專利名稱：Tsp超前地質(zhì)預(yù)報的組合信號觸發(fā)布線結(jié)構(gòu)及觸發(fā)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種隧道TSP超前地質(zhì)預(yù)報的組合信號布線方法及觸發(fā)方法。
背景技術(shù)：
超前地質(zhì)預(yù)報作為隧道信息化動態(tài)設(shè)計(jì)和施工不可或缺的部分，及時預(yù)報掌子面前方不良地質(zhì)情況，以便提前采取有效措施，避免地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，確保隧道施工的安全， 已經(jīng)得到了工程界的廣泛認(rèn)同。隧道地震勘探法(TSP)是施工期非破壞性長期超前地質(zhì)預(yù)報的主要方法之一，已經(jīng)成為長大隧道信息化施工中應(yīng)用最廣泛的預(yù)報方法之一。目前采用的TSP超前地質(zhì)預(yù)報標(biāo)準(zhǔn)測線布置具有一定的局限性，主要是由于爆破激發(fā)地震波信號的頻率和能量與實(shí)際工程需求的矛盾關(guān)系激發(fā)弱信號時，能夠產(chǎn)生更多高頻地震波信號，提高預(yù)報分辨率，但信號的信噪比低，預(yù)報距離短；激發(fā)強(qiáng)能量信號時，能夠產(chǎn)生振幅大的高能量地震波信號，增加預(yù)報距離，但信號頻率會降低，影響預(yù)報分辨率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服上述標(biāo)準(zhǔn)信號觸發(fā)方式的不足，提供一種可同時獲取能量高、頻率高的地震波信號，有利于同時提高預(yù)報精度和距離的組合信號布線方法以及觸發(fā)方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案一種TSP超前地質(zhì)預(yù)報的組合信號觸發(fā)布線結(jié)構(gòu)，在隧道洞壁的一側(cè)或兩側(cè)設(shè)置若干個觸發(fā)點(diǎn)，每側(cè)的若干個觸發(fā)點(diǎn)位于同一水平面的一條直線上，每個觸發(fā)點(diǎn)設(shè)有兩個上下對稱的炮點(diǎn)。這里“觸發(fā)點(diǎn)”為按照現(xiàn)有技術(shù)中的布線方法中的炮點(diǎn)處所假想的點(diǎn)。兩個上下對稱的炮點(diǎn)與相應(yīng)的觸發(fā)點(diǎn)的中心距為R1=I 5(p_Rb，式中，φ為距離修正系數(shù)，φ取值1級圍巖1. 05, II級圍巖1. 1，III級圍巖1. 15， IV級及更差圍巖1. 2 ；Rb為信號激發(fā)炮孔半徑。每個炮點(diǎn)處設(shè)有雷管，上下對稱的炮點(diǎn)處的雷管與觸發(fā)器相連，觸發(fā)器與起爆器和主機(jī)相連。一種TSP超前地質(zhì)預(yù)報的信號觸發(fā)方法，起爆器向觸發(fā)器發(fā)出起爆信號后，觸發(fā)器同時向上下兩個對稱的炮點(diǎn)處的雷管和主機(jī)發(fā)出觸發(fā)信號，同時激發(fā)上下兩個對稱的炮點(diǎn)，雷管接到觸發(fā)信號后起爆炸藥，兩個炮點(diǎn)同時爆破，主機(jī)接到觸發(fā)信號的同時開始采集地震波信號。本發(fā)明研究了地震波信號能量和頻率與實(shí)際工程需要的矛盾關(guān)系，解決了接收信號無法獲取能量高、頻率高的地震波信號，無法同時滿足預(yù)報精度和距離要求的問題。通過采用組合信號觸發(fā)與接收方式，與前人研究相比，所獲得的地震波信號能量高、頻率高，使超前地質(zhì)預(yù)報精度和距離均得到改善。本發(fā)明解決了地震波信號能量和頻率與實(shí)際工程需要之間的矛盾，具有的主要優(yōu)點(diǎn)是通過同時起爆激發(fā)組合信號，可獲得能量高、頻率高的地震波信號。


