CN211786147U - 一种隧道地震波超前地质探测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种隧道地震波超前地质探测系统，属于隧道工程建设领域，包括激发系统、采集系统和主控系统，激发系统用于产生地震波信号，采集系统用于采集地震波信号，主控系统用于接收并分析激发系统产生的地震波信号和采集系统所采集的地震波信号；激发系统包括对称设置在隧道两侧边墙上的多个激发信号源，还包括与主控系统连接的感应装置，感应装置用于将激发信号源产生的地震波信号传递给主控系统；采集系统包括对称设置在隧道内壁上的多个检波器，且每个检波器均与主控系统电连接。本实用新型具有便于提高检测信号稳定性，提高检测精度的效果。

Description

一种隧道地震波超前地质探测系统

技术领域

本实用新型涉及隧道工程建设的技术领域，尤其是涉及一种隧道地震波超前地质探测系统。

背景技术

隧道超前地质探测是指利用钻探和现代物探等手段，探测隧道、隧洞、地下厂房等地下工程的岩土体开挖面前方的地质情况，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、地应力情况等地质信息，为进一步的施工提供指导，以避免施工及运营过程中发生涌水、瓦斯突出、岩爆、大变形等等地质灾害，保证施工的安全和顺利进行；其大致原理就是在靠近隧道掌子面的位置设置激发器产生地震波信号，再利用检波器来接收地震波在岩层中传播后反射和折射的信号，并将信号传递给后台系统进行分析，从而推断岩层性质、结构和集合位置等参数。

现有的授权公告号为CN201993469U的中国专利公开了一种道施工用超前地质预报系统，包括多个炮孔、分别布设在多个炮孔内的多个激发震源、接收器孔、安装在接收器孔内的地震波接收器、与地震波接收器相接的地震波检波器和对所采集地震波信号进行处理的数据分析处理系统；多个炮孔的结构尺寸和布设高度均相同，多个炮孔呈均匀布设且炮孔孔深为1.5±0.1m，炮孔由内至外逐渐向上倾斜且倾斜角度为5°～10°；接收器孔孔深不大于2m，接收器孔由内至外逐渐向下倾斜且倾斜角度为10°～20°。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：在使用该预报系统时，布置好炮孔和接收器孔，再利用激发震源产生地震波信号，利用地震波检波器采集信号，利用数据分析处理系统对采集信号进行分析即可，但是由于激发震源为单边设置，地震波检波器布置数量少，在使用过程中会出现检测信号不稳定问题，并且数据分析处理系统仅能接收采集的地震波信号，检测较为不准确。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种便于提高检测信号稳定性的隧道地震波超前地质探测系统。

本实用新型的上述实用新型目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种隧道地震波超前地质探测系统，包括激发系统、采集系统和主控系统，所述激发系统用于产生地震波信号，所述采集系统用于采集地震波信号，所述主控系统用于接收并分析激发系统产生的地震波信号和采集系统所采集的地震波信号；

所述激发系统包括对称设置在隧道两侧边墙上的多个激发信号源，还包括与主控系统连接的感应装置，所述感应装置用于将激发信号源产生的地震波信号传递给主控系统；

所述采集系统包括对称设置在隧道内壁上的多个检波器，且每个所述检波器均与主控系统电连接。

通过采用上述技术方案，在进行隧道超前地质探测时，工作人员首先在隧道内壁上安装由多个检波器组成的采集系统，并将检波器与主控系统相连，随后工作人员在隧道两侧边墙的位置对称设置多个激发信号源，并设置对应的感应装置与主控系统相连，随后工作人员利用激发信号源产生地震波信号，激发信号源产生的地震波信号通过感应装置传递给主控系统，而检波器则可以采集到在岩层中传播并反射和折射后的地震波信号，并将这部分信号传递给主控系统，主控系统对这两类地震波信号进行分析对比显示，从而实现隧道地质的探测，通过在隧道两侧对称布置激发信号源，同时对称设置多个检波器，使得整个主控系统接收的检测信号更加稳定，同时利用感应装置接收激发信号源产生的地震波信号，检测更加准确，使得人们通过对比更好地推断出隧道岩层的性质。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述采集系统位于隧道内靠近隧道掌子面的位置，所述激发系统位于采集系统远离隧道掌子面的一侧。

