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专利名称：Tsp超前地质预报的组合信号触发布线结构及触发方法
技术领域：
本发明涉及一种隧道TSP超前地质预报的组合信号布线方法及触发方法。
背景技术：
超前地质预报作为隧道信息化动态设计和施工不可或缺的部分，及时预报掌子面前方不良地质情况，以便提前采取有效措施，避免地质灾害的发生，确保隧道施工的安全， 已经得到了工程界的广泛认同。隧道地震勘探法(TSP)是施工期非破坏性长期超前地质预报的主要方法之一，已经成为长大隧道信息化施工中应用最广泛的预报方法之一。目前采用的TSP超前地质预报标准测线布置具有一定的局限性，主要是由于爆破激发地震波信号的频率和能量与实际工程需求的矛盾关系激发弱信号时，能够产生更多高频地震波信号，提高预报分辨率，但信号的信噪比低，预报距离短；激发强能量信号时，能够产生振幅大的高能量地震波信号，增加预报距离，但信号频率会降低，影响预报分辨率。

发明内容
本发明的目的是为克服上述标准信号触发方式的不足，提供一种可同时获取能量高、频率高的地震波信号，有利于同时提高预报精度和距离的组合信号布线方法以及触发方法。为实现上述目的，本发明采用下述技术方案一种TSP超前地质预报的组合信号触发布线结构，在隧道洞壁的一侧或两侧设置若干个触发点，每侧的若干个触发点位于同一水平面的一条直线上，每个触发点设有两个上下对称的炮点。这里“触发点”为按照现有技术中的布线方法中的炮点处所假想的点。两个上下对称的炮点与相应的触发点的中心距为R1=I 5(p_Rb，式中，φ为距离修正系数，φ取值1级围岩1. 05, II级围岩1. 1，III级围岩1. 15， IV级及更差围岩1. 2 ；Rb为信号激发炮孔半径。每个炮点处设有雷管，上下对称的炮点处的雷管与触发器相连，触发器与起爆器和主机相连。一种TSP超前地质预报的信号触发方法，起爆器向触发器发出起爆信号后，触发器同时向上下两个对称的炮点处的雷管和主机发出触发信号，同时激发上下两个对称的炮点，雷管接到触发信号后起爆炸药，两个炮点同时爆破，主机接到触发信号的同时开始采集地震波信号。本发明研究了地震波信号能量和频率与实际工程需要的矛盾关系，解决了接收信号无法获取能量高、频率高的地震波信号，无法同时满足预报精度和距离要求的问题。通过采用组合信号触发与接收方式，与前人研究相比，所获得的地震波信号能量高、频率高，使超前地质预报精度和距离均得到改善。本发明解决了地震波信号能量和频率与实际工程需要之间的矛盾，具有的主要优点是通过同时起爆激发组合信号，可获得能量高、频率高的地震波信号。


图1为原信号与组合信号触发方式布线比较图；图2为原信号触发与采集方式图；图3为并联式组合信号触发与接收方式图。
具体实施例方式下面通过具体实例对本发明进行进一步的阐述，应该说明的是，下述说明仅是为了解释本发明，并不对其内容进行限定。如图1所示，一种TSP超前地质预报的组合信号触发布线结构，在隧道洞壁的一侧
设置M个触发点i (i = 1，2，3，......,23,24),24个触发点i位于同一水平面的一条直线
上，高于洞底1. 0 1. 5m,间距1. 5m，炮孔深度1. 5m且上下两个对称的炮孔深度必须相等，
每个触发点i设有两个上下对称的炮点i'和i〃 (i' = 1,2,3,......，23，24;i〃=l，
2 j 3 j......j 23 j 24) ο如图1所示，触发点i位于同一水平面的一条直线上，每个触发点设置炮孔，为现有技术中信号触发布线结构，在原信号触发布线的每个触发点i处设有两个上下对称的炮点i'和i"，因此炮点i'和i"的中心线仍为原信号触发布线的直线。按照改进后的测线布置方式布置炮孔，改进后测线测点(两个上下对称的炮点 i'和i")与标准测线测点(相应的触发点i)的中心距的经验公式
