[發明專利]一種震電隧道地質探測預報方法及裝置

有效

• 申請號: 200810046837.4
• 申請日: 2008-01-31
• 公開（公告）號: CN101226240A
• 公開（公告）日: 2008-07-23
• 發明（設計）人: 劉春生;夏代林;孟紅霞;劉小娟;劉峻江
• 申請（專利權）人: 武漢長盛工程檢測技術開發有限公司
• 主分類號: G01V1/00
• 分類號: G01V1/00;G01V3/26
• 代理公司: 武漢開元專利代理有限責任公司
• 代理人: 劉志菊

技術領域

本發明涉及一種震電隧道地質探測預報方法及裝置，屬于應用地球物理學震電原理電法探測技術領域，尤其涉及用于爆破掘進施工的掘進面周圍含水體或其他不良地質體的震電電法探測與預報技術。

背景技術

隧道施工地質探測預報是隧道施工地質工作最主要的任務，隧道施工地質預報的主要內容包括破碎帶、溶洞、地下水、煤系地層及其他不良地質體在爆破掘進面周圍空間一定范圍的出露位置和對施工的影響。

現有隧道施工地質預報方法主要有工程地質調查法、超前水平鉆探法、超前導洞法和地球物理方法。工程地質調查法是隧道施工超前地質預報中使用最早的方法。該方法是通過調查與分析地表和隧道內的工程地質條件，了解隧道所處地段的地質結構特征，推斷前方的地質情況。這種預報方法在隧道埋深較淺、構造不太復雜的情況下有很高的準確性，但是在構造比較復雜地區和隧道深埋較大的情況下，該方法工作難度較大，準確性較差。超前水平鉆探法和超前導洞法是與隧道平行或沿隧道正洞軸線開挖超前導洞，直接探明前方的地質情況。這種方法準確率高，但費用昂貴。

地球物理方法中，用于隧道地質探測的方法主要有波法、溫度場法和電阻率法^[1][2]。波法中使用較多的是地震波法中的TSP法^[3](隧道地震波地質預報)和電磁波法中的地質雷達法^[4]。TSP法一次預報的距離較長，對斷層破碎帶構造預報準確度較高，但工作時需要占用施工時間，對含水體反映不靈敏，信號易受干擾。地質雷達法對斷層破碎帶預報有較高的準確性，對巖溶預報有一定的準確性，但在隧道地質預報時，需要占用施工時間，預測的距離較短，在隧道內不方便布置，影響因素多，多用于地表探測；電阻率法中的高密度電法對含水構造判定較好，能預報斷層破碎帶，但工作時需要布置多個電極，在隧道中受施工現場空間的限制，很少采用。

檢索文獻：

【1】“公路隧道施工超前地質預報技術方法研究現狀綜述”，原載雜志“公路交通科技”，2005，22(9)：126～128，136；作者：張志龍，王蘭生，王躍飛。

【2】“隧道及地下工程超前地質預報技術”，原載雜志“隧道建設”，2005，25(3)：9～11；作者：齊傳生。

【3】“TSP2003地質超前預報系統簡介及其應用”，原載雜志“鐵道工程學報”，2004，(4)：27～30；作者：史柏生。

【4】“地質雷達在公路隧道短期地質超前預報中的應用”，原載雜志“巖土力學”，2003，24(增1)：154～157；作者：吳俊，毛海和，應松等。

以上這些地球物理方法都是一種間斷性的地質探測方法，無法現場獲得探測前方的地質情況，信號分析難度大，結果存在多解性，常采用的措施是多種方法結合使用，但這樣又大大增加了地質預報費用。

發明內容

本發明的目的是提出一種震電隧道地質探測預報方法及裝置，通過這種方法，可以現場探測預報爆破掘進面周圍空間一定范圍的地質情況，對含水體等危險地質體實時預報。

本發明的技術方案：本發明的震電隧道地質探測預報方法具體步驟如下：

1)測量爆破所致的振動強度信號、地電信號和/或電磁信號；

2)根據振動信號來歸一化地電信號和/或電磁信號；

3)利用歸一化的地電信號和/或電磁信號作為探測預報參量，與預置的多種目標體模型的探測預報參量數值范圍相比較，以所落入的參量數值范圍來識別目標體對象地質災害預報等級。

所述方法，步驟1)用一個地震傳感器來測量爆破產生的振動強度信號；用兩對不極化電極相互垂直布置，來測量爆破產生的地電信號，和/或用線圈來測量爆破產生的電磁信號。

所述方法，步驟1)采用地震傳感器、不極化電極和線圈接收的爆破前、中、后三個階段的振動強度信號、地電信號和/或電磁信號；

2)根據振動信號來歸一化三個階段的地電信號和/或電磁信號；將爆破中的地電信號和/或電磁信號減去爆破前的地電信號和/或電磁信號；將爆破后的地電信號和/或電磁信號減去爆破前的地電信號和/或電磁信號；

3)利用步驟2)所得的兩個差值，來與預置的多種目標體模型的探測預報參量數值范圍相比較，得到對應的目標體地質災害預報等級參數。

所述方法，步驟1)用兩對不極化電極相互垂直布置來測量爆破產生的地電信號，取其中大的地電信號作為識別目標體對象地質災害識別參數。兩對不極化電極呈“+”型布置最佳。