CN105604557A - 基于地震ct的盾构施工孤石探测方法 - Google Patents

基于地震ct的盾构施工孤石探测方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105604557A
CN105604557A CN201511017131.1A CN201511017131A CN105604557A CN 105604557 A CN105604557 A CN 105604557A CN 201511017131 A CN201511017131 A CN 201511017131A CN 105604557 A CN105604557 A CN 105604557A
Authority
CN
China
Prior art keywords
hole
shield
drilled
boulder
receiver
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201511017131.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105604557B (zh
Inventor
吴波
李传金
李静
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujian University of Technology
Original Assignee
Fujian University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujian University of Technology filed Critical Fujian University of Technology
Priority to CN201511017131.1A priority Critical patent/CN105604557B/zh
Publication of CN105604557A publication Critical patent/CN105604557A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105604557B publication Critical patent/CN105604557B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • E21D9/06—Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining
    • E21D9/08—Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining with additional boring or cutting means other than the conventional cutting edge of the shield
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • E21D9/003—Arrangement of measuring or indicating devices for use during driving of tunnels, e.g. for guiding machines
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

一种基于地震CT的盾构施工孤石探测方法，包括：在盾构机刀盘上布设第一钻孔通道组和第二钻孔通道组；在盾构施工隧道中，在盾构机刀盘前方钻取长度相同的发射孔和接收孔；激发发射孔中的发射器，由接收孔中的数个接收器进行多点接收，进行地震CT成像，采集地震波形数据并处理，绘制速度分布图，从速度分布图判断是否存在孤石。本发明步骤简单、操作方便，在盾构机前方进行地震CT成像，发射器与接收器的距离短，移动间距小，分辨率高，能够有效探测盾构施工前方的孤石；在盾构机前方可能有孤石处钻孔成像，针对性强，避免了无效施工，显著降低了施工成本。