Ri=15qrRb(1)式中，Ri为改进后测线测点与标准测线测点中心距，φ为距离修正系数，Rb为信号激发炮孔半径。改进后对称信号激发孔(两个上下对称的炮点i'和i〃 )中心距为
Di=30(p-Rb(2)修正系数φ取值1级围岩1. 05，II级围岩1. 1，III级围岩1. 15，IV级及更差围岩1. 2。Rb 一般取0. 02m,故改进后对称信号激发孔中心距为0. 63 0. 72m。经验公式(1)和( 适用于对称炮孔装药量一致的情况，若炮孔装药量不一致则不应采用对称炮孔的形式，需通过理论或数值模拟计算决定炮孔布置方式。如图3所示，每个炮点处设有雷管，上下对称的炮点处的雷管1-1'和1-1"与触发器1-3相连，触发器1-3与起爆器1-2和主机1-4相连。按照改进后的组合信号触发方式，采用上下对称炮孔并联式连接方式连接，并与触发器触发信号发出端口相连，而起爆器 1-2、触发器1-3与主机1-4之间的连接方式则保持传统方式不变，即起爆器1-2与触发器 1-3相连接，触发器1-3的两个触发信号输出端口分别与雷管1-1'和1-1"和主机1-4相连。图2为原信号触发与采集方式图，起爆器1-2与触发器1-3相连接，触发器1_3的两个触发信号输出端口分别与雷管1-1和主机1-4相连。一种TSP超前地质预报的信号触发方法，起爆器向触发器发出起爆信号后，触发器同时向上下两个对称的炮点处的雷管和主机发出触发信号，同时激发上下两个对称的炮点，雷管接到触发信号后起爆炸药，两个炮点同时爆破，主机接到触发信号的同时开始采集地震波信号。按照改进后的组合信号触发测线布置方式，采用并联式组合信号触发方法，依次同时激发触发点i'与触发点i"处的上下两个炮点，使其同时爆破，激发的同时通过主机接收，获得能量大、频率高的地震波信号，使超前地质预报在精度和距离两个方面均得到改
口 ο上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式
进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
权利要求
1.一种TSP超前地质预报的组合信号触发布线结构，在隧道洞壁的一侧或两侧设置若干个触发点，每侧的若干个触发点位于同一水平面的一条直线上，其特征在于，每个触发点设有两个上下对称的炮点。
2.根据权利要求1所述的布线结构，其特征在于，两个上下对称的炮点与相应的触发点的中心距为:Rrl5(p_Rb，式中，φ为距离修正系数，φ取值1级围岩1. 05，II级围岩1. 1，III级围岩1. 15，IV级及更差围岩1. 2 ；Rb为信号激发炮孔半径。
3.根据权利要求1或2所述的布线结构，其特征在于，每个炮点处设有雷管，上下对称的炮点处的雷管与触发器相连，触发器与起爆器和主机相连。
4.如权利要求1所述的TSP超前地质预报的信号触发方法，其特征在于，起爆器向触发器发出起爆信号后，触发器同时向上下两个对称的炮点处的雷管和主机发出触发信号，同时激发上下两个对称的炮点，雷管接到触发信号后起爆炸药，两个炮点同时爆破，主机接到触发信号的同时开始采集地震波信号。
全文摘要
本发明公开了一种TSP超前地质预报的组合信号触发布线结构，在隧道隧洞一侧的设置若干个触发点，若干个触发点位于同一水平面的一条直线上，其特征在于，每个触发点设有两个上下对称的炮点。触发方法为，起爆器向触发器发出起爆信号后，触发器同时向上下两个对称的炮点处的雷管和主机发出触发信号，同时激发上下两个对称的炮点，雷管接到触发信号后起爆炸药，两个炮点同时爆破，主机接到触发信号的同时开始采集地震波信号。通过对测线布置和信号触发方式的改进，使不同雷管采用并联式连接，同时爆破和触发信号，爆破后获得能量高、频率高的地震波信号，使超前地质预报在精度和距离两个方面均得到改善。
文档编号G01V1/02GK102411152SQ201110226550
公开日2012年4月11日 申请日期2011年8月9日 优先权日2011年8月9日
发明者周宗青, 周毅, 张庆松, 李利平, 李术才, 许振浩 申请人:山东大学