[發明專利]一種基于復頻電導的隧道超前探水方法及系統

有效

• 申請號: 201510271709.X
• 申請日: 2015-05-25
• 公開（公告）號: CN104965230B
• 公開（公告）日: 2017-08-22
• 發明（設計）人: 蔣輝;趙永貴
• 申請（專利權）人: 北京同度工程物探技術有限公司
• 主分類號: G01V3/02
• 分類號: G01V3/02
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司11212
• 代理人: 楊立

1.一種基于復頻電導的隧道超前探水方法，其特征在于，包括如下步驟：

在隧道掌子面后方的兩側洞壁上等間距各打預定數量的孔位，其中，離掌子面最遠的一對孔位記為發射孔位，其余的孔位稱為接收孔位；

在發射孔位布置發射電極，一側為正極，一側為負極；

在接收孔位布置接收電極，一側為正極，一側為負極；

發射機通過發射電極發射電磁波；

通過測量設備記錄發射電極中的電流隨時間變化的電流數據I，記錄各接收孔位處的接收電極中的電壓隨時間變化的電壓數據V；

根據采集的電流數據I和電壓數據V計算歸一化頻譜數據，利用歸一化頻譜數據，基于電磁波入射波和反射波相干的原理，采用合成孔徑法進行成像，對隧道掌子面前方的含水體情況進行預報。

2.根據權利要求1所述一種基于復頻電導的隧道超前探水方法，其特征在于，所述發射機通過發射電極發射為以1MHz為中心頻率、200KHz至3MHz頻段的電磁波。

3.根據權利要求1所述一種基于復頻電導的隧道超前探水方法，其特征在于，根據采集的電流數據I和電壓數據V計算歸一化頻譜數據的具體實現為：根據發射電極中的電流隨時間變化的數據I計算發射電極電流數據的頻譜，根據接收電極中的電壓隨時間變化的數據V計算每個接收孔位對應位置的接收電極的電壓數據的頻譜，計算電壓頻譜和電流頻譜的比值，得到歸一化頻譜數據，利用歸一化頻率數據，結合相干法原理，對每個像點的位置計算1/4波長所對應的頻率，并將該頻率對應的歸一化頻譜中的數據進行疊加，得到合成孔位徑圖像。

4.根據權利要求1所述一種基于復頻電導的隧道超前探水方法，其特征在于，在隧道掌子面后方的兩側洞壁上等間距各打預定數量的孔位，每側洞壁上預定數量為大于等于4個，所述孔位的深度大于等于1.5米。

5.根據權利要求1所述一種基于復頻電導的隧道超前探水方法，其特征在于，接收電極接收電磁波采用一個電極分別放在不同的接收孔位中接收電磁波或者采用多個電極放在不同的接收孔位中同時接收電磁波。

6.一種基于復頻電導的隧道超前探水系統，其特征在于,包括發射機、一個發射電極、一個或多個接收電極、測量設備和計算設備；

在隧道掌子面后方的兩側洞壁上等間距各打預定數量的孔位，其中，離掌子面最遠的一對孔位記為發射孔位，其余的孔位稱為接收孔位；

在發射孔位布置發射電極，一側為正極，一側為負極；

在接收孔位布置接收電極，一側為正極，一側為負極；

所述發射機與發射電極連接，發射機通過發射電極發射電磁波；

所述接收電極，用于接收電磁波；

所述測量設備，用于記錄發射電極中的電流隨時間變化的數據I，還用于記錄各接收孔位處的接收電極中的電壓隨時間變化的數據V，并將測得的數據發送給計算設備；

所述計算設備，用于根據采集的電流數據I和電壓數據V計算歸一化頻譜數據，利用歸一化頻譜數據，基于電磁波入射波和反射波相干的原理，采用合成孔徑法進行成像，對隧道掌子面前方的含水體情況進行預報。

7.根據權利要求6所述一種基于復頻電導的隧道超前探水系統，其特征在于，所述發射機通過發射電極發射電磁波為以1MHz為中心頻率、200KHz至3MHz的頻段的電磁波。

8.根據權利要求6所述一種基于復頻電導的隧道超前探水系統，其特征在于，所述計算設備根據發射電極中的電流隨時間變化的數據I計算發射電極電流數據的頻譜，還用于根據接收電極中的電壓隨時間變化的數據V計算每個接收孔位對應位置的接收電極的電壓數據的頻譜，計算電壓頻譜和電流頻譜的比值，得到歸一化頻譜數據，利用歸一化頻率數據，結合相干法原理，對每個像點的位置計算1/4波長所對應的頻率，并將該頻率對應的歸一化頻譜中的數據進行疊加，得到合成孔位徑圖像。

9.根據權利要求6所述一種基于復頻電導的隧道超前探水系統，其特征在于，在隧道掌子面后方的兩側洞壁上等間距各打預定數量的孔位，每側洞壁上預定數量為大于等于4個，所述孔位的深度大于等于1.5米。

10.根據權利要求6所述一種基于復頻電導的隧道超前探水系統，其特征在于，接收電極接收電磁波采用一個電極分別放在不同的接收孔位中接收電磁波或者采用多個電極放在不同的接收孔位中同時接收電磁波。