[發(fā)明專利]一種應(yīng)用于隧道施工的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)及方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011069461.6
• 申請(qǐng)日: 2020-09-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112230269A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉飛香;程永亮;劉在政;曹龍飛;申智方;王肖;謝錚;徐震;艾艷波;趙威威
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)鐵建重工集團(tuán)股份有限公司
• 主分類號(hào): G01V1/00
• 分類號(hào): G01V1/00;G01V1/147;G01V1/155;G01V1/18;G01V1/20;G01V1/22
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 張欣然

1.一種應(yīng)用于隧道施工的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)，其特征在于，包括：

震源部，設(shè)置有機(jī)械震源(13)以及用于控制所述機(jī)械震源(13)錘擊頻率的控制部；

檢波器封裝結(jié)構(gòu)，設(shè)置有用于采集地震波信號(hào)的信號(hào)采集裝置以及用于與孔壁耦合接觸的收縮張緊部；

數(shù)據(jù)采集部，與所述檢波器封裝結(jié)構(gòu)連接，并接收所述信號(hào)采集裝置所采集的地震波信號(hào)；

PC端，用于將所述數(shù)據(jù)采集部采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)儲(chǔ)存和顯示；

后處理部，用于對(duì)所述數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于隧道施工的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)，其特征在于，所述控制部包括：

上位機(jī)(12)，用于提供偽隨機(jī)編碼序列；

可編程邏輯控制器(14)，用于接收所述上位機(jī)(12)提供的所述偽隨機(jī)編碼序列，并將所述偽隨機(jī)編碼序列轉(zhuǎn)化為脈沖，按照預(yù)設(shè)的頻率以所述偽隨機(jī)編碼序列的順序輸出脈沖序列；

交流調(diào)壓模塊(15)，接收所述脈沖序列，并根據(jù)所述脈沖序列輸出電壓信號(hào)至所述機(jī)械震源(13)，以控制所述機(jī)械震源(13)的錘擊頻率。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用于隧道施工的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)，其特征在于，所述機(jī)械震源(13)設(shè)置有電感式接近開(kāi)關(guān)，所述電感式接近開(kāi)關(guān)用于接收所述機(jī)械震源(13)的錘擊頻率，通過(guò)將所述錘擊頻率信號(hào)處理為與所述錘擊頻率相關(guān)聯(lián)的開(kāi)關(guān)量信號(hào)，并將所述開(kāi)關(guān)量信號(hào)以電信號(hào)形式輸出至所述上位機(jī)(12)；

所述上位機(jī)(12)設(shè)置有用于將所述電信號(hào)解析還原為編碼序列的還原模塊、用于將所述電信號(hào)還原之后的編碼序列與提供給所述可編程邏輯控制器(14)的偽隨機(jī)編碼序列進(jìn)行比對(duì)的對(duì)比模塊以及用于根據(jù)所述對(duì)比模塊的對(duì)比結(jié)果調(diào)整所述上位機(jī)(12)所發(fā)送的偽隨機(jī)編碼序列的調(diào)整模塊。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于隧道施工的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)，其特征在于，所述檢波器封裝結(jié)構(gòu)還包括用于調(diào)整所述收縮張緊部張開(kāi)程度的錐套(2)，所述收縮張緊部包括至少兩個(gè)沿所述檢波器封裝結(jié)構(gòu)的周向設(shè)置的支撐片(3)，所述支撐片(3)朝向所述檢波器封裝結(jié)構(gòu)的中心軸線方向設(shè)置有與所述錐套(2)配合的弧面，所述錐套(2)沿所述檢波器封裝結(jié)構(gòu)的中心軸線方向可移動(dòng)設(shè)置，以使所述支撐片(3)撐開(kāi)或收縮。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的應(yīng)用于隧道施工的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)，其特征在于，所述檢波器封裝結(jié)構(gòu)還包括用于與所述錐套(2)連接的螺桿(4)、至少一節(jié)內(nèi)連接管、至少一節(jié)外套管以及用于帶動(dòng)所述內(nèi)連接管沿所述檢波器封裝結(jié)構(gòu)的軸向移動(dòng)的推動(dòng)部；

所述螺桿(4)的一端與所述錐套(2)連接，另一端與所述內(nèi)連接管連接，所述外套管固定套設(shè)于所述內(nèi)連接管的外周部。

6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的應(yīng)用于隧道施工的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集部為多通道數(shù)據(jù)采集儀，且所述多通道數(shù)據(jù)采集儀與至少兩個(gè)所述檢波器封裝結(jié)構(gòu)連接。

7.一種應(yīng)用于隧道施工的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法，其特征在于，包括：

安裝檢波器封裝結(jié)構(gòu)至對(duì)應(yīng)測(cè)試孔內(nèi)；

控制機(jī)械震源(13)錘擊；

采集地震波信號(hào)并將所述地震波信號(hào)發(fā)送至數(shù)據(jù)采集部；

數(shù)據(jù)采集部將接收到的所述地震波信號(hào)傳輸至PC端；

所述PC端對(duì)所述數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存和顯示；

對(duì)所述數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)用于隧道施工的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法，其特征在于，所述安裝檢波器封裝結(jié)構(gòu)至對(duì)應(yīng)孔內(nèi)，包括：

將所述檢波器封裝結(jié)構(gòu)塞入所述測(cè)試孔內(nèi)，直至所述檢波器封裝結(jié)構(gòu)與所述測(cè)試孔的孔底接觸；

控制所述檢波器封裝結(jié)構(gòu)的支撐片(3)張開(kāi)并與所述測(cè)試孔的孔壁耦合接觸。