专利名称：地下工程施工超前地质预报系统及其预报方法
技术领域：
本发明涉及一种施工面前方地质情况预测系统及其预报方法。
技术背景在地下工程开挖过程中，施工人员普遍遇到前方地质情况不明的困惑。虽然在施工前期 已做了一定程度的勘査设计，由于资金、现场条件、技术手段等多方面因素的限制，前期勘 察资料很难满足地下工程开挖的技术要求。另一方面，由于地下工程开挖现场条件的限制， 很难采用现有的勘探技术对开挖前方一定距离进行超前地质预报。对岩体隧道工程目前广泛 采用隧道地震预报法进行预报，隧道地震预报采用的主要方法为反射波法，对地震记录识别和 追踪的对比原则大部分是位置对比，即距离偏移法。隧道地震预报在掌子面附近的排布方法 有多种，其排布方法可分为二维2D测线观测系统和三维3D面积观测系统。2D观测系统指震源 与接收器沿测线排列，而3D观测系统是将震源点与接收器按空间排布，构成空间距离或角度 偏移。常见的2D观测系统如将炮点与接收器均在侧墙的排布方式称TSP (T皿nel Seismic Prediction);而将炮点在掌子面多个接收器在侧墙的排布方式称VSP (Vertical Seismic Profiling);将在隧洞的两个侧壁分别布设震源和检波器，按其相对位置固定激发点或接 收点和激发与接收相错的排布称为HSP (Horizontal Sound wave Profiling);把激发点和 接收器按一定排列布置在隧道掌子面的排布称为垂直地地震波排布，即极小极距偏移法。3D 观测系统如TRT(True Reflection Tomography),即特定震源点与接收器的空间排布，采 用距离偏移法，以上系统具有对三维地质体超前预报准确率不高的缺陷，尤其是在解决复杂 的地质问题时，很难满足地下工程的施工要求。发明内容为了克服现有地下工程施工超前地质预报系统的不足，本发明提供一种新型地下工程施 工超前地质预报系统及其预报方法，解决施工超前地质预报准确率不高的技术问题，并解决 复杂地质条件下的隧道施工超前地质预报问题。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种地下工程施工超前地质预报系统，包括分布于地下工程隧道内的空间地震波接收器 及其排布、地震波采集器和地震波数据处理分析系统，其特征在于上述系统采用多分量多波空间排布，组成了 "角度+距离"偏移的联合体系，可根据需要采集三维空间地震波的数据，并配套处理、分析、判译的系统软件。地震波采集器系统母板和16个采集子板插卡连接而成，采集子板通过连接插座与系统母 板连通取电。系统母板上有单片机总控电路、电源、电源指示灯、串口、 USB接口和无线接口，单片 机总控电路通过控制/数据总线与16个与卡座连接，单片机总控电路与一个USB控制器信号连 接，USB控制器与连接计算机的串口和USB接口连接。每块采集子板有一个与系统母板连接的连接插座，还有一个现场可编程门阵列电路 FPGA，现场可编程门阵列电路FPGA通过并行总线与一个同步动态随机存取存储器SDRAM信号 连接，现场可编程门阵列电路FPGA有一个信号输入口，通过该信号输入口经SPI总线与16个 独立的A/D转换器信号连接，16个采集子板上形成256个模拟信号输入通道，每个A/D转换器 均有一个与传感器连接的接口 。上述地震波接收器是多分量空间接收器，它包括检波器和检波器的支撑载体，检波器的 支撑载体是一个空心半球壳体，空心半球壳体的球面上沿复数个纬度圈和复数个经度线分布 有检波器孔，检波器固定于检波器孔内，每个检波器的自身轴线指向球心，所有检波器的传 感线与引线相连，空心半球壳体和检波器罩在外壳内，空心半球壳体的开口一侧连有后盖 板，外壳上分别固定有把手、引线接口和水平定位用的气泡。