[發明專利]基于拉曼光譜分析的地質預報系統及方法

有效

• 申請號: 202010320981.3
• 申請日: 2020-04-22
• 公開（公告）號: CN111638200B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: 許振浩;劉福民;林鵬;余騰飛;邵瑞琦;王欣桐;潘東東
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65;G01N21/84;G06T7/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李琳

本公開提供了一種基于拉曼光譜分析的地質預報系統及方法，包括拉曼測試系統，被配置為接觸或靠近隧道圍巖，對巖石進行拉曼測試，獲取圍巖拉曼測試數據；圖像拍攝系統，被配置為對圍巖拉曼測試部位進行拍照，獲取宏觀巖石圖像數據；數據傳輸系統，被配置為將拉曼測試系統和圖像拍攝系統獲取的拉曼數據信息和圍巖圖像信息通過有線傳輸給數據分析系統；數據分析系統，包括拉曼分析模塊和圖像分析模塊，分別對拉曼測試數據生成的譜圖幾何特征判斷是否異常，以及對圍巖圖像特征判斷是否存在異常，二者判斷出異常后傳遞信號給地質預報系統；地質預報系統，被配置為接收數據分析系統的數據存在異常信號，做出預警響應，進行地質預報。

技術領域

本公開屬于不良地質預報技術領域，涉及一種基于拉曼光譜分析的地質預報系統及方法。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本公開相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

隧道施工常常會遭遇諸多不良地質現象，造成突涌水、塌方卡機等，引發安全問題，拖緩施工進度。這些由各種應力/流體作用造成的異常地質構造(如斷層、蝕變、破碎帶等)，反應在巖石微觀上即為礦物晶體結構的改變。

目前對礦物微觀特性分析研究所利用的XRD、掃描電鏡或者電子探針等設備，往往需要制備測試樣品，并且對實驗環境要求比較嚴格，但隧道內施工現場顯然不符合此類環境。

發明內容

本公開為了解決上述問題，提出了一種基于拉曼光譜分析的地質預報系統及方法，本公開具有實時快捷、操作簡便的優點。

根據一些實施例，本公開采用如下技術方案：

一種基于拉曼光譜分析的地質預報系統，包括：

拉曼測試系統，被配置為接觸或靠近隧道圍巖，對巖石進行拉曼測試，獲取圍巖拉曼測試數據；

圖像拍攝系統，被配置為對圍巖拉曼測試部位進行拍照，獲取宏觀巖石圖像數據；

數據傳輸系統，被配置為將拉曼測試系統和圖像拍攝系統獲取的拉曼數據信息和圍巖圖像信息通過有線傳輸給數據分析系統；

數據分析系統，包括拉曼分析模塊和圖像分析模塊，拉曼分析模塊被配置為對拉曼測試數據生成的譜圖幾何特征判斷是否異常，圖像分析模塊被配置為對圍巖圖像特征判斷是否存在異常，二者判斷出異常后傳遞信號給地質預報系統；

地質預報系統，被配置為接收數據分析系統的數據存在異常信號，做出預警響應，進行地質預報。

作為可選擇的實施方式，所述拉曼測試系統和圖像拍攝系統共用一套前端機械設備，在穩定搭載的條件下對圍巖測試和拍照。

作為可選擇的實施方式，所述前端機械設備包括一機械臂，搭載在盾構機刀頭后方，能夠跟隨錨桿機伸縮移動，所述機械臂前臂可以做到180度旋轉，以自由靠近洞壁。

作為可選擇的實施方式，所述拉曼測試系統中，測試設備為搭載在機械臂上的一臺手持式拉曼光譜儀，每次測試完成后將測試數據傳輸至主控室拉曼分析模塊。

作為可選擇的實施方式，所述圖像拍攝系統中，拍攝設備為搭載在機械臂上的一臺工業照相機，每次拍攝完成后將圖像數據傳輸至主控室圖像分析模塊。

作為可選擇的實施方式，所述拉曼分析模塊建立在主控室，對測試數據生成譜圖，并將譜圖與工區庫中同類礦物譜圖對比，判斷譜圖特征是否擬合，包括特征譜峰對應的波長數值、特征譜峰的半峰寬、特征譜峰及其它譜峰的清晰度，擬合則視為正常，若不擬合則視為異常。

作為進一步的限定，上述工區庫為前期勘測時進行礦物拉曼測試統計生成的實地譜圖庫，并與現有礦物標準拉曼譜圖庫進行過對比修正，涵蓋當地礦物一般拉曼譜圖幾何特征，代表施工區域實際巖石礦物拉曼譜圖庫。