專利名稱：一種隧道注漿效果檢測的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種隧道注漿效果檢測的方法，特別是涉及一種使用TSP超前地質(zhì)預(yù)報 系統(tǒng)來檢測注漿效果的方法。
背景技術(shù)：
注漿作為一種特殊的施工方法，在土木、水利、礦山、交通等許多領(lǐng)域中得到了廣泛的 應(yīng)用。在修建隧道時，常用注漿法加固隧道周圍松散軟弱圍巖，充填巖體中的空隙，限制地 下水的流動以控制施工現(xiàn)場巖土體的位移和塌方等。
對于注漿后的效果檢測，目前使用的方法有彈性波法，動、靜觸探法，采樣取芯法，放 射線密度測定等方法。這些方法均屬于點(diǎn)探査，而不是區(qū)域探査，也就是說探査結(jié)果只能確 認(rèn)探査孔一點(diǎn)有無漿液，而不能證明探査孔周圍的一個范圍是否存在漿液。由于探孔的數(shù)目 不可能很多，探査的結(jié)果具有很大的偶然性，至于漿液在地層中的實(shí)際分布狀態(tài)與設(shè)計的預(yù) 定注入范圍的吻合程度、巖體注漿后的密實(shí)程度更是無法得知。隨著各種加固方法的不斷出 現(xiàn)，注漿工法要想保持自身優(yōu)勢，立于不敗之地，只有克服上述弱點(diǎn)，方能適應(yīng)形勢發(fā)展的 需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種可以清楚地探明漿液在巖體內(nèi)的分布和走向，以 及巖體注漿后的密實(shí)程度的隧道注漿效果檢測的方法。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的隧道注漿效果檢測的方法，其特征是在隧道注 漿前和注漿后，分別人工制造一系列有規(guī)則排列的地震震源，再分別使用TSP超前地質(zhì)預(yù)報 系統(tǒng)來探測隧道掌子面前方圍巖的情況，然后把隧道注漿前后的TSP檢測結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行比對 、分析，再運(yùn)用處理軟件來分析、繪制注漿漿液分布的橫或縱斷面圖、平面圖和立體圖，從 而正確判斷隧道注漿取得的效果。
本發(fā)明的步驟是
第一步，數(shù)據(jù)采集
(1) 、根據(jù)巖層產(chǎn)狀與隧洞軸線的關(guān)系，在隧道邊墻布置傳感器安裝孔和炮點(diǎn)裝藥孔，炮 孔距接收器1為16-18米，隧道設(shè)有24個炮孔2，炮孔2間距為1.5米；
(2) 、對傳感器安裝孔參數(shù)進(jìn)行復(fù)測，然后將接收器套管放入探測孔中；
(3) 、對炮點(diǎn)炮孔參數(shù)進(jìn)行復(fù)測，用木制炮棍將炸藥包安放到位；(4) 、將接收器放入測試套管內(nèi)，放置時對好方向，連接信號數(shù)據(jù)傳輸線，接受信號線一端 連接傳感器，另一端連接數(shù)據(jù)記錄單元；
(5) 、啟動記錄單元，設(shè)置采集參數(shù)；
(6) 、連接炮點(diǎn)起爆系統(tǒng)，和信號記錄觸發(fā)系統(tǒng)；起爆線一端接電雷管腳線，另一端接記 錄觸發(fā)盒；
(7) 、在噪音檢査模式下測試記錄單元功能，做好噪音監(jiān)視；
(8) 、依次單個激發(fā)震源炮點(diǎn)，進(jìn)行地震波信號數(shù)據(jù)采集； 第二步，數(shù)據(jù)分析
利用處理軟件對TSP探測系統(tǒng)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，包括以下流程