Description

基于地震CT的盾构施工孤石探测方法
技术领域
本发明具体涉及一种基于地震CT的盾构施工孤石探测方法。
背景技术
在我国南方沿海地区，开展地铁盾构施工中常遇到孤石，它是由花岗岩不均匀风化所残留下的风化核。孤石可能带来重大安全隐患，必须在盾构机施工前探明。钻探和物探方法是探测孤石的重要手段，两类方法通常都在地表进行，通过在盾构施工隧道上方钻取多个钻孔，进行垂直加密探测，确定孤石的位置、形状和大小，然后进行深孔***。采取在地表钻孔探测孤石存在严重问题，不仅要求钻孔数量多，而且容易受到建筑物、管线等条件的限制，在江河中采用垂直钻孔成本高、工艺复杂，而且发现孤石后难以准确定位，最终影响到***效果。
发明内容
本发明要解决的技术问题，在于提供一种基于地震CT的盾构施工孤石探测方法。
本发明是这样实现的：一种基于地震CT的盾构施工孤石探测方法，包括以下步骤：
(1)盾构机刀盘上布孔：在盾构机刀盘上布设第一钻孔通道组和第二钻孔通道组；所述第一钻孔通道组位于第二钻孔通道组的内部，该第一钻孔通道组包括三个第一钻孔通道，且所述三个第一钻孔通道均匀分布在以刀盘中心为圆心的圆C1上；所述第二钻孔通道组包括六个第二钻孔通道，且所述六个第二钻孔通道均匀分布在以刀盘中心为圆心的圆C2上；
(2)盾构机前方钻孔：在盾构施工隧道中，通过刀盘上的第一钻孔通道和第二钻孔通道，采用套管护壁，用超前钻机由后向前在盾构机刀盘前方钻取9个长度相同的探测孔，且探测孔的长度大于所述圆C1与圆C2之间的间距；所述第一钻孔通道所对应的探测孔为发射孔，第二钻孔通道所对应的探测孔为接收孔；
(3)地震CT成像：将一发射器固定在一空心的第一金属杆顶端，第一金属杆顶端伸入一发射孔中，且该第一金属杆的尾部插设于刀盘的第一钻孔通道中；将复数个接收器间隔且均匀固定在一空心的第二金属杆上，第二金属杆对应于接收器的部分伸入接收孔中，且第二金属杆的尾部插设于刀盘的第二钻孔通道；所述发射器和接收器均通过电缆与一上位机连接；
激发发射孔中的发射器，由接收孔中复数个接收器进行多点接收；其中，6个接收孔内同时分别安装1组接收器，同时进行接收观测；或将6个接收孔分批进行接收观测；完成一次激发后，从上位机中查看地震波形完整情况以及初至波起跳情况；在一个发射孔内完成所有发射后，将第一金属杆和发射器移到另一发射孔中，继续采集地震波形数据，直至完成所有发射孔和接收孔的波形数据采集；对所采集的地震波形数据进行处理，绘制速度分布图，从速度分布图判断是否存在孤石。
进一步地，所述圆C1的半径为1～1.5m，所述圆C2与刀盘的外边缘之间的距离为0.5m。
进一步地，探测孔的长度为20m，孔径为90mm。
进一步地，所述步骤(2)中，钻取探测孔时，须沿着盾构施工隧道的轴线方向下倾5°～10°，且探测孔内须灌水并始终充满水。
本发明的优点在于：本发明步骤简单、操作方便，在盾构机前方进行地震CT成像，发射器与接收器的距离短，移动间距小，分辨率高，能够有效探测盾构施工前方的孤石；在盾构机前方可能有孤石处钻孔成像，针对性强，避免了无效施工，显著降低了施工成本。
附图说明
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。
图1是本发明基于地震CT的盾构施工孤石探测方法的施工流程图。
图2是本发明中盾构机刀盘的结构示意图。
图3是本发明中盾构施工隧道的结构示意图。。
图4是本发明中发射器与第一金属杆的配合图。
图5是本发明中接射器与第二金属杆的配合图。
图6是本发明中地震CT的工作原理图。
具体实施方式
请参阅图1-3所示，一种基于地震CT的盾构施工孤石探测方法，包括以下步骤：
(1)盾构机刀盘上布孔:在盾构机刀盘1上布设第一钻孔通道组2和第二钻孔通道组3；所述第一钻孔通道组2位于第二钻孔通道组3的内部，该第一钻孔通道组2包括三个第一钻孔通道21，且所述三个第一钻孔通道21均匀分布在以刀盘1中心为圆心的圆C1上；所述第二钻孔通道组3包括六个第二钻孔通道31，且所述六个第二钻孔通道31均匀分布在以刀盘1中心为圆心的圆C2上；所述圆C1的半径为1～1.5m，所述圆C2与刀盘1的外边缘之间的距离d为0.5m。
(2)盾构机前方钻孔：在盾构施工隧道12中，通过刀盘1上的第一钻孔通道21和第二钻孔通道31，采用套管(未图示)护壁，用超前钻机(未图示)由后向前，在盾构机刀盘1前方钻取9个长度相同的探测孔，且探测孔的长度大于所述圆C1与圆C2(第一钻孔通道21与第二钻孔通道31之间的孔间距)之间的间距；所述探测孔的长度为20m，孔径为90mm。其中，钻孔时须沿着盾构施工隧道12的轴线方向下倾5°～10°(不能简单地沿着水平方向钻取)，且须向探测孔内灌水，并保证探测孔内始终充满水，以使地震波能有效地从孔壁传播到仪器，减少衰减；所述第一钻孔通道21所对应的探测孔为发射孔4，第二钻孔通道31所对应的探测孔为接收孔7；采用套管护壁，能有效确保成孔质量，既可以防止钻孔崩塌，也可以防止出现卡孔。
(3)地震CT成像：将一发射器5固定在一空心的第一金属杆6顶端，第一金属杆6顶端伸入一发射孔4中，且该第一金属杆6的尾部插设于刀盘1的第一钻孔通道21中；将复数个接收器8间隔且均匀固定在一空心的第二金属杆9上，第二金属杆9对应于接收器8的部分伸入一接收孔7中，且第二金属杆9的尾部插设于刀盘1的第二钻孔通道31；所述发射器5和接收器8均通过电缆10与一上位机11连接，电缆10均应藏入第一金属杆6和第二金属杆9的内部，如图4-5所示。
如图6所示，将发射孔4中的发射器5激发，接收孔7中的复数个接收器8会进行多点接收；其中，6个接收孔7内可同时分别安装1组接收器8，同时进行接收观测；或将6个接收孔7分批进行接收观测；完成一次激发后，从上位机11中查看地震波形完整情况以及初至波起跳情况；在一个发射孔4内完成所有发射后，将第一金属杆6和发射器5移到另一发射孔4中，继续采集地震波形数据，直至完成所有发射孔4和接收孔7的波形数据采集；对所采集的地震波形数据进行处理，排除误差，采用人机结合的方式拾取初至波的走时，建立走时库，根据拾取的走时库，并结合已知的工程地质资料，分析速度分布情况，建立初始速度模型；采用弯曲射线追踪法，绘制射线分布图，查看射线是否正确追踪，分析射线的稀疏情况，绘制速度分布图，标示速度异常区，从速度分布图判断是否存在孤石。由于孤石属于花岗岩不均匀风化残留的风化核，孤石与周边介质存在波速差异，一般情况下显著高于周围介质的波速，可以根据这种波速差异，结合已知地质或工程资料进行解释，在地震CT绘制的速度分布图中判断是否有孤石。
(4)孤石***
若探明盾构机前方存在孤石，根据孤石的位置、形状和大小等因素进行***，确保盾构机安全施工。
本发明步骤简单、操作方便，在盾构机前方进行地震CT成像，发射器与接收器的距离短，移动间距小，分辨率高，能够有效探测盾构施工前方的孤石；在盾构机前方可能有孤石处钻孔成像，针对性强，避免了无效施工，显著降低了施工成本。