上述地震波数据处理分析系统内存地震波数据处理分析软件的计算机，该计算机通过有 线或无线接口和无线基站接收地震波采集器的地震波数据。上述检波器优先排布在空心半球壳体的高纬度圈上。上述检波器在球面上的分布是均匀对称分布。上述检波器的传感线紧贴空心半球壳体的内腔边缘布设，最终和外壳上的引线接口相连。上述检波器由丝堵密封固定于检波器孔内。 上述外壳体可以为棱柱形或曲面形。上述地震波采集器的系统母板和采集子板采用具有单独的电源层和地线层的四层印刷电 路板。上述地震波采集器的单片机总控电路是一个实现信号驱动的复杂可编程逻辑器件CPLD。 上述地震波采集器的系统母板上有可与计算机信号连接的无线接口。 一种应用上述地下工程施工超前地质预报系统的预报方法，其特征在于有以下步骤 步骤l、根据地下工程现场情况及任务要求，在现场选择1 4个地震波接收器联合排布方式，选择震源点空间位置，点数；步骤2、现场资料输入计算机包括工程简况描述、接收器空间位置描述、震源点空间 位置描述、隧道半径及开挖高度；步骤3、按照选择方式埋置地震波接收器，布置震源点，锤击法安置好触发板、连接同 步电缆即可；爆破法需炮点钻孔、装炸药与电子雷管、孔内灌水，将地震波接收器通过电缆 与地震波采集器连接，将瞬发电子雷管与起爆器连接，起爆器与地震波采集器连接，最后将 地震波采集器与计算机连接；步骤4、操作计算机，进行参数配置与数据采集包括触发方式、时窗选择、实时采集 和单次采集选择；步骤5、通过计算机测试系统连接情况，正�：螅低辰胱急妇托髯刺徊街�6、暂停各种机械振动，人员撤离后，启动起爆器或锤击，系统触发，开始地震数 据采集、传输工作，多点时重复步骤5 6，完成地震数据采集后，系统会形成文件格式为 *. segy的地震标准数据文件；步骤7、操作计算机，对地震标准数据文件进行数据处理分析包括各种校正、频谱分 析、带通滤波、速度分析、波场分离、绕射叠加、深度偏移、岩土力学参数分析；步骤8、操作计算机，对地震标准数据文件进行图形显示包括一维图形、二维图形、 三维图形；步骤9、根据步骤6 7的处理分析及显示，进行地震资料的解释、判读、分析，对地质 情况进行预报。在步骤9中，采用地震波反射法理论，以纵波、S卩P波资料为主，对围岩进行划分，结合 横波即S波资料，对地质情况进行预报，预报要遵循以下准则① 、正反射界面表明进入硬岩层，负反射界面表明进入软岩层；② 、若横波反射较纵波强，则表明岩层饱含水；③ 、纵波速度Vp/横波速度Vs增加或泊松比突然增大，常常由于流体的存在而引起；④ 、若Vp下降，则表明裂隙或孔隙度增加，反之，Vp增大，表明岩体强度增加； 依此判断施工面前方的地质情况变化和有无不良地质灾害体的存在以及它的空间位置、范围、性质及相互关系。本发明是基于观测点具有相同位置的条件下作为振动分量在空间取向的函数来追踪地地 震波相位的方法进行空间地质预报的，提高了施工超前地质预报的准确率，由于是空间装 置，可不受排布的限制，其特点和有益效果如下本发明采用震源点与地震波接收器空间排布的方式，采用"角度+距离"偏移的联合体 系，g卩USP (Underground Seismic Prediction)。方位空间装置的方位对比与位置对比法 配合。两种对比方法的配合运用可以比较可靠地、有根据的分析地震记录上的波，甚至在较 好的情况下可以解决距离偏移无法解决的复杂问题。在解决专门的地质预报问题时，特别是 在复杂的地质构造条件下，在距离偏移完全没有对比性时，可以采用空间方位装置进行资料 弥补。位置对比和方位对比的有效结合，也就是该系统中的多震源、多接收器的情况。