一种用于多臂凿岩台车施工隧道中的地质预报方法与流程

1.本发明属于地震预报技术领域，具体涉及一种用于多臂凿岩台车施工隧道中的地质预报方法。


背景技术：

2.采用多臂凿岩台车钻爆施工，比传统风镐钻爆法施工每循环爆破作业进尺大，同时提高了爆破精度，减少了超欠挖工程量，虽然施工成本增加了，但整体上提高了施工效率。近年来，国内公路隧道建设中出现的各项技术新趋势随着科技的进步，施工机械化、智能化不断发展，越来越得到推广，相信更高精度控制的多臂凿岩台车将会不断应用到隧道施工中来。
3.但是，在多臂凿岩台车隧道施工的过程中，现阶段没有对多臂凿岩台车挖掘隧道时的震源预报进行合理的设计，使得多臂凿岩台车隧道施工存在安全隐患；并且，当检测到震源存在安全隐患时，是需要耗费大量的人力物力成本来处理安全隐患的，所以，安全隐患的预报必须保证其准确性。
4.因此，现阶段需设计一种用于多臂凿岩台车施工隧道中的地质预报方法,来解决以上问题。


技术实现要素：

5.本发明目的在于提供一种用于多臂凿岩台车施工隧道中的地质预报方法，用于解决上述现有技术中存在的技术问题，如：在多臂凿岩台车隧道施工的过程中，现阶段没有对多臂凿岩台车挖掘隧道时的震源预报进行合理的设计，使得多臂凿岩台车隧道施工存在安全隐患；并且，当检测到震源存在安全隐患时，是需要耗费大量的人力物力成本来处理安全隐患的，所以，安全隐患的预报必须保证其精准度。
6.为实现上述目的，本发明的技术方案是：
7.一种用于多臂凿岩台车施工隧道中的地质预报方法，包括以下步骤：
8.s1：在多臂凿岩台车的施工隧道边墙两侧对称设置检波器阵列；
9.s2：当多臂凿岩台车在隧道掌子面上开挖时产生的破岩震动信号为探测震源，通过对称设置的检波器阵列分别连续采集多道破岩震动信号；
10.s3：对所述多道破岩震动信号进行地震干涉处理及反演计算，生成地震反射波能量图；
11.s4：基于地震反射波能量图的分析解释对隧道掌子面前进方向的地质情况进行预报。
12.进一步的，步骤s3中，具体如下：
13.所述多道破岩震动信号为两道破岩震动信号时；
14.数据采集主机从所述检波器阵列处获取所述两道破岩震动信号，分别记为第一破岩震动信号和第二破岩震动信号；
15.数据采集主机分别对所述第一破岩震动信号和第二破岩震动信号进行震动频率解析，分别对应得到第一破岩震动频率和第二破岩震动频率；
16.数据采集主机将所述第一破岩震动频率与第二破岩震动频率进行对比匹配，若二者匹配，则所述数据采集主机标定检波器阵列工作正常，否则，所述数据采集主机标定检波器阵列工作异常。
17.进一步的，数据采集主机将所述第一破岩震动频率与第二破岩震动频率进行对比匹配时，所述数据采集主机提供第一对比匹配程序和第二对比匹配程序，所述第一对比匹配程序和第二对比匹配程序均用于判断所述第一破岩震动频率与第二破岩震动频率是否匹配；
18.当所述数据采集主机获取到所述第一破岩震动频率与第二破岩震动频率时，首先启动所述第一对比匹配程序进行判断，若所述第一对比匹配程序判断出所述第一破岩震动频率与第二破岩震动频率匹配，则所述数据采集主机直接标定二则匹配；
19.若所述第一对比匹配程序判断出所述第一破岩震动频率与第二破岩震动频率不匹配，则所述数据采集主机启动所述第二对比匹配程序，若此时所述第二对比匹配程序仍判断出所述第一破岩震动频率与第二破岩震动频率不匹配，则所述数据采集主机标定二则不匹配，若此时所述第二对比匹配程序判断出所述第一破岩震动频率与第二破岩震动频率匹配，则所述数据采集主机标定二则匹配并标定所述第一对比匹配程序故障。
20.进一步的，当所述数据采集主机标定检波器阵列工作异常时，在多臂凿岩台车的施工隧道任一侧设置检验检波器阵列，所述检验检波器阵列可采集检验破岩震动信号，所述检验破岩震动信号对应一个检验破岩震动频率；
21.所述数据采集主机将所述检验破岩震动频率分别与所述第一破岩震动频率、第二破岩震动频率进行对比匹配；
22.若所述第一破岩震动频率与所述检验破岩震动频率相同，所述第二破岩震动频率与所述检验破岩震动频率不同，则所述数据采集主机标定所述第二破岩震动信号对应的检波器阵列故障；