通过采用上述技术方案，隧道掌子面的位置较为危险，将采集系统安装于靠近隧道掌子面的位置，而将激发信号源设置在远离隧道掌子面的位置，减小了激发信号源产生地震波信号时对隧道掌子面产生的影响，提高了工作人员的安全性。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述激发信号源单层布设在隧道边墙上，所述激发信号源的高度为0.8-1.2m。

通过采用上述技术方案，激发信号源单层布置可以在保证产生地震波信号的同时，进一步减小激发信号源本身对隧道稳定性造成的影响。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：每侧所述激发信号源的数量为5个，所述激发信号源沿隧道长度方向均匀间隔设置，所述感应装置的数量与激发信号源的数量相同。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：沿隧道长度方向的相邻两个所述激发信号源之间的间距为2m以上。

通过采用上述技术方案，将激发信号源的间距设置为2m以上，可以减小相邻激发信号源产生地震波信号时互相产生的干扰。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述检波器在隧道的每侧边墙上设置有两层，第一层检波器的高度为0.3m-0.7m，第二层检波器的高度为1.3m-1.7m。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：每层所述检波器的数量为3个。

综上所述，本实用新型包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过在隧道两侧边墙对称设置多个激发信号源，同时在隧道内壁上对称设置多个检波器，使得激发系统和采集系统的布置更加合理，同时使得激发系统可以在整个隧道产生地震波信号，而检波器则可以更完整的采集传播后的地震波信号，从而使得检测信号更加稳定，使得整个探测系统的使用更加方便，而感应装置可以将激发信号源产生的地震波信号传递给主控系统，提高了隧道岩层分析的准确性；

2.通过将采集系统置于靠近隧道掌子面的位置，而将激发系统置于远离隧道掌子面的位置，减少了激发信号源产生地震波信号时对隧道掌子面造成的影响，从而提高了工作人员进行探测时的安全性。

附图说明

图1是本实用新型实施例一的整体结构示意图。

图2是本实用新型实施例一用于展示激发信号源位置的结构示意图。

图3是本实用新型实施例一用于展示检波器位置的结构示意图。

图4是本实用新型实施例二用于展示检波器位置的结构示意图。

图5是本实用新型实施例三用于展示检波器位置的结构示意图。

图中，1、激发系统；11、激发信号源；2、采集系统；21、检波器；3、主控系统。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

实施例一

参照图1，为本实用新型公开的一种隧道地震波超前地质探测系统，包括激发系统1、采集系统2和主控系统3，激发系统1用于产生地震波信号，采集系统2用于采集通过隧道岩层传播后反射和折射的地震波信号，而主控系统3则用于接收并分析激发系统1产生的地震波信号和采集系统2所采集的地震波信号，主控系统3采用上位机模式，可以将所接收的信号采用图像的方式实时显示在屏幕上。

参照图1，激发系统1包括多个激发信号源11，多个激发信号源11对称地设置在隧道的两侧边墙上，在激发信号源11产生地震波信号的主要方法为重锤击打或炸药爆破，在本实施例中，选择使用重锤击打的方式，在激发地震波信号时，只需工作人员对隧道边墙上激发信号源11的位置进行敲击即可，相比于使用炸药更加安全和方便。

激发系统1还包括与主控系统3连接（连接方式可采用有线或无线）的感应装置（图中未示出），感应装置为可以将地震波信号转化为电信号的传感器，用于将激发信号源11产生的地震波信号传递给主控系统3，在激发地震波信号的方式为重锤击打时，感应装置则安装在重锤上，在激发地震波信号的方式为炸药爆破时，感应装置则安装于雷管上。

参照图1，采集系统2包括对称设置在隧道内壁上的多个检波器21，且每个检波器21均与主控系统3电连接（采用有线或无线连接）。

参照图1，为了提高工作人员的安全性，将采集系统2设置在隧道内靠近隧道掌子面的位置，而激发系统1则设置在采集系统2远离隧道掌子面的一侧，如此便可以减小产生地震波信号时对隧道掌子面的影响，且如此设置可以实现地震波信号的差异化接收，提高检测信号的稳定性。

参照图1和图2，在本实施例中，激发信号源11一共设置有10个，隧道的每侧边墙上设置有5个，激发信号源11沿隧道长度方向均匀间隔设置，相邻两个信号激发源的间距为2.5m（在其他实施例中，相邻两个激发信号源11的间距为2m以上），且5个激发信号源11在隧道边墙上的高度相同，均设置为0.8-1.2m。