系统 提供256个通道，配置4个地震波接收器，每个地震波接收器64通道，对预报的施工现场没有 严格要求，可以进行多震源、多接收器以及叠加次数不限的方法组合。可以解决复杂地质条 件下的隧道施工超前地质预报问题。本发明采用实时采集方法，在隧道施工现场采用非人工震源进行的地震波数据采集，它 是利用施工自有的振动噪音激发的振动信号通过叠加和信号的连续性判断掌子面前方的地质 情况。同时为单次采集寻找最佳的采集时机，相当于摄像机中的摄像功能。而单次采集就相 当于摄像机中的照相功能，摄像功能通常设置的采集参数配置较低，而反应较快。单次照相 功能的参数配置较高，能获得较清晰的效果。另外，实时采集还可设置阈值，它在采集到较 大的反射信号并超过预设阈值时，系统启动单次采集进行阈值触发预报。在预报过程中，可 将实时采集和单次采集联合使用，以期获得更好的预报效果。本发明的系统将无线传输技术应用于超前预报设备中，以期在特殊的地下工程场景下使 用。也可以在一些不安全的环境下，进行后台或远程的采集处理功能。整个系统仅需外加配 套的基站和后台管理软件即可。无线传输对实时采集系统而言非常便利，可以随时采集数据 进行相关分析。本系统在有电源的情况下可以连续工作。在无外电的情况下，机内电池仍可 连续工作3个小时以上。本发明利用多分量地震波空间接收装置，可接收空间中来自不同方向的地震波，可以在 一个点上获得大量不同相位的地震波，根据空间地震检波器轴向不同在一个点所得的多分量 地震记录，实现了多通道、快速同步采集地震波。使USP系统可以采用位置对比和方位对比 的联合体系，成为一种广谱的地下工程超前地质预报系统。本发明可根据现场情况及任务要求，用多点空间装置中的64分量代替3分量进行布置， 很容易实现角度偏移和距离偏移的联合采集体系，它大大提高了地震波空间采集的效率。将 多个检波器封闭在一个壳体内，构造简单，携带方便，尤其适用于各种地下工程的开挖，同 时本实用新型不受震源排布的限制，可广泛适用于各种地下工程开挖超前地质预报空间数据 采集工作。本发明的系统通常采用2个接收器排布，只有当地质条件复杂时或任务要求精度较高 时，采用4个接收装置。由于每个接收装置配置了64个不同方向多分量的检波器，使得构建 3D观测系统有足够多的有效数据，可对地下工程开挖面前方不良地质体进行三维数据处理及 显示。在地下工程施工现场首先将空间接收装置埋在地下工程开挖面的附近，调气泡至平整， 并将主轴对准需探测的前方。在调好方向和水准后，将它固定在土体或岩体里。土体里通常 直接埋置并保证空间接收装置与土体密实接触，接收装置以上覆土通常要达到30 50cm。在 岩体隧道进行预报时，通常将接收装置埋在掌子面的下台阶处，为了保证接收装置与岩体紧 密接触，用喷射砼将其固定，埋设深度应达到上覆砼50cm以上。在埋置时有必要按方位来确 定接收装置轴的方向，可用罗盘或经纬仪的方法将接收装置定向，水准可按接收装置的水准 泡进行调平。不好的安放条件会造成地震记录的畸变，保证接收装置与岩土体良好的接触是 非常重要的。本发明克服了传统空间地震波需要多次线性布设检波器，而且往往受到震源分布场地的 限制，无法布设足够数量的检波器，同时传统的空间地震波探测系统探测到的地震波分量只 有三个(X、 Y、 Z)，解决了在同一震源点同时测得多个地震波分量以及利用地震波反射原 理进行形状体探测的技术问题。本发明的系统可进行现场直接采集和远程控制采集，通常，在钻爆法施工或TBM、盾构 机施工中采用现场直接采集。直接采集速度快、现场情况易掌控、对布置多个接收装置时， 由于数据量大常建议使用现场采集方式。如有特殊要求或存在现场安全隐患时，可采用远程 控制采集。