23.若所述第二破岩震动频率与所述检验破岩震动频率相同，所述第一破岩震动频率与所述检验破岩震动频率不同，则所述数据采集主机标定所述第一破岩震动信号对应的检波器阵列故障。
24.进一步的，当所述数据采集主机标定出对应故障的检波器阵列时，
25.识别所述检波器阵列的输出端是否存在输出数据；
26.识别所述数据采集主机的输入端是否存在输入数据；
27.若所述检波器阵列的输出端不存在输出数据，则所述数据采集主机标定所述检波器阵列环节故障；
28.若所述检波器阵列的输出端存在输出数据，所述数据采集主机的输入端不存在输入数据，则所述数据采集主机标定所述检波器阵列与所述数据采集主机之间的数据传输故障。
29.一种用于多臂凿岩台车施工隧道中的地质预报装置，所述地质预报装置采用如上述的一种用于多臂凿岩台车施工隧道中的地质预报方法进行地质预报。
30.一种用于多臂凿岩台车施工隧道中的地质预报系统，所述地质预报系统采用如上
述的一种用于多臂凿岩台车施工隧道中的地质预报方法进行地质预报。
31.与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：
32.本方案的一个创新点在于，在隧道左右边墙各埋设多个检波器，将检波器串联并连接到数据采集主机；利用多臂凿岩台车在隧道掌子面上开挖时产生的破岩震动信号作为地质预报的探测震源，连续采集长时间的反射地震信号；对采集到的地震信号进行地震干涉处理及反演计算，生成地震反射波能量图，基于反射波能量图的分析解释对隧道掌子面前方的地质情况进行预报。本发明设计巧妙，采用被动震源无需再进行人工震源激发，有效降低了预报实施的成本且不影响施工，方便易用，适应性强，适合推广应用。
附图说明
33.图1为本技术实施例的步骤流程示意图。
34.图2为本技术实施例的步骤s3流程示意图。
35.图3为本技术实施例的第一破岩震动频率与第二破岩震动频率进行对比匹配流程示意图。
具体实施方式
36.下面结合本发明的附图1-3，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
37.实施例：
38.如图1所示，因此提出一种用于多臂凿岩台车施工隧道中的地质预报方法，包括以下步骤：
39.s1：在多臂凿岩台车的施工隧道边墙两侧对称设置检波器阵列；
40.s2：当多臂凿岩台车在隧道掌子面上开挖时产生的破岩震动信号为探测震源，通过对称设置的检波器阵列分别连续采集多道破岩震动信号；
41.s3：对所述多道破岩震动信号进行地震干涉处理及反演计算，生成地震反射波能量图；
42.s4：基于地震反射波能量图的分析解释对隧道掌子面前进方向的地质情况进行预报。
43.通过上述方案，设计巧妙，采用被动震源无需再进行人工震源激发，有效降低了预报实施的成本且不影响施工，方便易用，适应性强，适合推广应用。
44.但是，上述方案中，检波器阵列是否工作正常直接影响到地质预报的准确度，所以，需要对检波器阵列的工作状态进行判断。
45.如图2所示，进一步的，步骤s3中，具体如下：
46.所述多道破岩震动信号为两道破岩震动信号时；
47.数据采集主机从所述检波器阵列处获取所述两道破岩震动信号，分别记为第一破岩震动信号和第二破岩震动信号；
48.数据采集主机分别对所述第一破岩震动信号和第二破岩震动信号进行震动频率
解析，分别对应得到第一破岩震动频率和第二破岩震动频率；
49.数据采集主机将所述第一破岩震动频率与第二破岩震动频率进行对比匹配，若二者匹配，则所述数据采集主机标定检波器阵列工作正常，否则，所述数据采集主机标定检波器阵列工作异常。
50.因为在s1中明确指出，检波器阵列对称设置在施工隧道两侧，所以对应二者的破岩震动频率在正常工作情况下应当是相同的，所以，利用这个特性即可判断施工隧道两侧的检波器阵列是否出现工作异常，从而保证地址预报的准确度。
51.但是，上述方案中，所述第一破岩震动频率与第二破岩震动频率进行对比匹配的环节就显得尤为重要，如果这一步出现对比匹配的误判，那会影响后续一系列的紧急反应，造成人力物力的损失。
