CN203287537U

CN203287537U - 基于地震负视速度法的铁路隧道超前地质预报系统

Info

Publication number: CN203287537U
Application number: CN2013203726618U
Authority: CN
Inventors: 周传刚; 刘义立; 任高峰; 李文广; 李晓燕; 朱朋刚; 王世军; 王欢
Original assignee: China Railway 20th Bureau Group Corp
Current assignee: China Railway 20th Bureau Group Corp
Priority date: 2013-06-27
Filing date: 2013-06-27
Publication date: 2013-11-13
Anticipated expiration: 2023-06-27

Abstract

本实用新型公开了一种基于地震负视速度法的铁路隧道超前地质预报系统，包括多个震源、对各震源所发出的直达波与直达波经岩石发射后的发射波同时进行接收的检波器、与检波器相接的数据采集器和与数据采集器相接的数据处理器；震源包括炸药包和引爆装置；多个震源均布设在已开挖完成的隧道洞内，隧道洞的左侧壁或右侧壁上开有多个分别供多个震源安装的炮孔，多个震源由前至后布设在同一直线上；隧道洞侧壁上开有供检波器安装的接收孔，接收孔与多个炮孔布设在所述隧道洞的同一侧壁上，接收孔与多个炮孔布设在同一直线上。本实用新型结构简单、设计合理且安装布设方便、使用效果好，超前地质预测的准确性较高，能对掌子面前方地质进行准确判断。

Description

基于地震负视速度法的铁路隧道超前地质预报系统

技术领域

本实用新型属于隧道施工超前地质预报技术领域，尤其是涉及一种基于地震负视速度法的铁路隧道超前地质预报系统。

背景技术

开挖前对地质情况进行了解，对于隧道建设有着十分重要的作用。通过超前预报，及时发现异常情况，预报掌子面前方不良地质体的位置、产状及其围岩结构的完整性与含水的可能性，为正确选择开挖断面、支护设计参数和优化施工方案提供依据，并为预防隧道涌水、突泥、突气等可能形成的灾害性事故及时提供信息，使工程单位提前做好施工准备，保证施工安全，同时还可节约大量资金。目前，在隧道施工期间采用的超前地质预报方法主要分为常规地质法和物探法两大类，其中物探法包括弹性波法、电磁波反射法（也称地质雷达探测）、红外探测、高分辨直流电法等，弹性波法包括地震波发射法、水平声波剖面法、地震负视速度法和陆地声纳法等。

地震负视速度法的原理是利用地震波在不均匀地层中产生的反射波特征，来预报隧道掌子面前方及周围区域的地质情况。实际使用过程中，为获取“负视速度”，震源应在预报目的体的远端，接收点间距采用小道间距，多道接收。现如今，隧道施工过程中采用地震负视速度法进行超前地质预报没有一个统一、规范的标高控制方法可遵循，如当炮孔深度不够或者炮孔因位置设计不合理被岩石压埋后，造成数据采集时上述炮孔所对应的地震反射波在隧道围岩中传播的能量减少，从而对数据采集质量造成较大程度地不良影响。综上，目前采用地震负视速度法进行超前地质预报施工时不可避免地存在施工操作比较随意、不规范、预测的准确性较低、不能对掌子面前方地质进行准确判断等诸多问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于地震负视速度法的铁路隧道超前地质预报系统，其结构简单、设计合理且安装布设方便、使用效果好，超前地质预测的准确性较高，能对掌子面前方地质进行准确判断。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种基于地震负视速度法的铁路隧道超前地质预报系统，其特征在于：包括多个震源、对各震源所发出的直达波与所述直达波经岩石发射后的发射波同时进行接收的检波器、与所述检波器相接的数据采集器和与数据采集器相接的数据处理器；所述震源包括炸药包和对所述炸药包进行引爆的引爆装置，所述引爆装置安装在所述炸药包上；多个所述震源均布设在所施工隧道中已开挖完成的隧道洞内，所述隧道洞的左侧壁或右侧壁上对应开有多个分别供多个所述震源安装的炮孔，且多个所述震源由前至后布设在同一直线上，前后相邻两个所述炮孔之间的间距为0.8m～2m；多个所述炮孔中位于最前端的炮孔为前端炮孔，多个所述炮孔中位于最后端的炮孔为后端炮孔，所述前端炮孔与所述后端炮孔之间的间距d1=20m～40m；多个所述炮孔与所述隧道洞底部的距离均相同，且多个所述炮孔与所述隧道洞底部的距离h=0.8m～1.2m；所述隧道洞的侧壁上开有供检波器安装的接收孔，所述接收孔与多个所述炮孔布设在所述隧道洞的同一侧壁上，所述接收孔布设在多个所述炮孔的后侧且其与多个所述炮孔布设在同一直线上；所述接收孔与所述后端炮孔之间的间距d2=12m～20m；多个所述炮孔的深度为0.9m～1.8m，所述接收孔的深度大于多个所述炮孔的深度，且所述接收孔的深度为1.6m～2m。