本发明在应用于各种地下工程开挖时，其震源点、接收器可灵活排布，用于地下工程施 工超前地质预报，可用于解决各种地质问题，发现和了解施工面前方的地质情况变化和有无 不良地质灾害体的存在以及它的空间位置、范围、性质相互关系等。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 图l是本发明系统的组成框图。图2是本发明的系统台阶法现场采集布置的结构示意图。 图3是地下工程施工超前地质预报系统3D排列示意图。 图4是地震波采集器的系统母板�？榻峁箍蛲�。 图5是地震波采集器的采集子板�？榻峁箍蛲�。图6是多分量空间接收器的结构示意图。 图7是图6中A—A剖面示意图。图8是应用本发明地下工程施工超前地质预报系统进行超前地质预报的流程图。 附图标记l一地下工程隧道、2 —地震波接收器、2. l —空心半球壳体、2.2 —气泡、 2. 3 —把手、2.4 —引线接口、 2. 5 —检波器、2.6 —丝堵、2. 7 —检波器孔、2. 8 —后盖板、 2.9-外壳、3 —地震波采集器、4一地震波数据处理分析装置、5 —掌子面、6 —震源点。
具体实施方式
实施例参见图l、图2所示，这种地下工程施工超前地质预报系统，包括分布于地下工程 隧道l内的地震波接收器2、地震波采集器3和地震波数据处理分析系统4。 本发明的系统在隧道台阶法施工的现场布置参见图3:1) 台阶法采用单洞、多导洞工法开挖，如图1布置，该方法在施工中普遍采用，多台阶 法同样可以进行布置。其震源点6和地震波接收器2可根据现场具体任务和现场条件合理安排，地震波接收器2 最多4个，震源点6可多点，具体均可增减。2) 本发明的系统在隧道全断面施工法的现场布置即使是非�：玫奈а遥┕ぶ幸埠苌俨捎猛暾厦媸┕�。本发明在全断面法施工时同样 可以方便布设。这时可将接收器直接布置到掌子面5的下方，可以在掌子面上安排炮点，只 是炮孔应有一定的向下倾角方便孔内灌水，其它做法和台阶法一样。3) 本发明的系统多个空间接收装置的组合多个接收装置的组合通常是根据隧道及地下工程的地质预报任务和现场条件决定的。根 据激发点与接收点的相对位置，本发明的系统的接收装置通常布置为两个，以隧道轴线或地 下工程开挖面为中心，分别对称布置在下台阶的两侧。在较复杂或任务要求精度较高的情况 下，接收装置分两排在下台阶布置，由3 5个震源激发点进行多次激发。由于每个接收装置 配置了64个不同方向多分量的检波器，使得构建3D观测系统有足够多的有效数据，可对地下 工程开挖面前方的不良地质体进行三维数据处理及显示。地震波角度偏移和距离偏移的综合特征和关系决定于波场的复杂性和勘测的任务。在波 场比较简单和基于只利用一种波，例如纵反射波的方法进行工作时波容易对比条件下，距离 偏移由于比较简单起主要作用。在这种情况下，角度偏移只起补充作用，主要用来获取波场 的一般概念和分析干涉带。其它地下工程前方预报任务的接收装置布设可根据具体情况进行。在埋设好接收装置后，通过选择采集参数，然后开始数据采集工作。现场数据采集工作 通常仅持续十几分钟，具体时间还需参考激发点数的多少。参见图4、图5，上述地震波采集器由系统母板和16个采集子板插卡连接而成，采集子板 通过连接插座与系统母板连通取电。系统母板上有单片机总控电路、电源、电源指示灯、串口、 USB接口和无线接口，单片 机总控电路通过控制/数据总线与16个与卡座连接，单片机总控电路与一个USB控制器信号连 接，USB控制器与连接计算机的串口和USB接口连接。