圖1為原信號與組合信號觸發(fā)方式布線比較圖；圖2為原信號觸發(fā)與采集方式圖；圖3為并聯(lián)式組合信號觸發(fā)與接收方式圖。
具體實(shí)施例方式下面通過具體實(shí)例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的闡述，應(yīng)該說明的是，下述說明僅是為了解釋本發(fā)明，并不對其內(nèi)容進(jìn)行限定。如圖1所示，一種TSP超前地質(zhì)預(yù)報的組合信號觸發(fā)布線結(jié)構(gòu)，在隧道洞壁的一側(cè)
設(shè)置M個觸發(fā)點(diǎn)i (i = 1，2，3，......,23,24),24個觸發(fā)點(diǎn)i位于同一水平面的一條直線
上，高于洞底1. 0 1. 5m,間距1. 5m，炮孔深度1. 5m且上下兩個對稱的炮孔深度必須相等，
每個觸發(fā)點(diǎn)i設(shè)有兩個上下對稱的炮點(diǎn)i'和i〃 (i' = 1,2,3,......，23，24;i〃=l，
2 j 3 j......j 23 j 24) ο如圖1所示，觸發(fā)點(diǎn)i位于同一水平面的一條直線上，每個觸發(fā)點(diǎn)設(shè)置炮孔，為現(xiàn)有技術(shù)中信號觸發(fā)布線結(jié)構(gòu)，在原信號觸發(fā)布線的每個觸發(fā)點(diǎn)i處設(shè)有兩個上下對稱的炮點(diǎn)i'和i"，因此炮點(diǎn)i'和i"的中心線仍為原信號觸發(fā)布線的直線。按照改進(jìn)后的測線布置方式布置炮孔，改進(jìn)后測線測點(diǎn)(兩個上下對稱的炮點(diǎn) i'和i")與標(biāo)準(zhǔn)測線測點(diǎn)(相應(yīng)的觸發(fā)點(diǎn)i)的中心距的經(jīng)驗(yàn)公式
Ri=15qrRb(1)式中，Ri為改進(jìn)后測線測點(diǎn)與標(biāo)準(zhǔn)測線測點(diǎn)中心距，φ為距離修正系數(shù)，Rb為信號激發(fā)炮孔半徑。改進(jìn)后對稱信號激發(fā)孔(兩個上下對稱的炮點(diǎn)i'和i〃 )中心距為
Di=30(p-Rb(2)修正系數(shù)φ取值1級圍巖1. 05，II級圍巖1. 1，III級圍巖1. 15，IV級及更差圍巖1. 2。Rb 一般取0. 02m,故改進(jìn)后對稱信號激發(fā)孔中心距為0. 63 0. 72m。經(jīng)驗(yàn)公式(1)和( 適用于對稱炮孔裝藥量一致的情況，若炮孔裝藥量不一致則不應(yīng)采用對稱炮孔的形式，需通過理論或數(shù)值模擬計(jì)算決定炮孔布置方式。如圖3所示，每個炮點(diǎn)處設(shè)有雷管，上下對稱的炮點(diǎn)處的雷管1-1'和1-1"與觸發(fā)器1-3相連，觸發(fā)器1-3與起爆器1-2和主機(jī)1-4相連。按照改進(jìn)后的組合信號觸發(fā)方式，采用上下對稱炮孔并聯(lián)式連接方式連接，并與觸發(fā)器觸發(fā)信號發(fā)出端口相連，而起爆器 1-2、觸發(fā)器1-3與主機(jī)1-4之間的連接方式則保持傳統(tǒng)方式不變，即起爆器1-2與觸發(fā)器 1-3相連接，觸發(fā)器1-3的兩個觸發(fā)信號輸出端口分別與雷管1-1'和1-1"和主機(jī)1-4相連。圖2為原信號觸發(fā)與采集方式圖，起爆器1-2與觸發(fā)器1-3相連接，觸發(fā)器1_3的兩個觸發(fā)信號輸出端口分別與雷管1-1和主機(jī)1-4相連。一種TSP超前地質(zhì)預(yù)報的信號觸發(fā)方法，起爆器向觸發(fā)器發(fā)出起爆信號后，觸發(fā)器同時向上下兩個對稱的炮點(diǎn)處的雷管和主機(jī)發(fā)出觸發(fā)信號，同時激發(fā)上下兩個對稱的炮點(diǎn)，雷管接到觸發(fā)信號后起爆炸藥，兩個炮點(diǎn)同時爆破，主機(jī)接到觸發(fā)信號的同時開始采集地震波信號。按照改進(jìn)后的組合信號觸發(fā)測線布置方式，采用并聯(lián)式組合信號觸發(fā)方法，依次同時激發(fā)觸發(fā)點(diǎn)i'與觸發(fā)點(diǎn)i"處的上下兩個炮點(diǎn)，使其同時爆破，激發(fā)的同時通過主機(jī)接收，獲得能量大、頻率高的地震波信號，使超前地質(zhì)預(yù)報在精度和距離兩個方面均得到改