Claims (4)

1.一种基于地震CT的盾构施工孤石探测方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)盾构机刀盘上布孔：在盾构机刀盘上布设第一钻孔通道组和第二钻孔通道组；所述第一钻孔通道组位于第二钻孔通道组的内部，该第一钻孔通道组包括三个第一钻孔通道，且所述三个第一钻孔通道均匀分布在以刀盘中心为圆心的圆C1上；所述第二钻孔通道组包括六个第二钻孔通道，且所述六个第二钻孔通道均匀分布在以刀盘中心为圆心的圆C2上；
(2)盾构机前方钻孔：在盾构施工隧道中，通过刀盘上的第一钻孔通道和第二钻孔通道，采用套管护壁，用超前钻机由后向前在盾构机刀盘前方钻取9个长度相同的探测孔，且探测孔的长度大于所述圆C1与圆C2之间的间距；所述第一钻孔通道所对应的探测孔为发射孔，第二钻孔通道所对应的探测孔为接收孔；
(3)地震CT成像：将一发射器固定在一空心的第一金属杆顶端，第一金属杆顶端伸入一发射孔中，且该第一金属杆的尾部插设于刀盘的第一钻孔通道中；将复数个接收器间隔且均匀固定在一空心的第二金属杆上，第二金属杆对应于接收器的部分伸入接收孔中，且第二金属杆的尾部插设于刀盘的第二钻孔通道；所述发射器和接收器均通过电缆与一上位机连接；
激发发射孔中的发射器，由接收孔中复数个接收器进行多点接收；其中，6个接收孔内同时分别安装1组接收器，同时进行接收观测；或将6个接收孔分批进行接收观测；完成一次激发后，从上位机中查看地震波形完整情况以及初至波起跳情况；在一个发射孔内完成所有发射后，将第一金属杆和发射器移到另一发射孔中，继续采集地震波形数据，直至完成所有发射孔和接收孔的波形数据采集；对所采集的地震波形数据进行处理，绘制速度分布图，从速度分布图判断是否存在孤石。
2.如权利要求1所述的基于地震CT的盾构施工孤石探测方法，其特征在于：所述圆C1的半径为1～1.5m，所述圆C2与刀盘的外边缘之间的距离为0.5m。
3.如权利要求1所述的基于地震CT的盾构施工孤石探测方法，其特征在于：探测孔的长度为20m，孔径为90mm。
4.如权利要求1所述的基于地震CT的盾构施工孤石探测方法，其特征在于：所述步骤(2)中，钻取探测孔时，须沿着盾构施工隧道的轴线方向下倾5°～10°，且探测孔内须灌水并始终充满水。
CN201511017131.1A 2015-12-30 2015-12-30 基于地震ct的盾构施工孤石探测方法 Expired - Fee Related CN105604557B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201511017131.1A CN105604557B (zh) 2015-12-30 2015-12-30 基于地震ct的盾构施工孤石探测方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201511017131.1A CN105604557B (zh) 2015-12-30 2015-12-30 基于地震ct的盾构施工孤石探测方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105604557A true CN105604557A (zh) 2016-05-25
CN105604557B CN105604557B (zh) 2018-03-23