每块采集子板有一个与系统母板连接的连接插座，还有一个现场可编程门阵列电路 FPGA，现场可编程门阵列电路FPGA通过并行总线与一个同步动态随机存取存储器SDRAM信号 连接，现场可编程门阵列电路FPGA有一个信号输入口，通过该信号输入口经SPI总线与16个 独立的A/D转换器信号连接，16个采集子板上形成256个模拟信号输入通道，每个A/D转换器 均有一个与传感器连接的接口 。上述地震波采集器3的系统母板和采集子板采用具有单独的电源层和地线层的四层印刷 电路板。地震波采集器3的单片机总控电路是一个实现信号驱动的复杂可编程逻辑器件CPLD 。地震波采集器3的系统母板上有可与计算机信号连接的无线接口 。参见图6、图7，上述地震波接收器是多分量空间接收器，它包括检波器2. 5和检波器的 支撑载体，其特征在于检波器的支撑载体是一个空心半球壳体2. 1，空心半球壳体2. l的球 面上沿复数个纬度圈和复数个经度线分布有检波器孔2. 7，检波器2. 5固定于检波器孔2. 7 内，每个检波器2.5的自身轴线指向球心，所有检波器的传感线与引线相连，空心半球壳体 2. l和检波器2. 5罩在外壳2. 9内，空心半球壳体2. l的开口一侧连有后盖板2. 8，外壳2. 9上分 别固定有把手2. 3、引线接口2. 4和水平定位用的气泡2. 2。地震波数据处理分析系统是内存地震波数据处理分析软件的计算机，该计算机通过有线 或无线接口和无线基站接收地震波采集器3的地震波数据。检波器2. 5优先排布在空心半球壳体2. l的高纬度圈上。检波器2. 5在球面上的分布是均 匀对称分布。检波器2.5的传感线紧贴空心半球壳体2. l的内腔边缘布设，最终和外壳上的 引线接口2.4相连。检波器2.5由丝堵2.6密封固定于检波器孔2.7内。外壳体9为棱柱形或曲 面形。参见图8， 一种应用上述地下工程施工超前地质预报系统的预报方法，其特征在于有以 下步骤步骤l、根据地下工程现场情况及任务要求，在现场选择地震波接收器联合排布方式，可选1 4个地震波接收器，震源点选择，包括空间位置，点数。步骤2、操作计算机，现场资料输入包括工程简况描述、地震波接收器空间位置描述、震源点空间位置描述、隧道半径及开挖高度。步骤3、按照选择方式埋置地震波接收器，布置震源点，锤击法安置好触发板、连接同 步电缆即可；爆破法需炮点钻孔，土体仅选择锤击点位置、装乳化炸药与瞬发电子雷管、孔 内灌水，将地震波接收器通过65芯电缆与地震波采集器连接，将瞬发电子雷管与起爆器连 接，起爆器与地震波采集器连接，最后将地震波采集器与笔记本电脑连接。步骤4、操作计算机，参数配置与数据采集包括各种触发方式、时窗选择、实时采集 和单次采集选择等。步骤5、通过操作计算机，测试系统连接情况。正�：螅低辰胱急妇托髯刺�。步骤6、暂停各种机械振动，人员撤离后，启动起爆器或锤击，系统触发，开始数据采 集、传输工作，多点时重复步骤5 6。完成采集后，系统会形成文件格式为*. segy的地震标 准数据文件。后期的软件处理都是针对该采集文件进行的。步骤7、操作计算机，针对地震标准数据文件进行数据处理分析包括各种校正、频谱 分析、带通滤波、速度分析、波场分离、绕射叠加、深度偏移、岩土力学参数分析计算。步骤8、操作计算机，针对地震标准数据文件进行图形显示包括一维图形、二维图 形、三维图形。一维图形显示包括分按纬度、经度显示有波形加面积、变面积、变密 度、波形加变密度图。二维图形显示包括等值线、像图、阴影图、投影图、立体线图、立体 面图，可进行组合显示。三维图形显示包括三维像图、等值面图、矢量图，可进行组合显 示。步骤9、操作计算机，对地震标准数据文件进行资料解释、判读、分析。数据分析处理 包括了多种校正方法、数据处理及专业计算�？椋咛逶けㄊ笨筛菥咛逍枰≡�。整个处 理过程可进行从一维到三维的图形、图像显示工作。