[发明专利]盾构施工超前预报系统及方法

权利要求书

1.一种盾构施工超前预报方法，其特征在于，包括：

采用钻孔装置穿过盾构机支撑环盘周的预留孔对隧道进行造孔，以形成沿隧道径向且环形分布的多个孔；所述钻孔装置钻取的孔包括一个用作激振点的激振孔和其余多个用作检波点的检波孔，激振点和检波点在盾构机支撑环的周边组成环形观测系统，激振点和检波点位于在非掌子面的隧道边壁上；

在所述检波孔中放入用于接收反射波的检波装置；

在所述激振孔中放入激振装置；

利用所述激振装置冲击围岩，所述激振装置产生的振动作为隧道地质预报震源，所述检波装置接收经地层反射回来的反射波信号并通讯传输到数据处理终端，所述数据处理终端对反射波信号进行分析，从而判断前方地质情况，以实现超前预报。

2.根据权利要求1所述的盾构施工超前预报方法，其特征在于，所述激振装置为伪随机编码震源，所述伪随机编码震源以单点激发的方式冲击围岩或孔壁以产生振动信号，所述伪随机编码震源按照预先编程时间控制的冲击序列在其冲击周期内产生冲击能量积累形成性能稳定、噪声强度可控的叠加震源。

3.根据权利要求1所述的盾构施工超前预报方法，其特征在于，所述检波孔与激振孔在隧道边壁上环形分布，所述检波孔的数量为7或11。

4.根据权利要求1所述的盾构施工超前预报方法，其特征在于，所述检波装置包括检波器和采集站，所述采集站与所述检波器有线连接，所述采集站与所述数据处理终端通讯连接。

5.根据权利要求4所述的盾构施工超前预报方法，其特征在于，所述检波器为三分量检波器，用于接收X、Y、Z三个方向上的地震波。

6.根据权利要求4所述的盾构施工超前预报方法，其特征在于，所述检波器的顶端或中部的外周面一侧设有推靠弹簧，所述推靠弹簧将检波器推靠在另一侧的孔壁上，以使得所述检波器与周围岩体可靠耦合。

7.根据权利要求1所述的盾构施工超前预报方法，其特征在于，所述激振装置采用电动冲击锤，所述电动冲击锤的钻头替换为平头或曲面锤头，所述电动冲击锤锤杆经密封球阀从盾构机支撑环盘周的预留孔进入到激振孔。

8.一种盾构施工超前预报系统，其特征在于，该系统包括：

钻孔装置，所述钻孔装置用于穿过盾构机的支撑环盘周的预留孔，在盾构施工隧道边壁上钻出多个沿隧道径向且环形分布的孔；所述钻孔装置钻取的孔包括一个用作激振点的激振孔和其余多个用作检波点的检波孔，激振点和检波点在盾构机支撑环的周边组成环形观测系统，激振点和检波点位于在非掌子面的隧道边壁上；

激振装置，所述激振装置用于安装在所述激振孔中；

检波装置，所述检波装置包括多个用于接收反射波的检波器和与所述检波器有线连接的采集站，所述检波器用于分别安装在所述检波孔中；

数据处理终端，所述数据处理终端与所述采集站通讯连接，所述数据处理终端用于接收所述检波装置经所述采集站传输的反射波信号，并对反射波信号进行分析，判断前方地质情况，以实现超前预报。

9.根据权利要求8所述的盾构施工超前预报系统，其特征在于，所述钻孔装置为电动冲击锤，所述电动冲击锤具有杆长0.5—1m的钎杆；

所述激振装置为将钻头替换为平头或曲面锤头的所述电动冲击锤；

所述检波器为三分量检波器，用于接收X、Y、Z三个方向上的地震波，所述检波器的顶端或中部的外周面一侧设有推靠弹簧，所述推靠弹簧将检波器推靠在另一侧的孔壁上，以使得所述检波器与周围岩体可靠耦合。