[發明專利]用于地鐵盾構隧道前方孤石探測的聲波裝置及方法

有效

• 申請號: 201610811231.X
• 申請日: 2016-09-08
• 公開（公告）號: CN106324683B
• 公開（公告）日: 2019-07-12
• 發明（設計）人: 劉斌;李銘;李術才;宋杰;許新驥;聶利超;陳磊;張鳳凱;王瑞睿;王健
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01V1/44
• 分類號: G01V1/44
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 趙妍

1.一種用于地鐵盾構隧道前方孤石探測的方法，其特征在于，具體步驟如下：

1)固定聲波換能器于推送桿中；

2)通過壓入機構將推送桿壓入隧道鉆孔內；

3)在連接器內設置聲波接收傳感器，并將連接器固定于錨桿的端部；

4)將聲波換能器和聲波接收傳感器連接到帶控制系統的控制儀，由控制儀控制聲波換能器發射聲波，并同時開始控制聲波接收傳感器接收聲波信息，聲波接收傳感器采集到的聲波信號傳輸到控制儀，并進行存儲；

5)控制系統對采集到的聲波信息進行處理，得到盾構工作面前方的地質情況，判斷孤石是否存在；

所述步驟5)中，控制系統對采集到的聲波信息進行處理的方法如下：在常規的聲波處理方法的基礎上加入反褶積和反Q濾波高分辨率數據處理方法，一方面補償聲波信號在軟土地層中能量和頻率的衰減，另一方面，能夠壓縮所得聲波信號的子波、提高探測分辨率；

所述步驟5)中控制系統對采集到的聲波信息進行處理的方法具體如下：

2-1)道集處理：將壞道切除和并截取有效數據長度；

2-2)幾何擴散真振幅補償：補償聲波因幾何擴散造成的振幅損失，使其保持相對真振幅；

2-3)頻譜分析及帶通濾波；

2-4)初至波拾取；

2-5)反Q濾波：補償由于地層非彈性體導致的能量和頻率的衰減，校正子波相位的拉伸效應；

2-6)反褶積：壓縮所得聲波數據的子波，可以明顯提高時間分辨率；

2-7)速度分析：建立盾構機前方巖體的縱橫波速度模型；

2-8)深度偏移：對采集到的聲波數據進行偏移成像處理，展示聲波阻抗界面的位置和形態。

2.如權利要求1所述的一種用于地鐵盾構隧道前方孤石探測的方法，其特征在于，采用用于地鐵盾構隧道前方孤石探測的聲波裝置，該裝置包括聲波發射系統與聲波接收系統，聲波發射系統包括設于隧道鉆孔內的用于發射聲波信號的聲波換能器，聲波接收系統包括設于隧道圍巖內錨桿端部的聲波接收傳感器，以避免管片與圍巖接觸面上產生的強反射干擾，聲波換能器與聲波接收傳感器分別與控制系統單獨連接，控制系統處理由聲波接收傳感器采集的聲波數據以判斷隧道前方孤石的有無；所述聲波換能器置于推送桿一端，推送桿的另一端與壓入機構連接以將推送桿帶動聲波換能器推入鉆孔內；所述聲波接收傳感器通過連接器與錨桿連接；所述連接器包括固定管，固定管內通過隔板分為兩空腔，所述聲波接收傳感器設于固定管的一空腔內并通過旋蓋可旋緊，另一空腔與錨桿的端部固定；壓入機構為常規用于壓入錨桿的設備或者是電動推缸。

3.如權利要求2所述的一種用于地鐵盾構隧道前方孤石探測的方法，其特征在于，所述壓入機構設于盾構機的主梁上，壓力機構的動力源與所述的控制系統連接。

4.如權利要求2所述的一種用于地鐵盾構隧道前方孤石探測的方法，其特征在于，所述聲波接收系統沿著隧道空腔縱向截面、橫向截面均勻布設。