52.如图3所示，进一步的，数据采集主机将所述第一破岩震动频率与第二破岩震动频率进行对比匹配时，所述数据采集主机提供第一对比匹配程序和第二对比匹配程序，所述第一对比匹配程序和第二对比匹配程序均用于判断所述第一破岩震动频率与第二破岩震动频率是否匹配；
53.当所述数据采集主机获取到所述第一破岩震动频率与第二破岩震动频率时，首先启动所述第一对比匹配程序进行判断，若所述第一对比匹配程序判断出所述第一破岩震动频率与第二破岩震动频率匹配，则所述数据采集主机直接标定二则匹配；
54.若所述第一对比匹配程序判断出所述第一破岩震动频率与第二破岩震动频率不匹配，则所述数据采集主机启动所述第二对比匹配程序，若此时所述第二对比匹配程序仍判断出所述第一破岩震动频率与第二破岩震动频率不匹配，则所述数据采集主机标定二则不匹配，若此时所述第二对比匹配程序判断出所述第一破岩震动频率与第二破岩震动频率匹配，则所述数据采集主机标定二则匹配并标定所述第一对比匹配程序故障。
55.通过上述方案，通过第一对比匹配程序和第二对比匹配程序的配合，可确保第一破岩震动频率与第二破岩震动频率进行对比匹配的环节正常进行，避免误判。
56.上述方案中，即使判断出检波器阵列异常时，也无法明确究竟是哪一侧的检波器阵列异常仍需人力进行巡查。
57.进一步的，当所述数据采集主机标定检波器阵列工作异常时，在多臂凿岩台车的施工隧道任一侧设置检验检波器阵列，所述检验检波器阵列可采集检验破岩震动信号，所述检验破岩震动信号对应一个检验破岩震动频率；
58.所述数据采集主机将所述检验破岩震动频率分别与所述第一破岩震动频率、第二破岩震动频率进行对比匹配；
59.若所述第一破岩震动频率与所述检验破岩震动频率相同，所述第二破岩震动频率与所述检验破岩震动频率不同，则所述数据采集主机标定所述第二破岩震动信号对应的检波器阵列故障；
60.若所述第二破岩震动频率与所述检验破岩震动频率相同，所述第一破岩震动频率与所述检验破岩震动频率不同，则所述数据采集主机标定所述第一破岩震动信号对应的检波器阵列故障。
61.通过设置检验检波器阵列来进一步判定究竟是哪一侧的检波器阵列异常，方便快捷，不用人力到现场进行巡查。
62.进一步的，当所述数据采集主机标定出对应故障的检波器阵列时，
63.识别所述检波器阵列的输出端是否存在输出数据；
64.识别所述数据采集主机的输入端是否存在输入数据；
65.若所述检波器阵列的输出端不存在输出数据，则所述数据采集主机标定所述检波器阵列环节故障；
66.若所述检波器阵列的输出端存在输出数据，所述数据采集主机的输入端不存在输入数据，则所述数据采集主机标定所述检波器阵列与所述数据采集主机之间的数据传输故障。
67.上述方案中，通过检波器阵列的输出端的识别和数据采集主机的输入端的识别，可完成故障检波器阵列的故障精确定位。
68.一种用于多臂凿岩台车施工隧道中的地质预报装置，所述地质预报装置采用如上述的一种用于多臂凿岩台车施工隧道中的地质预报方法进行地质预报。
69.一种用于多臂凿岩台车施工隧道中的地质预报系统，所述地质预报系统采用如上述的一种用于多臂凿岩台车施工隧道中的地质预报方法进行地质预报。
70.以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种用于多臂凿岩台车施工隧道中的地质预报方法，其特征在于，包括以下步骤：s1：在多臂凿岩台车的施工隧道边墙两侧对称设置检波器阵列；s2：当多臂凿岩台车在隧道掌子面上开挖时产生的破岩震动信号为探测震源，通过对称设置的检波器阵列分别连续采集多道破岩震动信号；s3：对所述多道破岩震动信号进行地震干涉处理及反演计算，生成地震反射波能量图；s4：基于地震反射波能量图的分析解释对隧道掌子面前进方向的地质情况进行预报。2.