Family

ID=55984842

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201511017131.1A Expired - Fee Related CN105604557B (zh) 2015-12-30 2015-12-30 基于地震ct的盾构施工孤石探测方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105604557B (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106401594A (zh) * 2016-07-26 2017-02-15 福建工程学院 一种盾构机复合刀盘刀具布置方法
CN106567713A (zh) * 2016-11-03 2017-04-19 上海隧道工程有限公司 用于海相地层中盾构掘进超前探测的施工方法及***
CN108415100A (zh) * 2018-03-01 2018-08-17 广州轨道交通建设监理有限公司 一种用于花岗岩球状风化体的高精度水平综合勘探方法
CN109407144A (zh) * 2018-12-05 2019-03-01 中国矿业大学 一种基于多波的单孔孤石立体探测方法
CN110469334A (zh) * 2019-09-06 2019-11-19 广西大学 一种用于地铁盾构孤石和突出岩石***的******
CN111123351A (zh) * 2019-11-29 2020-05-08 中铁工程服务有限公司 盾构施工超前预报***及方法
CN117214957A (zh) * 2023-05-31 2023-12-12 珠海市轨道交通有限公司 孤石探测装置及方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101581789A (zh) * 2009-06-23 2009-11-18 刘盛东 矿井工作面巷间震波ct探测方法
CN202837558U (zh) * 2012-10-22 2013-03-27 南京大学 一种地下溶洞地震跨孔ct探测及层析成像装置
JP2013174580A (ja) * 2012-01-25 2013-09-05 Hazama Ando Corp トンネル弾性波探査方法及びこれに用いるトンネル弾性波探査システム
CN103790594A (zh) * 2014-02-26 2014-05-14 中铁一局集团有限公司 一种盾构法施工用前方孤石洞内探测及处理方法
JP2015090032A (ja) * 2013-11-06 2015-05-11 清水建設株式会社 トンネル地山探査システム

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101581789A (zh) * 2009-06-23 2009-11-18 刘盛东 矿井工作面巷间震波ct探测方法
JP2013174580A (ja) * 2012-01-25 2013-09-05 Hazama Ando Corp トンネル弾性波探査方法及びこれに用いるトンネル弾性波探査システム
CN202837558U (zh) * 2012-10-22 2013-03-27 南京大学 一种地下溶洞地震跨孔ct探测及层析成像装置
JP2015090032A (ja) * 2013-11-06 2015-05-11 清水建設株式会社 トンネル地山探査システム
CN103790594A (zh) * 2014-02-26 2014-05-14 中铁一局集团有限公司 一种盾构法施工用前方孤石洞内探测及处理方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
中国水利电力物探科技信息网: "《工程物探手册》", 31 March 2011, 中国水利水电出版社 *
党如娇: "孤石的物探探测方法", 《隧道建设》 *
刘宏岳: "地震反射波CDP叠加技术在海域花岗岩孤石探测中的应用", 《工程地球物理学报》 *
孙延宗等: "《岩巷工程施工：掘进工程》", 31 May 2011, 冶金工业出版社 *

