[發明專利]一種基于隧道鉆爆施工的探測系統及其對應方法

在審

• 申請號: 202011235390.2
• 申請日: 2020-11-06
• 公開（公告）號: CN112505746A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 李彥恒;胡明明;譚可可;操靜濱;周輝;盧景景;謝耀權;李兆凱;胡明;高峰
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍火箭軍工程設計研究院;中國科學院武漢巖土力學研究所
• 主分類號: G01V1/00
• 分類號: G01V1/00;G01V1/18;G01V1/20
• 代理公司: 北京眾達德權知識產權代理有限公司 11570
• 代理人: 劉杰

本發明實施例中公開了一種基于隧道鉆爆施工的探測系統及其對應方法，其中，本實施例提供的系統包括第一探測子系統、第二探測子系統以及第三探測子系統，分別從垂直孔與掌子面、地表與掌子面以及掌子面后方微震監測系統三個方面對隧道周圍的地質進行全方位探測，可以利用鉆爆法施工中掌子面爆破波以及施工掘進時圍巖中的微地震事件作為震源，不需要在震源上額外增加成本，可以利用前期地勘的垂直孔、掌子面爆破波、圍巖中的微地震事件，進行全方位實時探測隧道施工過程中的隧道掌子面前后、軸向上方及地表的地層信息變化，能夠提高地質勘察的探測深度和精度。

技術領域

本發明涉及隧道施工地震波探測技術領域，具體涉及一種基于隧道鉆爆施工的探測系統及其對應方法。

背景技術

隨著我國西部山區的深埋長大隧道工程越來越多，工程地質條件越來越復雜，面臨活動斷層、高地應力、高地溫、高地下水等難題。

很多山區地下工程前期地質勘察除了全軸線物探和工程地調，還在軸線上方地表布置少量的垂直孔鉆探，用于直接揭示軸線某一點的地質情況和驗證物探成果，即便如此，也很難準確地將軸線地質情況查清楚，這也給設計施工帶來很大的不確定性和安全隱患；而且施工地質勘察往往是靠掌子面附近的地質素描、超前鉆孔和綜合物探，預報距離短，效果一般。

在地震波、電法、電磁法這三種主要物探方法中，地震波探測精度最高、反演剖面最直觀，在前期勘察中，但這種方法受制于震源能量，探測深度和精度不能滿足精細地質勘察的需要。

發明內容

本發明實施例中提供一種基于隧道鉆爆施工的探測系統及其對應方法，能夠提高地質勘察的探測深度和精度。

一方面，本發明提供一種基于隧道鉆爆施工的探測系統，該系統包括：第一探測子系統、第二探測子系統以及第三探測子系統，其中：

所述第一探測子系統包括多個串式檢波器、地震波采集設備以及GPS授時裝置，多個所述串式檢波器根據預置的設置規則分別垂直串聯設置在山體表面布置的垂直孔中，所述垂直孔深度超過遂洞軸線標高，所述垂直孔為前期勘察時山體表面布置的垂直孔，所述串式檢波器在井口處連接所述地震波采集設備，所述GPS授時裝置設置在隧洞口，與撐子面進行通信，用于確定爆破的準確時間，所述地震波采集設備與所述GPS授時裝置相連接；

所述第二探測子系統包括多個地表檢波器、所述地震波采集設備以及所述GPS授時裝置，多個所述地表檢波器根據預置的長度間隔串聯設置在隧道對應的地表，所述地震波采集設備與所述地表檢波器相連接；

所述第三探測子系統包括微震監測檢波器以及微震采集系統，所述微震監測檢波器設置在掌子面后方一定范圍內的鉆孔中，所述微震采集系統設置在隧洞口，所述微震監測檢波器通過導線與所述微震采集系統相連接。

在一些實施例中，所述預置的設置規則包括：串式檢波器在隧洞直徑范圍內間隔1m設置，在隧洞輪廓邊緣至隧洞軸線100m范圍內間隔3m設置，在隧洞輪廓邊緣至隧洞軸線100m范圍外間隔10m設置。

在一些實施例中，所述垂直孔注有耦合劑。

在一些實施例中，所述地表檢波器設置在所述地表下20cm。

在一些實施例中，所述地表檢波器為一種高度集成化的檢波器。

在一些實施例中，所述串式檢波器為一種高度集成化的檢波器。

在一些實施例中，所述預置的長度間隔為2-5m。

另一方面，本發明還提供一種基于隧道鉆爆施工的探測方法，該方法用于對用于對基于隧道鉆爆施工的探測系統進行使用，包括：

所述第一探測子系統的使用方法：

對所述地震波采集設備進行采集參數設置；