CN109342757A - 一种隧道掘进进尺的自动采集装置和方法 - Google Patents

一种隧道掘进进尺的自动采集装置和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109342757A
CN109342757A CN201811136305.XA CN201811136305A CN109342757A CN 109342757 A CN109342757 A CN 109342757A CN 201811136305 A CN201811136305 A CN 201811136305A CN 109342757 A CN109342757 A CN 109342757A
Authority
CN
China
Prior art keywords
time
shock
wave
tunnel
accelerometer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201811136305.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN109342757B (zh
Inventor
方勇
黄磊
姚志刚
周健
陶力铭
王宇皓
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southwest Jiaotong University
Original Assignee
Southwest Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southwest Jiaotong University filed Critical Southwest Jiaotong University
Publication of CN109342757A publication Critical patent/CN109342757A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109342757B publication Critical patent/CN109342757B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S11/00—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation
    • G01S11/14—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using ultrasonic, sonic, or infrasonic waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/02—Devices characterised by the use of mechanical means
    • G01P3/12—Devices characterised by the use of mechanical means by making use of a system excited by impact
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • E21D9/003—Arrangement of measuring or indicating devices for use during driving of tunnels, e.g. for guiding machines
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P21/00—Testing or calibrating of apparatus or devices covered by the preceding groups
    • G01P21/02—Testing or calibrating of apparatus or devices covered by the preceding groups of speedometers

Abstract

本发明公开了一种隧道掘进进尺的自动采集装置和方法，包括冲击波检测仪、加速度计、计算模块；在隧道洞口两侧边墙部位安装第一、第二冲击波检测仪，并在同一位置围岩内安装第一、第二加速度计；第一、第二冲击波检测仪用于记录空气中第一个冲击波信号到达时间，第一、第二加速度计用于记录围岩中第一个振动波信号到达时间；计算模块根据冲击波在空气中传播速度v1和振动波在围岩中的传播速度v2以及两次信号的时间差Δt，计算掌子面(3)到洞口的距离L，即隧道掘进进尺。本发明适用于所有采用爆破法施工的山岭隧道，能够实时监控隧道掘进进尺，是实现隧道施工远程实时监控的重要一环，特别是在长大隧道施工中效益更加显著。