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106401594A (zh) * 2016-07-26 2017-02-15 福建工程学院 一种盾构机复合刀盘刀具布置方法
CN106401594B (zh) * 2016-07-26 2018-08-07 福建工程学院 一种盾构机复合刀盘刀具布置方法
CN106567713A (zh) * 2016-11-03 2017-04-19 上海隧道工程有限公司 用于海相地层中盾构掘进超前探测的施工方法及***
CN108415100A (zh) * 2018-03-01 2018-08-17 广州轨道交通建设监理有限公司 一种用于花岗岩球状风化体的高精度水平综合勘探方法
CN109407144A (zh) * 2018-12-05 2019-03-01 中国矿业大学 一种基于多波的单孔孤石立体探测方法
CN110469334A (zh) * 2019-09-06 2019-11-19 广西大学 一种用于地铁盾构孤石和突出岩石***的******
CN110469334B (zh) * 2019-09-06 2020-10-02 广西大学 一种用于地铁盾构孤石和突出岩石***的******
CN111123351A (zh) * 2019-11-29 2020-05-08 中铁工程服务有限公司 盾构施工超前预报***及方法
CN111123351B (zh) * 2019-11-29 2022-03-15 中铁工程服务有限公司 盾构施工超前预报***及方法
CN117214957A (zh) * 2023-05-31 2023-12-12 珠海市轨道交通有限公司 孤石探测装置及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105604557B (zh) 2018-03-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105604557A (zh) 基于地震ct的盾构施工孤石探测方法
CN101251605B (zh) 隧道施工超前地质预报方法
CN102788991B (zh) 基于z分量的透射槽波高密度快速探测方法
CN103995296B (zh) 瞬变电磁法地孔探测方法与装置
CN103995295B (zh) 直流电法地孔探测方法与装置
CN101581789A (zh) 矿井工作面巷间震波ct探测方法
CN103790594A (zh) 一种盾构法施工用前方孤石洞内探测及处理方法
CN105334548A (zh) 岩溶地区隧道施工中的地质预报方法
CN105589069B (zh) 一种矿用钻孔雷达超前探水预报装置及方法
WO2021227236A1 (zh) 基于盾构机施工噪声的多波场地震探测方法与***
CN104360395B (zh) 一种井上下全空间地震波数据采集***和勘探方法
CN105804763B (zh) 盾构掘进机搭载的超前三维电阻率跨孔ct孤石探测***及探测方法
CN107861159A (zh) 双电偶源地‑井瞬变电磁探测方法
CN103728670B (zh) Tbm施工隧道前向跨孔雷达透射成像超前预报***和方法
CN107643542B (zh) 基于井地联合的煤矿采空区三维弹性波层析探测方法
CN105301645B (zh) 一种盾构法施工超前地质预报方法以及***
CN104459807A (zh) 双巷间一发多收无线电波坑透场强测量***与方法
CN111335928B (zh) 一种深埋地下洞库的水平地质勘察布置方法
CN104749637B (zh) 随钻地震钻头震源侧帮地质构造探测方法
CN111983718B (zh) 一种定向钻孔掘进工作面远距离超前探测方法
CN203658599U (zh) Tbm施工隧道前向跨孔雷达透射成像超前预报***
Jiang et al. Experiment in metal disturbance during advanced detection using a transient electromagnetic method in coal mines
CN106032750B (zh) 一种基于钻探能谱的地质编录仪
CN109738964B (zh) 地震波和电磁波联合反演的隧道预报装置、掘进机及方法
CN204287508U (zh) 双巷间一发多收无线电波坑透场强测量***

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20180323

Termination date: 20201230

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee