[发明专利]一种耦合接收装置、TBM掘进隧洞精细化探测系统及方法

说明书

本公开提出了一种耦合接收装置、TBM掘进隧洞精细化探测系统及方法，多个耦合接收装置，多个耦合接收装置将各自所采集的信号传输至控制单元，所述控制单元根据所采集的信号控制TBM动作，在数据反演后的三维成像过程中，将复电导率法探测的掌子面前方设定距离的含水构造作为约束条件，对地震波法探测的掌子面前方设定距离的不良地质构造进行叠加和修正，获得不良地质体信息，实现TBM隧洞掌子面前方设定距离断层破碎带以及含水构造的复合探测与成像。实现了TBM隧洞超前地质预报的最优组合，避免了传统方法的局限性，极大地提高了钻孔的利用效率和工作效率，降低了探测成本和时间成本。

技术领域

本公开涉及地质探测技术领域，特别是涉及一种耦合接收装置、TBM掘进隧洞精细化探测系统及方法。

背景技术

目前，隧道施工面临的最大挑战是复杂多变的地质及其伴生的地质灾害，众多工程实践表明，穿越岩溶地层和富水裂隙带极易诱发突水突泥等突发性地质灾害，极易发生TBM施工安全事故，轻者导致卡机，机械损坏，严重者导致整机报废，人员伤亡。

发明人在研究中发现，经过近半世纪的研究与发展，TBM超前地质预报技术尚处于起步阶段，目前尚未突破TBM施工隧道超前地质探测理论，还没有可靠有效的专用超前探测方法和仪器。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本公开的实施例子提供了一种耦合接收装置，使得地震波法和复电导率法可以在同一孔中实现不更换接收装置的情况下，完成两种方法的先后探测与数据采集。

为了实现上述目的，本申请采用以下技术方案：

本公开的一实施例子公开了一种耦合接收装置，所述装置包括依次连接的末尾段、连接段和传感器段，所述末尾段的一端悬空，另一端与连接段的一端首尾相连，所述连接段的另一端与传感器段的一端首尾相连，所述传感器段另一端位于钻孔底部；

所述连接段上中部分布有复电导率法使用的双通道数字传感器，所述传感器段的顶部安装有地震波法所使用的地震波传感器，双通道数字传感器接线分配有单独的隔层，隔层用于两种信号的互相屏蔽。

上述耦合接收装置使得地震波法和复电导率法可以在同一孔中实现不更换接收装置的情况下，完成两种方法的先后探测与数据采集。

本公开的另一实施例子公开了TBM掘进隧洞精细化探测系统，所述系统包括多个耦合接收装置，多个耦合接收装置将各自所采集的信号传输至控制单元，所述控制单元根据所采集的信号控制TBM动作。

本公开的再一实施例子公开了TBM掘进隧洞精细化探测方法，包括：

在掌子面后方左右两侧洞壁上分别安装耦合接收装置，地震波法和复电导率法分别在同一孔中实现不更换耦合接收装置的情况下，完成两种方法的先后探测与数据采集；

在数据反演后的三维成像过程中，将复电导率法探测的掌子面前方设定距离的含水构造作为约束条件，对地震波法探测的掌子面前方设定距离的不良地质构造进行叠加和修正，获得不良地质体信息，实现TBM隧洞掌子面前方设定距离断层破碎带以及含水构造的复合探测与成像。

作为本申请的进一步的技术方案，对不良地质体信息进行三维可视化表达，将复合探测的反演结果进行三维空间展布，在可视化基础上进行区块化插值，实现复合探测方式下的三维网格构建，最终实现隧洞掌子面前方设定距离不良地质体的精细化成像。

与现有技术相比，本公开的有益效果是：

1.本公开技术方案的耦合接收装置，实现一孔多用，使得地震波法和复电导率法可以在同一孔中实现不更换接收装置的情况下，完成两种方法的先后探测与数据采集。