Description

一种隧道掘进进尺的自动采集装置和方法
技术领域
本发明涉及一种隧道掘进进尺的自动采集装置和方法，属于隧道工程技术领域。
背景技术
目前，随着我国交通基础设施的大力发展，隧道工程数量不断增加，特别是西部山区规划了大量的隧道工程，其中有相当部分为长大隧道。在隧道施工过程中，隧道内部情况通常只能通过进入隧道观察、现场测量得到，这就需要技术人员及各方监督人员频繁进入隧道。而在长大隧道中，人员通勤所需时间长，增加通风需求，增大通勤成本。
随着隧道内远程监控技术的发展，以及对人工成本和人员安全的考虑，依靠传统的人工测量隧道掘进进尺已经不能很好地适应目前施工的要求，因此非常有必要发明一种隧道掘进进尺的自动采集方法，来配合其他远程监控措施共同使用以达到在隧道外进行监控的目的。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术缺点，提供一种隧道掘进进尺的自动采集方法，即采用一种新的技术手段实时监控隧道施工进度，以减少技术人员及各方监督人员进入隧道次数，节省时间，提高效率。
一种隧道掘进进尺的自动采集装置，包括冲击波检测仪、加速度计、计算模块；在隧道洞口两侧边墙部位安装第一、第二冲击波检测仪，并在同一位置围岩内安装第一、第二加速度计；第一、第二冲击波检测仪用于记录空气中第一个冲击波信号到达时间，第一、第二加速度计用于记录围岩中第一个振动波信号到达时间；计算模块根据第一个冲击波信号到达第一冲击波检测仪的时间和第一个振动波信号到达第一加速度计的时间，计算第一时间差，根据第一个冲击波信号到达第二冲击波检测仪的时间和第一个振动波信号到达第二加速度计的时间，计算第二时间差，计算第一时间差、第二时间差的平均值；计算模块根据冲击波在空气中传播速度v1和振动波在围岩中的传播速度v2以及两次信号的时间差Δt，计算掌子面(3)到洞口的距离L，即隧道掘进进尺。
隧道掘进进尺自动采集方法，包括如下步骤：
1)在隧道洞口两侧边墙部位安装第一、第二冲击波检测仪，并在同一位置围岩内安装第一、第二加速度计；
2)在一次爆破后，根据第一个冲击波信号到达第一冲击波检测仪的时间和第一个振动波信号到达第一加速度计的时间，计算第一时间差，根据第一个冲击波信号到达第二冲击波检测仪的时间和第一个振动波信号到达第二加速度计的时间，计算第二时间差，计算第一时间差、第二时间差的平均值Δt；
3)根据冲击波在空气中传播速度v1和振动波在围岩中的传播速度v2以及两次信号的时间差Δt，计算掌子面(3)到洞口的距离L，即隧道掘进进尺；计算公式如下：
即：
所述的自动采集方法，隧道每掘进1000米对振动波在围岩中的传播速度v2进行一次标定，之后的进尺采集在标定的基础上进行，计算每次爆破后的掘进进尺。
本发明的效益是：
1.隧道外远程自动采集掘进进尺，实时监控隧道施工进度；
2.除振动波速标定外不用进行人工测量，减少人员进入隧道的次数，节省人力物力同时也保证人员的安全及隧道内畅通；
本发明适用于所有采用爆破法施工的山岭隧道，能够实时监控隧道掘进进尺，是实现隧道施工远程实时监控的重要一环，特别是在长大隧道施工中效益更加显著。
附图说明
图1是隧道掘进进尺自动采集系统俯视图。
图中，1、冲击波检测仪；2、加速度计；3、掌子面；4、冲击波；5、振动波，6、围岩，7、二衬。
图2是隧道掘进进尺自动采集系统所在断面的剖面图。
图中，1、冲击波检测仪；2、加速度计；6、围岩；7、二衬。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。
在隧道掘进进尺的自动采集过程中，如图1及图2所示，一种隧道掘进进尺的自动采集方法，含有以下步骤：
步骤1)、为使冲击波检测仪安装在气流稳定处，在隧道洞口两侧边墙部位安装冲击波检测仪(1)，并在同一位置围岩表面安装加速度计(2)，形成两套检测仪；
步骤2)、在一次爆破后，通过冲击波检测仪记录空气中第一个冲击波信号到达时间，通过加速度计记录围岩中第一个振动波信号到达时间，计算两套检测仪两者时间差的平均值Δt；
步骤3)、根据冲击波在空气中传播速度v1和振动波在围岩中的传播速度v2，以及两次信号的时间差Δt，计算掌子面(3)到洞口的距离，即隧道掘进进尺L。计算公式如下：
即：
步骤4)、隧道每掘进1000米对振动波在围岩中的传播速度v2进行标定。
每次爆破掘进进尺自动采集，使隧道外远程同步得到隧道掘进进尺，从而更加方便了解施工进度，达到实时监控的目的。另外，除标定外不用专门进行人工测量，减少人员进入隧道的次数，提高隧道施工安全同时节省人力物力。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种隧道掘进进尺的自动采集装置，其特征在于，包括冲击波检测仪、加速度计、计算模块；在隧道洞口两侧边墙部位安装第一、第二冲击波检测仪，并在同一位置围岩内安装第一、第二加速度计；第一、第二冲击波检测仪用于记录空气中第一个冲击波信号到达时间，第一、第二加速度计用于记录围岩中第一个振动波信号到达时间；计算模块根据第一个冲击波信号到达第一冲击波检测仪的时间和第一个振动波信号到达第一加速度计的时间，计算第一时间差，根据第一个冲击波信号到达第二冲击波检测仪的时间和第一个振动波信号到达第二加速度计的时间，计算第二时间差，计算第一时间差、第二时间差的平均值；计算模块根据冲击波在空气中传播速度v1和振动波在围岩中的传播速度v2以及两次信号的时间差Δt，计算掌子面(3)到洞口的距离L，即隧道掘进进尺。
2.根据权利要求1所述的自动采集装置的自动采集方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)在隧道洞口两侧边墙部位安装第一、第二冲击波检测仪，并在同一位置围岩内安装第一、第二加速度计；
2)在一次爆破后，根据第一个冲击波信号到达第一冲击波检测仪的时间和第一个振动波信号到达第一加速度计的时间，计算第一时间差，根据第一个冲击波信号到达第二冲击波检测仪的时间和第一个振动波信号到达第二加速度计的时间，计算第二时间差，计算第一时间差、第二时间差的平均值Δt；
3)根据冲击波在空气中传播速度v1和振动波在围岩中的传播速度v2以及两次信号的时间差Δt，计算掌子面(3)到洞口的距离L，即隧道掘进进尺；计算公式如下：
即：
3.根据权利要求2所述的自动采集方法，其特征在于，隧道每掘进1000米对振动波在围岩中的传播速度v2进行一次标定，之后的进尺采集在标定的基础上进行，计算每次爆破后的掘进进尺。
CN201811136305.XA 2017-11-02 2018-09-27 一种隧道掘进进尺的自动采集装置和方法 Expired - Fee Related CN109342757B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711060824.8A CN107678017A (zh) 2017-11-02 2017-11-02 一种隧道掘进进尺的自动采集装置和方法
CN2017110608248 2017-11-02