(1) 、設(shè)置數(shù)據(jù)長度，根據(jù)地質(zhì)情況和探測目的，合理設(shè)置數(shù)據(jù)最大記錄長度以節(jié)約計算 時間、內(nèi)存和存儲空間；
(2) 、設(shè)置帶通濾波器參數(shù)，對軟件處理得到的地震波頻譜進(jìn)行分析，根據(jù)以往測試得到 的不同巖層的地震波頻譜特性，選擇合理的濾波參數(shù)；
(3) 、首先到達(dá)信號波的舍取，數(shù)據(jù)采集過程中接受器采集的信號包括爆破地震波的直 達(dá)波、反射波和干擾波，干擾波信號可以通過濾波的方式進(jìn)行處理；
(4) 、初至處理，由縱波初至確定橫波初至，TSP-win需要橫波初至來計算橫波速度，并且 為了下面的質(zhì)量估算需要放置一個短的分析窗口在直達(dá)橫波波形上；
(5) 、藥炮能量平衡，對每一炮由于彈性能量釋放變化進(jìn)行補(bǔ)償；
(6) 、估算質(zhì)量因子，由初至波確定衰減參數(shù)Q;
(7) 、反射波的提取，包括Radon變換和Q濾波，Radon變換是用傾角濾波提取反射波；Q 濾波是指通過濾波部分地逆換波的衰減；
(8) 、 P-S波分離，將X、 Y、 Z分量記錄轉(zhuǎn)換為P、 SH、 SV分量記錄；
(9) 、地震波速度分析，包括4個步驟:創(chuàng)建一個速度模型、由此模型計算旅行時間、偏 移地震數(shù)據(jù)到一個同激發(fā)距離道集上，以及由這些偏移得出一個新模型；
(10) 、反射界面的深度偏移，主要是通過縱、橫波偏移將地震振幅由時間域映射到物理
空間；
(11) 、地震波反射界面的提取，由最終的偏移結(jié)果使用影像處理和結(jié)果列表提取主要的 縱波和橫波反射界面，包括P波反射界面的提取、SH波反射界面的提取和SV波反射界面的提 取；
第三步，在對隧道掌子面前方注漿施工完成后，在第一次的炮點(diǎn)裝藥孔位置重新鉆取相同深度的裝藥孔，裝入相同的炸藥量，信號接收器的位置保持不變。重復(fù)第一步和第二 步的工作；
第四步，將兩次觀測的數(shù)據(jù)結(jié)果匯總對比，提交成果。
采用上述技術(shù)方案的隧道注漿效果檢測的方法，其工作原理是運(yùn)用地震波反射原理，在 進(jìn)行注漿效果檢測時，由人工制造一系列有規(guī)則排列的地震震源，由此產(chǎn)生的地震波向外傳 播，當(dāng)?shù)卣鸩ㄓ龅綆r體的波阻抗發(fā)生變化時(比如有裂隙、斷層或巖層變化)，就會發(fā)生反射和 折射。反射信號攜帶著所穿越地層巖體的地質(zhì)信息并可以被接收器所接收，而折射波將繼續(xù) 向前傳播，遇到不同波阻抗的介質(zhì)時繼續(xù)發(fā)生地震波的反射和折射。
綜上所述，本發(fā)明是一種使用TSP超前地質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)進(jìn)行對比探測來檢測隧道注漿效果 檢測的方法，可以清楚地探明漿液在巖體內(nèi)的分布和走向，以及巖體注漿后的密實(shí)程度。


圖l是"軟-硬"巖的TSP系統(tǒng)工作原理圖； 圖2是"硬-軟"巖的TSP系統(tǒng)工作原理圖； 圖3是注漿漿液分布平面、縱斷面示意圖； 圖4是注漿漿液分布立體圖； 圖5是TSP系統(tǒng)布置圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。
