[实用新型]三洞掘进微震传感器布置结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种三洞掘进微震传感器布置结构。适用于深埋长大隧洞工程领域。

背景技术

随着工程埋深的不断增加，岩爆导致的工程建设风险是必须面临和解决的关键技术难题。岩爆的发生主要归因于岩石中能量或应力的突然释放。基于这一认识，研究人员在岩爆的预测预报方面做了大量的工作，经历了一个较长的摸索试验过程，但总体思路和方法并没有改变，即一直坚持利用接受岩体破裂动力波传播的方式来帮助预测岩爆。认为在应力集中和能量积累过程中，岩体中总会产生一些响应，主要是由于岩体内裂纹的扩展而释放出一定的能量。释放的能量以动力波的形式在岩体中传播时，就可以被布置在岩体内的传感器所捕获，并因此计算出产生释放能量的位置，微震监测便是基于这一原理来工作的。

微震监测系统已经很普遍地应用在深埋地下工程实践中，几乎成为除经验方法以外的岩爆预测预报的唯一实践性手段。近年来，随着监测仪器的不断完善和计算机处理能力的提高，微震监测已经在很多工程中比较成功地帮助判断和回避了岩爆风险，但不同于应力、变形等监测，微震监测对传感器的布置方案具有较高的要求，必须结合定位精度和工程面貌来综合考虑，对传感器进行优化布置。

不适当的传感器布置方案不但不利于获得有效的微震信号，而且难于精确的微震源定位、难于准确描述微震发生的能量量级等微震信息，进而影响定位算法的稳定性，再加上深埋长大隧洞施工过程中微震实时监测与其他类型的工程（如矿山采场）的监测不同，具有自身的特殊性：长线性工程、监测目标（掌子面附近洞段）移动，要求传感器能方便灵活的移动。在以上因素的影响下，现有的技术还难以实现准确的微震定位。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种三洞掘进微震传感器布置结构，以充分利用现场三条相邻隧洞开挖过程的先后对传感器的布置进行优化设计，提高岩爆预测的准确性。

本实用新型所采用的技术方案是：一种三洞掘进微震传感器布置结构，具有三条相邻隧洞，洞径均为d，其特征在于：中间隧洞为微震监测隧洞，两侧均为超前开挖隧洞，其中微震监测隧洞在其掌子面后2d处布置微震监测断面Ⅰ；超前开挖隧洞在微震监测隧洞的掌子面前2d处和掌子面后d处均布置微震监测断面Ⅱ。

所述微震监测断面Ⅰ上布置有4个微震传感器，且4个微震传感器距微震监测隧洞中心均为1.5d，其中2个微震传感器布置于隧洞断面呈180°的中心线上，另外2个微震传感器布置于与该中心线呈45°夹角的径向线上。

所述微震监测断面Ⅱ上布置有3个微震传感器，且3个微震传感器距超前开挖隧洞中心均为1.5d，微震传感器布置于超前开挖隧洞靠近微震监测隧洞侧，3个微震传感器以中间一个水平布置、其余2个上下各相隔30°布置。

本实用新型的有益效果是：本实用新型利用三条隧洞先后掘进的有利布置形式，利用超前开挖隧洞向微震监测隧洞布置超前微震传感器，捕捉掌子面前方的微震事件变化，同时在微震监测隧洞后方布置一组微震监测断面，与超前开挖隧洞中的微震监测断面互相对应，实现了在隧洞关键部位全方位的监测。同时，该布置形式传感器的埋设深度较小，可以方便拆卸和循环利用，有利于降低监测费用。

附图说明

图1为本实用新型的平面布置示意图。

图2为图1的A-A和B-B剖视图。

图3为图1的D-D和E-E剖视图。

图4为图1的C-C剖视图。

具体实施方式

如图1所示，本实施例提出了一种适用于三洞掘进条件下的微震传感器布置形式，充分利用现场三条相邻隧洞开挖过程的先后对传感器的布置进行优化设计。本实施例中隧洞的洞径均为d，在三条隧洞中中间隧洞为为微震监测隧洞1，两侧均为超前开挖隧洞2。

隧洞开挖导致的应力调整一般在掌子面后2倍的洞径范围之内，因此在微震监测隧洞1中2倍洞径处布置一微震监测断面Ⅰ。如图4所示，该微震监测断面Ⅰ上布置有4个微震传感器3，且4个微震传感器3距微震监测隧洞1中心均为1.5倍洞径，其中2个微震传感器3布置于隧洞断面呈180°的中心线上，另外2个微震传感器3布置于与该中心线呈45°夹角的径向线上。

由于掌子面前方的应力调整起于掌子面前方大于2倍洞径，因此利用超前开挖隧洞2在微震监测隧洞1前方2倍洞径布置一微震监测断面Ⅱ。为了能够实现微震事件的定位，在超前开挖隧洞2的微震监测隧洞掌子面后方1倍洞径同样布置一微震监测断面Ⅱ。如图2、图3所示，微震监测断面Ⅱ上布置有3个微震传感器3，并且3个微震传感器3距对应的超前开挖隧洞2中心均为1.5倍洞径，3个微震传感器3布置于对应超前开挖隧洞2靠近微震监测隧洞1侧，3个微震传感器以中间一个水平布置、其余2个上下各相隔30°布置。