǒng)的線控同步外,還可采用無線電同步和GPS同步,為其他探測(cè)方法,如井地觀測(cè)系統(tǒng)、井間地震CT等方法提供了硬件支持；

7、儀器主機(jī)采用超小型設(shè)計(jì)、重量輕(整套配置可由一人攜帶)，內(nèi)置鋰電池充滿后主機(jī)可連續(xù)工作10小時(shí)以上,實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)處理于一體,方便了測(cè)試工作人員.靈敏度高、指向性強(qiáng)；

8、采用1.5-2米孔內(nèi)接收,可避免面波等干擾波干擾；

9、自動(dòng)完成信的采集、處理和成果展示；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)裝有正演模擬系統(tǒng)，以便在進(jìn)行野外布置觀測(cè)系統(tǒng)前根據(jù)前期勘測(cè)資料，利用有限差分法進(jìn)行波場(chǎng)數(shù)值模擬了解彈性波場(chǎng)的特征，進(jìn)而合理的布設(shè)觀測(cè)系統(tǒng)以大程度的獲得縱波和橫波信息，從而提高預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性和預(yù)報(bào)距離；

10、儀器儀器采用全封閉防潮防靜電設(shè)施，適用隧道的惡劣環(huán)境。

主機(jī)參數(shù)：

一、主機(jī)技術(shù)指標(biāo)：

1.三分量輸入通道數(shù)：6道(加速度、速度型任選) 、24道(一發(fā)多收方式)

2.采樣率：25us ～ 10ms

3.頻率范：0.5Hz ～ 10K Hz高頻通道

4.A／D轉(zhuǎn)換：ΔΣ24bit      

運(yùn)算精度：32 bit    折合噪聲 1μV,，RFI，(當(dāng)采樣率為2.0ms)

5.道間抑制：144 dB

6.顯示器：9吋(16.9),1024×600

7.處理器：In (R)  Atom  N270  CPU：1.6GHZ，內(nèi)存 ：1G  ，硬盤 ：160G

8.道間抑制比：100 dB

9.同步方式：有線脈沖、GPS授時(shí)同步（選配）、GFSK無線電同步（選配）

10.內(nèi)置鋰電池容量：7.44／17.6AH

11.體積：320×180×90mm

12.使用溫度 ：-20～+60℃