本發(fā)明提供的使用TSP超前地質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)進(jìn)行對比探測來檢測隧道注漿效果檢測的方法 在隧道注漿前和注漿后，分別人工制造一系列有規(guī)則排列的地震震源，再分別使用TSP超前 地質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)來探測隧道掌子面前方圍巖的情況，然后把隧道注漿前后的TSP檢測結(jié)果數(shù)據(jù) 進(jìn)行比對、分析，再運(yùn)用處理軟件來分析、繪制注漿漿液分布的橫或縱斷面圖、平面圖和 立體圖，從而正確判斷隧道注漿取得的效果?？梢郧宄靥矫鳚{液在巖體內(nèi)的分布和走向 ，以及巖體注漿后的密實(shí)程度。
本發(fā)明的具體實(shí)施方式
如下
第一步，數(shù)據(jù)采集，參見圖5，圖中，l-接收器，2-炮孔，3-巖層，4-工作面 (1)、根據(jù)巖層產(chǎn)狀與隧洞軸線的關(guān)系，在隧道邊墻布置傳感器安裝孔和炮點(diǎn)裝藥孔， 炮孔距接收器1為16-18米，隧道設(shè)有24個炮孔2，炮孔2間距為1.5米；
(2) 、對傳感器安裝孔參數(shù)進(jìn)行復(fù)測，然后將接收器套管放入探測孔中；
(3) 、對炮點(diǎn)炮孔參數(shù)進(jìn)行復(fù)測，用木制炮棍將炸藥包安放到位；(4) 、將接收器放入測試套管內(nèi)，放置時對好方向，連接信號數(shù)據(jù)傳輸線，接受信號線一端 連接傳感器，另一端連接數(shù)據(jù)記錄單元；
(5) 、啟動記錄單元，設(shè)置采集參數(shù)；
(6) 、連接炮點(diǎn)起爆系統(tǒng)，和信號記錄觸發(fā)系統(tǒng)；起爆線一端接電雷管腳線，另一端接記 錄觸發(fā)盒；
(7) 、在噪音檢査模式下測試記錄單元功能，做好噪音監(jiān)視；
(8) 、依次單個激發(fā)震源炮點(diǎn)，進(jìn)行地震波信號數(shù)據(jù)采集； 第二步，數(shù)據(jù)分析
利用處理軟件對TSP探測系統(tǒng)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，包括以下流程
(1) 、設(shè)置數(shù)據(jù)長度，根據(jù)地質(zhì)情況和探測目的，合理設(shè)置數(shù)據(jù)最大記錄長度以節(jié)約計算 時間、內(nèi)存和存儲空間；
(2) 、設(shè)置帶通濾波器參數(shù)，對軟件處理得到的地震波頻譜進(jìn)行分析，根據(jù)以往測試得到 的不同巖層的地震波頻譜特性，選擇合理的濾波參數(shù)；
(3) 、首先到達(dá)信號波的舍取，數(shù)據(jù)采集過程中接受器采集的信號包括爆破地震波的直 達(dá)波、反射波和干擾波，干擾波信號可以通過濾波的方式進(jìn)行處理；
(4) 、初至處理，由縱波初至確定橫波初至，TSP-win需要橫波初至來計算橫波速度，并且 為了下面的質(zhì)量估算需要放置一個短的分析窗口在直達(dá)橫波波形上；
(5) 、藥炮能量平衡，對每一炮由于彈性能量釋放變化進(jìn)行補(bǔ)償；
(6) 、估算質(zhì)量因子，由初至波確定衰減參數(shù)Q;
(7) 、反射波的提取，包括Radon變換和Q濾波，Radon變換是用傾角濾波提取反射波；Q 濾波是指通過濾波部分地逆換波的衰減；
(8) 、 P-S波分離，將X、 Y、 Z分量記錄轉(zhuǎn)換為P、 SH、 SV分量記錄；
(9) 、地震波速度分析，包括4個步驟:創(chuàng)建一個速度模型、由此模型計算旅行時間、偏 移地震數(shù)據(jù)到一個同激發(fā)距離道集上，以及由這些偏移得出一個新模型；
(10) 、反射界面的深度偏移，主要是通過縱、橫波偏移將地震振幅由時間域映射到物理
空間；