口 ο上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行了描述，但并非對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種TSP超前地質(zhì)預(yù)報的組合信號觸發(fā)布線結(jié)構(gòu)，在隧道洞壁的一側(cè)或兩側(cè)設(shè)置若干個觸發(fā)點(diǎn)，每側(cè)的若干個觸發(fā)點(diǎn)位于同一水平面的一條直線上，其特征在于，每個觸發(fā)點(diǎn)設(shè)有兩個上下對稱的炮點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的布線結(jié)構(gòu)，其特征在于，兩個上下對稱的炮點(diǎn)與相應(yīng)的觸發(fā)點(diǎn)的中心距為:Rrl5(p_Rb，式中，φ為距離修正系數(shù)，φ取值1級圍巖1. 05，II級圍巖1. 1，III級圍巖1. 15，IV級及更差圍巖1. 2 ；Rb為信號激發(fā)炮孔半徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的布線結(jié)構(gòu)，其特征在于，每個炮點(diǎn)處設(shè)有雷管，上下對稱的炮點(diǎn)處的雷管與觸發(fā)器相連，觸發(fā)器與起爆器和主機(jī)相連。
4.如權(quán)利要求1所述的TSP超前地質(zhì)預(yù)報的信號觸發(fā)方法，其特征在于，起爆器向觸發(fā)器發(fā)出起爆信號后，觸發(fā)器同時向上下兩個對稱的炮點(diǎn)處的雷管和主機(jī)發(fā)出觸發(fā)信號，同時激發(fā)上下兩個對稱的炮點(diǎn)，雷管接到觸發(fā)信號后起爆炸藥，兩個炮點(diǎn)同時爆破，主機(jī)接到觸發(fā)信號的同時開始采集地震波信號。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種TSP超前地質(zhì)預(yù)報的組合信號觸發(fā)布線結(jié)構(gòu)，在隧道隧洞一側(cè)的設(shè)置若干個觸發(fā)點(diǎn)，若干個觸發(fā)點(diǎn)位于同一水平面的一條直線上，其特征在于，每個觸發(fā)點(diǎn)設(shè)有兩個上下對稱的炮點(diǎn)。觸發(fā)方法為，起爆器向觸發(fā)器發(fā)出起爆信號后，觸發(fā)器同時向上下兩個對稱的炮點(diǎn)處的雷管和主機(jī)發(fā)出觸發(fā)信號，同時激發(fā)上下兩個對稱的炮點(diǎn)，雷管接到觸發(fā)信號后起爆炸藥，兩個炮點(diǎn)同時爆破，主機(jī)接到觸發(fā)信號的同時開始采集地震波信號。通過對測線布置和信號觸發(fā)方式的改進(jìn)，使不同雷管采用并聯(lián)式連接，同時爆破和觸發(fā)信號，爆破后獲得能量高、頻率高的地震波信號，使超前地質(zhì)預(yù)報在精度和距離兩個方面均得到改善。
文檔編號G01V1/02GK102411152SQ201110226550
公開日2012年4月11日 申請日期2011年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月9日
發(fā)明者周宗青, 周毅, 張慶松, 李利平, 李術(shù)才, 許振浩 申請人:山東大學(xué)