如权利要求1所述的一种用于多臂凿岩台车施工隧道中的地质预报方法，其特征在于，步骤s3中，具体如下：所述多道破岩震动信号为两道破岩震动信号时；数据采集主机从所述检波器阵列处获取所述两道破岩震动信号，分别记为第一破岩震动信号和第二破岩震动信号；数据采集主机分别对所述第一破岩震动信号和第二破岩震动信号进行震动频率解析，分别对应得到第一破岩震动频率和第二破岩震动频率；数据采集主机将所述第一破岩震动频率与第二破岩震动频率进行对比匹配，若二者匹配，则所述数据采集主机标定检波器阵列工作正常，否则，所述数据采集主机标定检波器阵列工作异常。3.如权利要求2所述的一种用于多臂凿岩台车施工隧道中的地质预报方法，其特征在于，数据采集主机将所述第一破岩震动频率与第二破岩震动频率进行对比匹配时，所述数据采集主机提供第一对比匹配程序和第二对比匹配程序，所述第一对比匹配程序和第二对比匹配程序均用于判断所述第一破岩震动频率与第二破岩震动频率是否匹配；当所述数据采集主机获取到所述第一破岩震动频率与第二破岩震动频率时，首先启动所述第一对比匹配程序进行判断，若所述第一对比匹配程序判断出所述第一破岩震动频率与第二破岩震动频率匹配，则所述数据采集主机直接标定二则匹配；若所述第一对比匹配程序判断出所述第一破岩震动频率与第二破岩震动频率不匹配，则所述数据采集主机启动所述第二对比匹配程序，若此时所述第二对比匹配程序仍判断出所述第一破岩震动频率与第二破岩震动频率不匹配，则所述数据采集主机标定二则不匹配，若此时所述第二对比匹配程序判断出所述第一破岩震动频率与第二破岩震动频率匹配，则所述数据采集主机标定二则匹配并标定所述第一对比匹配程序故障。4.如权利要求3所述的一种用于多臂凿岩台车施工隧道中的地质预报方法，其特征在于，当所述数据采集主机标定检波器阵列工作异常时，在多臂凿岩台车的施工隧道任一侧设置检验检波器阵列，所述检验检波器阵列可采集检验破岩震动信号，所述检验破岩震动信号对应一个检验破岩震动频率；所述数据采集主机将所述检验破岩震动频率分别与所述第一破岩震动频率、第二破岩震动频率进行对比匹配；若所述第一破岩震动频率与所述检验破岩震动频率相同，所述第二破岩震动频率与所述检验破岩震动频率不同，则所述数据采集主机标定所述第二破岩震动信号对应的检波器阵列故障；若所述第二破岩震动频率与所述检验破岩震动频率相同，所述第一破岩震动频率与所述检验破岩震动频率不同，则所述数据采集主机标定所述第一破岩震动信号对应的检波器
阵列故障。5.如权利要求4所述的一种用于多臂凿岩台车施工隧道中的地质预报方法，其特征在于，当所述数据采集主机标定出对应故障的检波器阵列时，识别所述检波器阵列的输出端是否存在输出数据；识别所述数据采集主机的输入端是否存在输入数据；若所述检波器阵列的输出端不存在输出数据，则所述数据采集主机标定所述检波器阵列环节故障；若所述检波器阵列的输出端存在输出数据，所述数据采集主机的输入端不存在输入数据，则所述数据采集主机标定所述检波器阵列与所述数据采集主机之间的数据传输故障。6.一种用于多臂凿岩台车施工隧道中的地质预报装置，其特征在于，所述地质预报装置采用如权利要求1-5任一项所述的一种用于多臂凿岩台车施工隧道中的地质预报方法进行地质预报。7.一种用于多臂凿岩台车施工隧道中的地质预报系统，其特征在于，所述地质预报系统采用如权利要求1-5任一项所述的一种用于多臂凿岩台车施工隧道中的地质预报方法进行地质预报。

技术总结
本发明涉及一种用于多臂凿岩台车施工隧道中的地质预报方法，属于地震预报技术领域；在隧道左右边墙各埋设多个检波器，将检波器串联并连接到数据采集主机；利用多臂凿岩台车在隧道掌子面上开挖时产生的破岩震动信号作为地质预报的探测震源，连续采集长时间的反射地震信号；对采集到的地震信号进行地震干涉处理及反演计算，生成地震反射波能量图，基于反射波能量图的分析解释对隧道掌子面前方的地质情况进行预报。本发明设计巧妙，采用被动震源无需再进行人工震源激发，有效降低了预报实施的成本且不影响施工，方便易用，适应性强，适合推广应用。推广应用。推广应用。


技术研发人员：卢松 汪旭 孟露 夏金选 陈雪峰 何晓勇 赵子越
受保护的技术使用者：中铁西南科学研究院有限公司
技术研发日：2021.11.24
技术公布日：2022/3/7