而检波器21一共设置有12个，隧道的每侧边墙上设置有6个，同时检波器21在隧道的每侧边墙上设置有两层，每层检波器21的数量为3个，每层检波器21的高度相同，其中第一层检波器21的高度为0.3m-0.7m，第二层检波器21的高度为1.3m-1.7m。

本实施例的实施原理为：在进行隧道超前地质探测时，工作人员首先在隧道的两侧边墙上安装检波器21，并将检波器21与主控系统3相连，随后工作人员在隧道两侧边墙的位置对称布置激发信号源11，并将每个重锤上的传感器与主控系统3相连，随后工作人员重锤敲打隧道边墙上激发信号源11的位置产生地震波信号，传感器将产生的地震波信号传递给主控系统3，而检波器21则可以采集到在岩层中传播并反射和折射后的地震波信号，并将这部分信号传递给主控系统3，主控系统3对这两类地震波信号进行分析对比显示，从而实现隧道地质的探测，通过在隧道两侧对称布置激发信号源11，同时对称设置多个检波器21，使得整个主控系统3接收的检测信号更加稳定，同时利用感应装置接收激发信号源11产生的地震波信号，使得人们通过对比更好地推断出隧道岩层的性质，且该隧道超前地质系统的布设更加合理，更便于现场施工，控制系统也更加灵活。

实施例二

参照图4，本实施例与实施例一的主要区别在于：检波器21设置有18个，隧道的每侧边墙设置有6个，另外6个检波器21分别设置在隧道两侧拱腰的位置，每侧隧道拱腰位置的检波器21的高度相同，而间距则与位于边墙位置的检波器21的间距相同。

通过在隧道的拱腰位置设置检波器21，可以更好地提高采集地震波信号的多样性。

实施例三

参照图5，本实施例与实施例一的主要区别在于：检波器21设置有18个，隧道的每侧边墙设置有6个，另外6个检波器21安装在隧道拱顶的位置，拱顶位置的6个检波器21沿隧道中线对称设置，相邻两个检波器21之间的间距与位于边墙位置的检波器21的间距相同。

通过在隧道的拱顶位置设置检波器21，可以更好地提高采集地震波信号的多样性。

本具体实施方式的实施例均为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种隧道地震波超前地质探测系统，其特征在于：包括激发系统(1)、采集系统(2)和主控系统(3)，所述激发系统(1)用于产生地震波信号，所述采集系统(2)用于采集地震波信号，所述主控系统(3)用于接收并分析激发系统(1)产生的地震波信号和采集系统(2)所采集的地震波信号；

所述激发系统(1)包括对称设置在隧道两侧边墙上的多个激发信号源(11)，还包括与主控系统(3)连接的感应装置，所述感应装置用于将激发信号源(11)产生的地震波信号传递给主控系统(3)；

所述采集系统(2)包括对称设置在隧道内壁上的多个检波器(21)，且每个所述检波器(21)均与主控系统(3)电连接。

2.根据权利要求1所述的一种隧道地震波超前地质探测系统，其特征在于：所述采集系统(2)位于隧道内靠近隧道掌子面的位置，所述激发系统(1)位于采集系统(2)远离隧道掌子面的一侧。

3.根据权利要求1所述的一种隧道地震波超前地质探测系统，其特征在于：所述激发信号源(11)单层布设在隧道边墙上，所述激发信号源(11)的高度为0.8-1.2m。

4.根据权利要求3所述的一种隧道地震波超前地质探测系统，其特征在于：每侧所述激发信号源(11)的数量为5个，所述激发信号源(11)沿隧道长度方向均匀间隔设置，所述感应装置的数量与激发信号源(11)的数量相同。

5.根据权利要求4所述的一种隧道地震波超前地质探测系统，其特征在于：沿隧道长度方向的相邻两个所述激发信号源(11)之间的间距为2m以上。

6.根据权利要求1所述的一种隧道地震波超前地质探测系统，其特征在于：所述检波器(21)在隧道的每侧边墙上设置有两层，第一层检波器(21)的高度为0.3m-0.7m，第二层检波器(21)的高度为1.3m-1.7m。

7.根据权利要求6所述的一种隧道地震波超前地质探测系统，其特征在于：每层所述检波器(21)的数量为3个。

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