[发明专利]TBM搭载的利用汞进行超前地质预报的系统及方法

权利要求书

1.一种TBM搭载的利用汞进行超前地质预报的系统，其特征是：包括汞浓度测试模块、数据处理分析模块，其中：

所述汞浓度测试模块搭载于TBM上，包括气汞浓度测试单元、水中汞测试单元和岩石中汞测试单元，各单元包括相应的取样装置，分别获取掌子面前方的气体、水和岩石试样，采集的试样传输至脱汞装置中，脱离的汞进入测汞仪，对汞浓度进行连续测量；

所述数据处理分析模块，被配置为对测得汞浓度进行处理分析，实时得出气汞、岩石中汞和水中汞的浓度曲线图，基于所述浓度曲线图进行掌子面前方的超前地质预报。

2.如权利要求1所述的一种TBM搭载的利用汞进行超前地质预报的系统，其特征是：所述岩石中汞测试单元包括岩石取样装置和岩样烘干装置，岩石取样装置通过固定在TBM上的伸缩支架对TBM传送带上岩样进行取样，岩样烘干装置将游离在岩石中的气体和岩石分离。

3.如权利要求1所述的一种TBM搭载的利用汞进行超前地质预报的系统，其特征是：所述气汞测试单元包括空气采集装置，空气采集装置通过固定在TBM上的伸缩支架可采集掌子面附近游离的空气。

4.如权利要求1所述的一种TBM搭载的利用汞进行超前地质预报的系统，其特征是：所述水中汞测试单元包括取水装置和气液分离装置，取水装置通过固定在TBM上的伸缩支架对掌子面附近地下水进行采集，气液分离装置将地下水和汞分离。

5.如权利要求1所述的一种TBM搭载的利用汞进行超前地质预报的系统，其特征是：所述脱汞装置可干燥汞气体，脱汞装置一端均设有气泵，能够使汞进入测汞仪并进行汞含量测试，所述测汞仪使用现有DMA-80型测汞仪即可。

6.如权利要求1所述的一种TBM搭载的利用汞进行超前地质预报的系统，其特征是：装置各部分之间利用透明有机玻璃管连接，用于汞气体的传输。

7.如权利要求1所述的一种TBM搭载的利用汞进行超前地质预报的系统，其特征是：所述数据分析装置对测得汞浓度进行处理分析，实时得出气汞、岩石中汞和水中汞的浓度曲线图，具有存储和传输功能，可将汞浓度和相关数据结果进行记录保存，并传输给TBM主控室。

8.基于权利要求1-7中任一项所述的系统的超前地质预报方法，其特征是：包括以下步骤：

启动岩石中汞测试单元，岩石取样装置开始对掌子面附近围岩进行取样并烘干，脱汞装置将汞脱离出来，测汞仪对汞含量进行测试；

空气采集装置采集掌子面附近游离的空气，脱汞装置对空气干燥，并将汞脱离出进行汞含量测试；

取水装置采集掌子面附近地下水，并进行分离，脱汞装置对水中分离出的气汞加热，脱离出汞进行汞含量测试；

对测得汞浓度进行处理分析，自动得出气汞、岩石中汞和水中汞随隧道掌子面里程变化的曲线图，并分别计算出气汞、岩石中汞和水中汞浓度平均值和均方差；

将汞浓度平均值与2倍均方差之和作为汞浓度异常下限，若实时测得的汞浓度大于汞浓度异常下限，则隧道掌子面前方可能存在富含汞的断层破碎带和构造裂隙密集带，且断层破碎带和构造裂隙密集带的规模和实时汞浓度与异常下限差值呈正比。