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109342757A true CN109342757A (zh) 2019-02-15
CN109342757B CN109342757B (zh) 2019-10-18

Family

ID=61145415

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711060824.8A Pending CN107678017A (zh) 2017-11-02 2017-11-02 一种隧道掘进进尺的自动采集装置和方法
CN201811136305.XA Expired - Fee Related CN109342757B (zh) 2017-11-02 2018-09-27 一种隧道掘进进尺的自动采集装置和方法

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711060824.8A Pending CN107678017A (zh) 2017-11-02 2017-11-02 一种隧道掘进进尺的自动采集装置和方法

Country Status (1)

Country Link
CN (2) CN107678017A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110005469A (zh) * 2019-03-25 2019-07-12 四川隧唐科技股份有限公司 隧道施工监控方法、装置及系统
CN113552629A (zh) * 2021-07-21 2021-10-26 长安大学 一种隧道围岩纵波速度确定方法、装置和计算机设备

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115406321A (zh) * 2022-09-26 2022-11-29 三峡大学 一种基于空气冲击波的电子雷管拒爆识别方法

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1137834A (ja) * 1997-07-18 1999-02-12 Shimizu Corp トンネル切羽弾性波速度測定法
CN201993469U (zh) * 2011-04-23 2011-09-28 中铁二十局集团第二工程有限公司 隧道施工用超前地质预报系统
CN102495434A (zh) * 2011-11-25 2012-06-13 成都畅达通地下工程科技发展有限公司 地下工程超前地质预报的方法
CN102830422A (zh) * 2012-08-10 2012-12-19 中国建筑第四工程局有限公司 隧道超前监测方法及系统
CN102955004A (zh) * 2012-10-31 2013-03-06 同济大学 一种基于波速测定的地铁隧道管片服役性能检测方法
CN103217703A (zh) * 2013-04-11 2013-07-24 中国科学院武汉岩土力学研究所 一种以掌子面放炮为震源的隧道超前地质预报方法及装置
CN103742156A (zh) * 2014-01-13 2014-04-23 中国科学院武汉岩土力学研究所 深埋硬岩隧道贯通前相向改单向掘进时机与方式确定方法
CN104111479A (zh) * 2014-07-17 2014-10-22 河北煤炭科学研究院 一种煤矿井下随掘槽波地震超前探测方法
CN105510959A (zh) * 2015-11-30 2016-04-20 山东康威通信技术股份有限公司 一种隧道的振源类型识别方法及振源位置定位方法
CN105974465A (zh) * 2016-06-08 2016-09-28 山东大学 隧道三维地震波超前探测空间观测系统与方法
CN106382121A (zh) * 2016-12-05 2017-02-08 中交第三航务工程局有限公司 一种地铁隧道盾构掘进的测量方法
CN106483196A (zh) * 2016-09-14 2017-03-08 杭州杭浙检测科技有限公司 一种隧道围岩弹性波测试方法
CN107165678A (zh) * 2017-07-11 2017-09-15 北京市政建设集团有限责任公司 一种深埋地下供水管线的爆破振动监测方法