(11) 、地震波反射界面的提取，由最終的偏移結(jié)果使用影像處理和結(jié)果列表提取主要的 縱波和橫波反射界面，包括P波反射界面的提取、SH波反射界面的提取和SV波反射界面的提 ??；
第三步，在對隧道掌子面前方注漿施工完成后，在第一次的炮點(diǎn)裝藥孔位置重新鉆取相同深度的裝藥孔，裝入相同的炸藥量，信號接收器的位置保持不變。重復(fù)第一步和第二 步的工作；
第四步，將兩次觀測的數(shù)據(jù)結(jié)果匯總對比，提交成果。
參見圖1和圖2，其工作原理是運(yùn)用地震波反射原理，在進(jìn)行注漿效果檢測時，由人工制 造一系列有規(guī)則排列的地震震源，由此產(chǎn)生的地震波向外傳播，當(dāng)?shù)卣鸩ㄓ龅綆r體的波阻抗 發(fā)生變化時(比如有裂隙、斷層或巖層變化)，就會發(fā)生反射和折射。反射信號攜帶著所穿越 地層巖體的地質(zhì)信息并可以被接收器所接收，而折射波將繼續(xù)向前傳播，遇到不同波阻抗的 介質(zhì)時繼續(xù)發(fā)生地震波的反射和折射。
參見圖3和圖4，是本發(fā)明的注漿漿液分布平面、縱斷面示意圖和注漿漿液分布立體圖。 本發(fā)明可用其他的不違背本發(fā)明的精神或主要特征的具體形式來概述。因此，無論從哪一點(diǎn) 來看，本發(fā)明的上述實(shí)施方案都只能認(rèn)為是對本發(fā)明的說明而不能限制本發(fā)明，權(quán)利要求書 指出了本發(fā)明的范圍，而上述的說明并未指出本發(fā)明的范圍，因此，在與本發(fā)明的權(quán)利要求 書相當(dāng)?shù)暮x和范圍內(nèi)的任何改變，都應(yīng)認(rèn)為是包括在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種隧道注漿效果檢測的方法，其特征是在隧道注漿前和注漿后，分別人工制造一系列有規(guī)則排列的地震震源，再分別使用TSP超前地質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)來探測隧道掌子面前方圍巖的情況，然后把隧道注漿前后的TSP檢測結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行比對、分析，再運(yùn)用處理軟件來分析、繪制注漿漿液分布的橫或縱斷面圖、平面圖和立體圖，從而正確判斷隧道注漿取得的效果。
2 根據(jù)權(quán)利要求l所述的隧道注漿效果檢測的方法，其特征是包括如下步驟第一步，數(shù)據(jù)采集(1) 、根據(jù)巖層產(chǎn)狀與隧洞軸線的關(guān)系，在隧道邊墻布置傳感器安裝孔和炮點(diǎn)裝藥孔， 炮孔距接收器為16-18米，隧道設(shè)有多個炮孔，炮孔間距為1.5米；(2) 、對傳感器安裝孔參數(shù)進(jìn)行復(fù)測，然后將接收器套管放入探測孔中；(3) 、對炮點(diǎn)炮孔參數(shù)進(jìn)行復(fù)測，用木制炮棍將炸藥包安放到位；(4) 、將接收器放入測試套管內(nèi)，放置時對好方向，連接信號數(shù)據(jù)傳輸線，接受信號線一 端連接傳感器，另一端連接數(shù)據(jù)記錄單元；(5) 、啟動記錄單元，設(shè)置采集參數(shù)；(6) 、連接炮點(diǎn)起爆系統(tǒng)，和信號記錄觸發(fā)系統(tǒng)；起爆線一端接電雷管腳線，另一端接 記錄觸發(fā)盒；(7) 、在噪音檢査模式下測試記錄單元功能，做好噪音監(jiān)視；(8) 、依次單個激發(fā)震源炮點(diǎn)，進(jìn)行地震波信號數(shù)據(jù)采集； 第二步，數(shù)據(jù)分析利用處理軟件對TSP探測系統(tǒng)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，包括以下流程(1) 