上述基于地震负视速度法的铁路隧道超前地质预报系统，其特征是：所述前端炮孔与所施工隧道的掌子面之间的间距为0.8m～2m。

上述基于地震负视速度法的铁路隧道超前地质预报系统，其特征是：所述检波器为三分量检波器，所述数据采集器为多道分析仪。

上述基于地震负视速度法的铁路隧道超前地质预报系统，其特征是：所述隧道洞呈水平向布设；多个所述炮孔呈均匀布设。

上述基于地震负视速度法的铁路隧道超前地质预报系统，其特征是：多个所述炮孔的数量为20个～25个。

上述基于地震负视速度法的铁路隧道超前地质预报系统，其特征是：所述前端炮孔与所述后端炮孔之间的间距d1=22m～35m，所述接收孔与所述后端炮孔之间的间距d2=16m～20m。

上述基于地震负视速度法的铁路隧道超前地质预报系统，其特征是：多个所述炮孔与所述隧道洞底部的距离h=1m，前后相邻两个所述炮孔之间的间距为1.5m。

上述基于地震负视速度法的铁路隧道超前地质预报系统，其特征是：多个所述炮孔的深度均相同。

上述基于地震负视速度法的铁路隧道超前地质预报系统，其特征是：多个所述炮孔的深度均为1.2m，所述接收孔的深度为1.7m。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、结构简单且设计合理，投入成本较低。

2、安装布设方便、操作简易且实现方便。

3、使用效果好，通过对各炮孔与接收孔的布设位置和深度进行统一限定，能简便、准确且快速完成隧道超前地质预报过程，并且预报结果准确性高，能有效解决现有地震负视速度法进行超前地质预报施工时存在的施工操作比较随意、不规范、预测的准确性较低、不能对掌子面前方地质进行准确判断等诸多问题。

综上所述，本实用新型结构简单、设计合理且安装布设方便、使用效果好，超前地质预测的准确性较高，能对掌子面前方地质进行准确判断。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型隧道洞纵剖面上炮孔与接收孔的布设位置示意图。

图2为本实用新型隧道洞横剖面上炮孔与接收孔的布设位置示意图。

图3为本实用新型的电路原理框图。

附图标记说明:

1—炮孔； 2—检波器； 3—数据采集器；

4—数据处理器； 5—掌子面； 6—接收孔；

7—隧道洞； 7-1—左侧壁； 7-2—右侧壁。

具体实施方式

如图1、图2及图3所示，本实用新型包括多个震源、对各震源所发出的直达波与所述直达波经岩石发射后的发射波同时进行接收的检波器2、与所述检波器2相接的数据采集器3和与数据采集器3相接的数据处理器4。所述震源包括炸药包和对所述炸药包进行引爆的引爆装置，所述引爆装置安装在所述炸药包上。多个所述震源均布设在所施工隧道中已开挖完成的隧道洞7内，所述隧道洞7的左侧壁7-1或右侧壁7-2上对应开有多个分别供多个所述震源安装的炮孔1，且多个所述震源由前至后布设在同一直线上，前后相邻两个所述炮孔1之间的间距为0.8m～2m。多个所述炮孔1中位于最前端的炮孔1为前端炮孔，多个所述炮孔1中位于最后端的炮孔1为后端炮孔，所述前端炮孔与所述后端炮孔之间的间距d1=20m～40m。多个所述炮孔1与所述隧道洞7底部的距离均相同，且多个所述炮孔1与所述隧道洞7底部的距离h=0.8m～1.2m。所述隧道洞7的侧壁上开有供检波器2安装的接收孔6，所述接收孔6与多个所述炮孔1布设在所述隧道洞7的同一侧壁上，所述接收孔6布设在多个所述炮孔1的后侧且其与多个所述炮孔1布设在同一直线上。所述接收孔6与所述后端炮孔之间的间距d2=12m～20m。多个所述炮孔1的深度为0.9m～1.8m，所述接收孔6的深度大于多个所述炮孔1的深度，且所述接收孔6的深度为1.6m～2m。

本实施例中，所述检波器2为三分量检波器，所述数据采集器3为多道分析仪。

实际施工时，所述前端炮孔1与所施工隧道的掌子面5之间的间距为0.8m～2m。

本实施例中，多个所述炮孔1与所述接收孔6均布设在所述隧道洞7的右侧壁7-2上。

本实施例中，所述隧道洞7呈水平向布设。多个所述炮孔1呈均匀布设。实际施工时，所述隧道洞7也可以呈倾斜向布设。

多个所述炮孔1的数量为20个～25个。本实施例中，多个所述炮孔1的数量为21个。实际施工时，可以根据具体需要，对多个所述炮孔1的数量进行相应调整。

本实施例中，多个所述炮孔1与所述隧道洞7底部的距离h=1m，前后相邻两个所述炮孔1之间的间距为1.5m。多个所述炮孔1的深度均相同。并且，多个所述炮孔1的深度均为1.2m，所述接收孔6的深度为1.7m。