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1137834A (ja) * 1997-07-18 1999-02-12 Shimizu Corp トンネル切羽弾性波速度測定法
CN201993469U (zh) * 2011-04-23 2011-09-28 中铁二十局集团第二工程有限公司 隧道施工用超前地质预报系统
CN102495434A (zh) * 2011-11-25 2012-06-13 成都畅达通地下工程科技发展有限公司 地下工程超前地质预报的方法
CN102830422A (zh) * 2012-08-10 2012-12-19 中国建筑第四工程局有限公司 隧道超前监测方法及系统
CN102955004A (zh) * 2012-10-31 2013-03-06 同济大学 一种基于波速测定的地铁隧道管片服役性能检测方法
CN103217703A (zh) * 2013-04-11 2013-07-24 中国科学院武汉岩土力学研究所 一种以掌子面放炮为震源的隧道超前地质预报方法及装置
CN103742156A (zh) * 2014-01-13 2014-04-23 中国科学院武汉岩土力学研究所 深埋硬岩隧道贯通前相向改单向掘进时机与方式确定方法
CN104111479A (zh) * 2014-07-17 2014-10-22 河北煤炭科学研究院 一种煤矿井下随掘槽波地震超前探测方法
CN105510959A (zh) * 2015-11-30 2016-04-20 山东康威通信技术股份有限公司 一种隧道的振源类型识别方法及振源位置定位方法
CN105974465A (zh) * 2016-06-08 2016-09-28 山东大学 隧道三维地震波超前探测空间观测系统与方法
CN106483196A (zh) * 2016-09-14 2017-03-08 杭州杭浙检测科技有限公司 一种隧道围岩弹性波测试方法
CN106382121A (zh) * 2016-12-05 2017-02-08 中交第三航务工程局有限公司 一种地铁隧道盾构掘进的测量方法
CN107165678A (zh) * 2017-07-11 2017-09-15 北京市政建设集团有限责任公司 一种深埋地下供水管线的爆破振动监测方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
苟彪等: "对秦岭隧道Ⅱ线平导掘进的合理循环进尺及合理掘进速度的探讨", 《世界隧道》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110005469A (zh) * 2019-03-25 2019-07-12 四川隧唐科技股份有限公司 隧道施工监控方法、装置及系统
CN113552629A (zh) * 2021-07-21 2021-10-26 长安大学 一种隧道围岩纵波速度确定方法、装置和计算机设备

Also Published As

Publication number Publication date
CN109342757B (zh) 2019-10-18
CN107678017A (zh) 2018-02-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109342757B (zh) 一种隧道掘进进尺的自动采集装置和方法
CN103737589B (zh) 岩体工程无线遥控综合测孔机器人
CN105545325B (zh) 类矩形盾构同步注浆可视化模拟试验系统及方法
CN106224007A (zh) 隧道施工安全监测预警管理系统
CN202300529U (zh) 深埋长隧洞tbm掘进过程中微震监测传感器布置结构
CN106291661B (zh) 采场微震连续监测智能预警仪及其预警方法
CN101458069A (zh) 隧道围岩变形监测方法及其监测系统
CN103744112B (zh) 一种隧道微震监测传感器布置及与数据采集仪连接方法
CN110705917A (zh) 一种施工现场应用的机器人监理系统
CN106437843B (zh) 一种基于微震监测的煤矿底板导水通道识别方法
CN103726851B (zh) 一种降低深埋隧道穿越断层区域岩爆风险的开挖方法
CN103996269A (zh) 无线数据采集控制系统
CN106150554A (zh) 一种基于地层施工的电气通信检测预警系统
CN108845589A (zh) 基于无人机的古建筑区域防雷方法及系统
CN110939873A (zh) 一种基于柔性管道机器人的供水管道漏点检测系统及方法
CN103969680A (zh) 一种微震传感器保护装置及安装方法
CN108005726A (zh) 一种矿山安全生产管理系统
CN109239775B (zh) 矿产资源被盗采追踪定位方法
CN105353348B (zh) 一种用于定位煤矿井下移动目标的系统及方法
CN208183704U (zh) 隧道洞口边坡施工阶段的安全预警系统
CN103777235B (zh) 一种分层开挖深埋硬岩隧道微震监测传感器布置方法
WO2014118540A2 (en) A sensor device with a tilt meter, wireless communication facility and magnetic fixing
CN107869985A (zh) 一种隧道掘进进尺自动监测装置及方法
CN214427614U (zh) 一种基于bim的基坑周边管线与锚索碰撞检测的辅助装置
US20230128787A1 (en) Automatic microseismic monitoring-intelligent rockburst early warning integrated system and method for tunnel boring machine (tbm)-based construction

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20191018

Termination date: 20210927