操作人员可根据具体情况通过处理、属 性提取等技术对预报数据进行精细解译。最终判断地下工程开挖面前方的地质情况，达到对 地下工程施工技术的具体指导。根据步骤6 7的处理分析及显示，判断地下工程开挖面前方的地质情况，理论基础是地 震波反射法。以纵波(P)资料为主对围岩进行划分，结合横波(S)资料对地质现象进行解 释，解释中，遵循以下准则① 、正反射界面表明进入硬岩层，负反射界面表明进入软岩层。② 、若S波反射较P波强，则表明岩层饱含水。③ 、Vp/Vs (即纵波速/横波速)增加或泊松比突然增大，常常由于流体的存在而引起。④ 、若Vp下降，则表明裂隙或孔隙度增加。反之，Vp增大，表明岩体强度增加。 依此判断施工面前方的地质情况变化和有无不良地质灾害体的存在以及它的空间位置、范围、性质及相互关系等。要预报内容通常有1) 、断层破碎带、富水情况及断层带两侧的围岩的强度变化情况。2) 、岩溶、采空区及陷落柱等，包括充填式、空洞型和半塌落型。3) 、岩性界面不整合接触带。4) 、软岩。5) 、地下水等。
权利要求
1.一种地下工程施工超前地质预报系统，包括分布于地下工程隧道(1)内的地震波接收器(2)、地震波采集器(3)和地震波数据处理分析系统(4)，其特征在于上述地震波采集器(3)系统母板和16个采集子板插卡连接而成，采集子板通过连接插座与系统母板连通取电；系统母板上有单片机总控电路、电源、电源指示灯、串口、USB接口和无线接口，单片机总控电路通过控制/数据总线与16个与卡座连接，单片机总控电路与一个USB控制器信号连接，USB控制器与连接计算机的串口和USB接口连接；每块采集子板有一个与系统母板连接的插座，还有一个现场可编程门阵列电路FPGA，现场可编程门阵列电路FPGA通过并行总线与一个同步动态随机存取存储器SDRAM信号连接，现场可编程门阵列电路FPGA有一个信号输入口，通过该信号输入口经SPI总线与16个独立的A/D转换器信号连接，16个采集子板上形成256个模拟信号输入通道，每个A/D转换器均有一个与传感器连接的接口；上述地震波接收器(2)是多分量空间接收器，它包括检波器(2.5)和检波器的支撑载体，检波器的支撑载体是一个空心半球壳体(2.1)，空心半球壳体(2.1)的球面上沿复数个纬度圈和复数个经度线分布有检波器孔(2.7)，检波器(2.5)固定于检波器孔(2.7)内，每个检波器(2.5)的自身轴线指向球心，所有检波器的传感线与引线相连，空心半球壳体(2.1)和检波器(2.5)罩在外壳(2.9)内，空心半球壳体(2.1)的开口一侧连有后盖板(2.8)，外壳(2.9)上分别固定有把手(2.3)、引线接口(2.4)和水平定位用的气泡(2.2)；上述地震波数据处理分析系统(4)内存地震波数据处理分析软件的计算机，该计算机通过有线或无线接口和无线基站接收地震波采集器(3)的地震波数据。
2.根据权利要求l所述的地下工程施工超前地质预报系统，其特征在 于上述检波器(2.5)优先排布在空心半球壳体(2.1)的高纬度圈上，且检波器(2.5)在球面上的分布是均匀对称分布。
3.根据权利要求l所述的地下工程施工超前地质预报系统，其特征在 于上述检波器(2.5)紧贴空心半球壳体(2.1)的内腔边缘布设，最终和外壳上的引线接 口 (2.4)相连。
4.根据权利要求l所述的地下工程施工超前地质预报系统，其特征在 于上述检波器(2.5)由丝堵(2.6)密封固定于检波器孔(2.7)内。
5.根据权利要求l所述的地下工程施工超前地质预报系统，其特征在 于上述外壳体(9)为棱柱形或曲面形。
6.根据权利要求l所述的地下工程施工超前地质预报系统，其特征 是上述地震波采集器(3)的系统母板和采集子板采用具有单独的电源层和地线层的四层 印刷电路板。
