[發明專利]TSP超前地質預報的組合信號觸發布線結構及觸發方法

無效

• 申請號: 201110226550.1
• 申請日: 2011-08-09
• 公開（公告）號: CN102411152A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發明（設計）人: 李利平;許振浩;李術才;張慶松;周宗青;周毅
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01V1/02
• 分類號: G01V1/02;G01V1/16
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 鄧建國

技術領域

本發明涉及一種隧道TSP超前地質預報的組合信號布線方法及觸發方法。

背景技術

超前地質預報作為隧道信息化動態設計和施工不可或缺的部分，及時預報掌子面前方不良地質情況，以便提前采取有效措施，避免地質災害的發生，確保隧道施工的安全，已經得到了工程界的廣泛認同。隧道地震勘探法(TSP)是施工期非破壞性長期超前地質預報的主要方法之一，已經成為長大隧道信息化施工中應用最廣泛的預報方法之一。

目前采用的TSP超前地質預報標準測線布置具有一定的局限性，主要是由于爆破激發地震波信號的頻率和能量與實際工程需求的矛盾關系：激發弱信號時，能夠產生更多高頻地震波信號，提高預報分辨率，但信號的信噪比低，預報距離短；激發強能量信號時，能夠產生振幅大的高能量地震波信號，增加預報距離，但信號頻率會降低，影響預報分辨率。

發明內容

本發明的目的是為克服上述標準信號觸發方式的不足，提供一種可同時獲取能量高、頻率高的地震波信號，有利于同時提高預報精度和距離的組合信號布線方法以及觸發方法。

為實現上述目的，本發明采用下述技術方案：

一種TSP超前地質預報的組合信號觸發布線結構，在隧道洞壁的一側或兩側設置若干個觸發點，每側的若干個觸發點位于同一水平面的一條直線上，每個觸發點設有兩個上下對稱的炮點。這里“觸發點”為按照現有技術中的布線方法中的炮點處所假想的點。

兩個上下對稱的炮點與相應的觸發點的中心距為

式中，為距離修正系數，取值：I級圍巖1.05，II級圍巖1.1，III級圍巖1.15，IV級及更差圍巖1.2；R_b為信號激發炮孔半徑。

每個炮點處設有雷管，上下對稱的炮點處的雷管與觸發器相連，觸發器與起爆器和主機相連。

一種TSP超前地質預報的信號觸發方法，起爆器向觸發器發出起爆信號后，觸發器同時向上下兩個對稱的炮點處的雷管和主機發出觸發信號，同時激發上下兩個對稱的炮點，雷管接到觸發信號后起爆炸藥，兩個炮點同時爆破，主機接到觸發信號的同時開始采集地震波信號。

本發明研究了地震波信號能量和頻率與實際工程需要的矛盾關系，解決了接收信號無法獲取能量高、頻率高的地震波信號，無法同時滿足預報精度和距離要求的問題。通過采用組合信號觸發與接收方式，與前人研究相比，所獲得的地震波信號能量高、頻率高，使超前地質預報精度和距離均得到改善。

本發明解決了地震波信號能量和頻率與實際工程需要之間的矛盾，具有的主要優點是：通過同時起爆激發組合信號，可獲得能量高、頻率高的地震波信號。

附圖說明

圖1為原信號與組合信號觸發方式布線比較圖；

圖2為原信號觸發與采集方式圖；

圖3為并聯式組合信號觸發與接收方式圖。

具體實施方式

下面通過具體實例對本發明進行進一步的闡述，應該說明的是，下述說明僅是為了解釋本發明，并不對其內容進行限定。

如圖1所示，一種TSP超前地質預報的組合信號觸發布線結構，在隧道洞壁的一側設置24個觸發點i(i＝1，2，3，......，23，24)，24個觸發點i位于同一水平面的一條直線上，高于洞底1.0～1.5m，間距1.5m，炮孔深度1.5m且上下兩個對稱的炮孔深度必須相等，每個觸發點i設有兩個上下對稱的炮點i′和i″(i′＝1，2，3，......，23，24；i″＝1，2，3，......，23，24)。

如圖1所示，觸發點i位于同一水平面的一條直線上，每個觸發點設置炮孔，為現有技術中信號觸發布線結構，在原信號觸發布線的每個觸發點i處設有兩個上下對稱的炮點i′和i″，因此炮點i′和i″的中心線仍為原信號觸發布線的直線。

按照改進后的測線布置方式布置炮孔，改進后測線測點(兩個上下對稱的炮點i′和i″)與標準測線測點(相應的觸發點i)的中心距的經驗公式：

式中，Ri為改進后測線測點與標準測線測點中心距，為距離修正系數，R_b為信號激發炮孔半徑。

改進后對稱信號激發孔(兩個上下對稱的炮點i′和i″)中心距為

修正系數取值：I級圍巖1.05，II級圍巖1.1，III級圍巖1.15，IV級及更差圍巖1.2。R_b一般取0.02m，故改進后對稱信號激發孔中心距為0.63～0.72m。