、設(shè)置數(shù)據(jù)長度，根據(jù)地質(zhì)情況和探測目的，合理設(shè)置數(shù)據(jù)最大記錄長度以節(jié)約計算 時間、內(nèi)存和存儲空間；(2) 、設(shè)置帶通濾波器參數(shù)，對軟件處理得到的地震波頻譜進(jìn)行分析，根據(jù)以往測試得到的不同巖層的地震波頻譜特性，選擇合理的濾波參數(shù)；(3) 、首先到達(dá)信號波的舍取，數(shù)據(jù)采集過程中接受器采集的信號包括爆破地震波的直 達(dá)波、反射波和干擾波，干擾波信號可以通過濾波的方式進(jìn)行處理；(4) 、初至處理，由縱波初至確定橫波初至，TSP-win需要橫波初至來計算橫波速度，并且 為了下面的質(zhì)量估算需要放置一個短的分析窗口在直達(dá)橫波波形上；(5) 、藥炮能量平衡，對每一炮由于彈性能量釋放變化進(jìn)行補(bǔ)償；(6) 、估算質(zhì)量因子，由初至波確定衰減參數(shù)Q;(7) 、反射波的提取，包括Radon變換和Q濾波，Radon變換是用傾角濾波提取反射波；Q 濾波是指通過濾波部分地逆換波的衰減；(8) 、 P-S波分離，將X、 Y、 Z分量記錄轉(zhuǎn)換為P、 SH、 SV分量記錄；(9) 、地震波速度分析，包括4個步驟:創(chuàng)建一個速度模型、由此模型計算旅行時間、偏 移地震數(shù)據(jù)到一個同激發(fā)距離道集上，以及由這些偏移得出一個新模型；(10) 、反射界面的深度偏移，主要是通過縱、橫波偏移將地震振幅由時間域映射到物理空間；(11) 、地震波反射界面的提取，由最終的偏移結(jié)果使用影像處理和結(jié)果列表提取主要的 縱波和橫波反射界面，包括P波反射界面的提取、SH波反射界面的提取和SV波反射界面的提 取；第三步，在對隧道掌子面前方注漿施工完成后，在第一次的炮點(diǎn)裝藥孔位置重新鉆取 相同深度的裝藥孔，裝入相同的炸藥量，信號接收器的位置保持不變。重復(fù)第一步和第二 步的工作；第四步，將兩次觀測的數(shù)據(jù)結(jié)果匯總對比，提交成果。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種隧道注漿效果檢測的方法，在隧道注漿前和注漿后，分別人工制造一系列有規(guī)則排列的地震震源，再分別使用TSP超前地質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)來探測隧道掌子面前方圍巖的情況，然后把隧道注漿前后的TSP檢測結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行比對、分析，再運(yùn)用處理軟件來分析、繪制注漿漿液分布的橫或縱斷面圖、平面圖和立體圖，從而正確判斷隧道注漿取得的效果。本發(fā)明是一種使用TSP超前地質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)進(jìn)行對比探測來檢測隧道注漿效果檢測的方法，可以清楚地探明漿液在巖體內(nèi)的分布和走向，以及巖體注漿后的密實(shí)程度。
文檔編號E21D20/00GK101581223SQ20091030352
公開日2009年11月18日 申請日期2009年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月23日
發(fā)明者周書明, 張先峰, 張旭芝, 張秋生, 段東明, 毛鎖明, 鵬 涂, 王建軍, 王星華, 王曰國, 田朝霞, 荊學(xué)亞 申請人:中南大學(xué)