实际施工时，可以根据具体需要，多个所述炮孔1与所述隧道洞7底部的距离、前后相邻两个所述炮孔1之间的间距、接收孔6的深度和多个所述炮孔1的深度进行相应调整。

实际施工过程中，所述前端炮孔与所述后端炮孔之间的间距d1=22m～35m，所述接收孔6与所述后端炮孔之间的间距d2=16m～20m。

本实施例中，所述前端炮孔与所述后端炮孔之间的间距d1=30m，所述接收孔6与所述后端炮孔之间的间距d2=20m。实际施工时，可以根据具体需要，对所述前端炮孔与所述后端炮孔之间的间距d1和所述接收孔6与所述后端炮孔之间的间距d2的取值大小进行相应调整。

本实施例中，所述引爆装置为雷管。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims

1.一种基于地震负视速度法的铁路隧道超前地质预报系统，其特征在于：包括多个震源、对各震源所发出的直达波与所述直达波经岩石发射后的发射波同时进行接收的检波器（2）、与所述检波器（2）相接的数据采集器（3）和与数据采集器（3）相接的数据处理器（4）；所述震源包括炸药包和对所述炸药包进行引爆的引爆装置，所述引爆装置安装在所述炸药包上；多个所述震源均布设在所施工隧道中已开挖完成的隧道洞（7）内，所述隧道洞（7）的左侧壁（7-1）或右侧壁（7-2）上对应开有多个分别供多个所述震源安装的炮孔（1），且多个所述震源由前至后布设在同一直线上，前后相邻两个所述炮孔（1）之间的间距为0.8m～2m；多个所述炮孔（1）中位于最前端的炮孔（1）为前端炮孔，多个所述炮孔（1）中位于最后端的炮孔（1）为后端炮孔，所述前端炮孔与所述后端炮孔之间的间距d1=20m～40m；多个所述炮孔（1）与所述隧道洞（7）底部的距离均相同，且多个所述炮孔（1）与所述隧道洞（7）底部的距离h=0.8m～1.2m；所述隧道洞（7）的侧壁上开有供检波器（2）安装的接收孔（6），所述接收孔（6）与多个所述炮孔（1）布设在所述隧道洞（7）的同一侧壁上，所述接收孔（6）布设在多个所述炮孔（1）的后侧且其与多个所述炮孔（1）布设在同一直线上；所述接收孔（6）与所述后端炮孔之间的间距d2=12m～20m；多个所述炮孔（1）的深度为0.9m～1.8m，所述接收孔（6）的深度大于多个所述炮孔（1）的深度，且所述接收孔（6）的深度为1.6m～2m。

2.按照权利要求1所述的基于地震负视速度法的铁路隧道超前地质预报系统，其特征在于：所述前端炮孔与所施工隧道的掌子面（5）之间的间距为0.8m～2m。

3.按照权利要求1或2所述的基于地震负视速度法的铁路隧道超前地质预报系统，其特征在于：所述检波器（2）为三分量检波器，所述数据采集器（3）为多道分析仪。

4.按照权利要求1或2所述的基于地震负视速度法的铁路隧道超前地质预报系统，其特征在于：所述隧道洞（7）呈水平向布设；多个所述炮孔（1）呈均匀布设。

5.按照权利要求4所述的基于地震负视速度法的铁路隧道超前地质预报系统，其特征在于：多个所述炮孔（1）的数量为20个～25个。

6.按照权利要求4所述的基于地震负视速度法的铁路隧道超前地质预报系统，其特征在于：所述前端炮孔与所述后端炮孔之间的间距d1=22m～35m，所述接收孔（6）与所述后端炮孔之间的间距d2=16m～20m。

7.按照权利要求4所述的基于地震负视速度法的铁路隧道超前地质预报系统，其特征在于：多个所述炮孔（1）与所述隧道洞（7）底部的距离h=1m，前后相邻两个所述炮孔（1）之间的间距为1.5m。

8.按照权利要求4所述的基于地震负视速度法的铁路隧道超前地质预报系统，其特征在于：多个所述炮孔（1）的深度均相同。

9.按照权利要求8所述的基于地震负视速度法的铁路隧道超前地质预报系统，其特征在于：多个所述炮孔（1）的深度均为1.2m，所述接收孔（6）的深度为1.7m。