[發明專利]基于盾構機施工噪聲的多波場地震探測方法與系統

有效

• 申請號: 202010397722.0
• 申請日: 2020-05-12
• 公開（公告）號: CN111722278B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 李術才;劉斌;許新驥;陳磊;王建森;付超;任玉曉
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01V1/28
• 分類號: G01V1/28;G01V1/30
• 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盾構機施工噪聲的多波場地震探測方法與系統，本公開利用盾構機施工產生的噪聲信息作為震源，獲取激發產生的地震波在地層傳播過程中形成的體波、面波等多波場地震信息，通過聯合反演進行隧道沿線地層速度建模，利用反射波等信息進行偏移成像，最終實現盾構施工隧道掌子面前方地質情況的較準確探測。

技術領域

本公開屬于盾構機地震探測技術領域，具體涉及一種基于盾構機施工噪聲的多波場地震探測方法與系統。

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。

近年來，隨著經濟建設的快速發展和城市化水平的不斷提高，城市地下空間得到大規模的開發和利用，大量的地鐵工程、地下綜合管廊工程投入建設。盾構機因其機械化程度高、施工速度快等顯著優勢已成為城市地鐵隧道最主要的施工方式。然而，盾構機對掌子面前方地質條件要求較高，掘進面前方未探明的破碎帶、軟弱地層、孤石、溶洞等不良地質體，往往是重大安全隱患，極易導致噴涌、塌方、刀盤卡死或刀盤嚴重磨損等災害事故，造成嚴重的工期延誤和經濟損失。為避免盾構機施工過程中災害事故的發生，需要采用超前地質預報技術提前探明掌子面前方的不良地質情況，為及時制定合理的處理預案與施工方案提供指導。

在眾多隧道超前地質預報方法中，地震波法因具有界面成像精度高、探測距離遠等優點，得到了較為廣泛的應用。但據發明人了解，現有盾構隧道地震波超前探測方法主要在隧道內進行，接收傳感器大致分為沿邊墻布置及刀盤布置兩類，但受制于隧道內狹小觀測空間影響，存在著一定的局限性：

①探測區域位于隧道掌子面前方，若測線沿邊墻布置，對于掌子面前方的探測區域并不敏感，往往只對異常體在隧道軸向上的識別與定位較為準確，但對其在高程方向上的探測效果較差，導致異常體空間定位存在誤差，難以滿足城市地鐵盾構隧道安全施工對地質信息的需求；

②盾構隧道中存在管片，且管片拼裝及壁后注漿施工環節緊密，地震波接收傳感器在洞內可布設的范圍較小，僅靠隧道內觀測，可獲得的地震數據比較有限。

③若采用刀盤布置接收傳感器，在刀盤可布設接收傳感器的數量少，偏移距較小，可獲得的地震數據有限，僅靠隧道內觀測，獲取由地質異常體引起的反射回波信息有限，無法提供準確的盾構機超前探測的結果。

綜上所述，盾構地震波法探測技術受隧道環境所限，所獲得地震數據有限，且僅對隧道軸向信息敏感，無法提供準確的超前探測結果，難以滿足城市盾構隧道安全施工的需求。

發明內容

本公開為了解決上述問題，提出了一種基于盾構機施工噪聲的多波場地震探測方法與系統，本公開利用盾構機施工產生噪聲信息作為震源，獲取激發產生的地震波在地層傳播過程中形成的體波、面波等多波場地震信息，進行隧道沿線地層速度建模，利用隧道內反射波等信息進行偏移成像，最終實現盾構施工隧道掌子面前方地質情況的較準確探測。

根據一些實施例，本公開采用如下技術方案：

第一方面，本公開提供一種基于盾構機施工噪聲的多波場地震探測方法，利用盾構機產生的施工噪聲作為震源，獲取激發產生的地震波在地層傳播過程中形成的體波和面波場地震信息，進行聯合自動處理，構建隧道沿線地層速度模型，利用隧道內反射波信息進行偏移成像，確定隧道掌子面前方地質探測結果。

上述技術方案，通過施工噪聲(是指盾構機在施工過程中的產生的震動、聲音等噪聲信息)作為震源，采集多波場地震信息進行分析，解決了現有的反射波信息有限的問題，能夠提供準確的盾構機超前探測結果。

作為可選擇的實施方式，進行聯合自動處理的具體過程包括：

(1)獲取面波與體波信息；

(2)進行接收信號的同步；

(3)確定有效信號時間記錄長度；