7.根据权利要求l所述的地下工程施工超前地质预报系统，其特征 是上述地震波采集器(3)的单片机总控电路是一个实现信号驱动的复杂可编程逻辑器件 CPLD
8.根据权利要求l所述的地下工程施工超前地质预报系统，其特征 是上述地震波采集器(3)的系统母板上有可与计算机信号连接的无线接口。
9. 一种应用上述地下工程施工超前地质预报系统的预报方法，其特 征在于有以下步骤步骤l、根据地下工程现场情况及任务要求，在现场选择1 4个地震波接收器联合排布 方式，选择震源点空间位置，点数；步骤2、现场资料输入计算机包括工程简况描述、接收器空间位置描述、震源点空间 位置描述、隧道半径及开挖高度；步骤3、按照选择方式埋置地震波接收器，布置震源点，锤击法安置好触发板、连接同 步电缆即可；爆破法需炮点钻孔、装炸药与电子雷管、孔内灌水，将地震波接收器通过电缆 与地震波采集器连接，将瞬发电子雷管与起爆器连接，起爆器与地震波采集器连接。最后将 地震波采集器与计算机连接；步骤4、操作计算机，进行参数配置与数据采集包括触发方式、时窗选择、实时采集 和单次采集选择；步骤5、通过计算机测试系统连接情况，正�：螅低辰胱急妇托髯刺徊街�6、暂停各种机械振动，人员撤离后，启动起爆器或锤击，系统触发，开始地震数据采集、传输工作，多点时重复步骤5 6，完成地震数据采集后，系统会形成文件格式为 *. segy的地震标准数据文件；步骤7、操作计算机，对地震标准数据文件进行数据处理分析包括各种校正、频谱分 析、带通滤波、速度分析、波场分离、绕射叠加、深度偏移、岩土力学参数分析；步骤8、操作计算机，对地震标准数据文件进行图形显示包括一维图形、二维图形、 三维图形；步骤9、根据步骤6 7的处理分析及显示，进行地震资料的解释、判读、分析，对地质 情况进行预报。
10.根据权利要求9所述的预报方法，其特征是在步骤9中，采用地 震波反射法理论，以纵波、S卩P波资料为主，对围岩进行划分，结合横波即S波资料，对地质 情况进行预报，预报要遵循以下准则① 、正反射界面表明进入硬岩层，负反射界面表明进入软岩层；② 、若横波反射较纵波强，则表明岩层饱含水；③ 、纵波速度Vp/横波速度Vs增加或泊松比突然增大，常常由于流体的存在而引起；④ 、若Vp下降，则表明裂隙或孔隙度增加，反之，Vp增大，表明岩体强度增加；依此判断施工面前方的地质情况变化和有无不良地质灾害体的存在以及它的空间位 置、范围、性质及相互关系。
全文摘要
一种地下工程施工超前地质预报系统及其预报方法，包括分布于地下工程隧道内的地震波接收器及其排布方法、地震波采集器和地震波数据处理分析系统，地震波采集器系统母板和16个采集子板插卡连接而成，采集子板通过连接插座与系统母板连通取电，系统母板上有单片机总控电路、电源、电源指示灯、串口、USB接口和无线接口，每块采集子板有一个与系统母板连接的连接插座，还有一个现场可编程门阵列电路FPGA，地震波接收器是多分量空间接收器，包括检波器和检波器的支撑载体，地震波数据处理分析系统内存地震波数据处理分析软件的计算机。本发明可进行空间三维地质体的形状探测，提高了施工超前地质预报的可靠性和准确率，用于地下工程施工超前地质预报，适用于各种地下工程开挖，其震源点、接收器可灵活排布。
文档编号G01V1/18GK101403797SQ20081030557
公开日2009年4月8日 申请日期2008年11月14日 优先权日2008年11月14日
发明者英 叶, 鹏 许 申请人:北京市市政工程研究院
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