[发明专利]TBM搭载式放射性氡进行超前地质预报的系统及方法

说明书

本公开提供了一种TBM搭载式放射性氡进行超前地质预报的系统及方法，搭载于TBM上的氡浓度测试模块，包括空气中氡浓度测试单元和水氡测试单元，所述空气中氡浓度测试单元包括依次连接的空气采集囊和第一干燥管，空气采集囊和第一干燥管之间设置有滤膜，第一干燥管的一端设置有吸气泵，所述第一干燥管的另一端通过管路连通至连续测氡仪；水氡测试单元包括扩散瓶，扩散瓶内设置有取水器，扩散瓶与第二干燥管一端连接，第二干燥管的另一端通过管路连接至所述连续测氡仪；连续测氡仪对空气和水中的氡含量进行测量，并传输给数据处理分析模块，分析计算氡浓度，对TBM隧道内氡浓度进行长期监测，并实时给出氡浓度曲线图和异常下限。

技术领域

本公开属于隧道超前探测预报领域，具体涉及一种TBM搭载式放射性氡进行超前地质预报的系统及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

国际公认隧道掘进机施工方法因具有“掘进速度快、施工扰动小、综合经济效益高”等优势，未来我国引水隧洞、铁路隧道、海底隧道的建设将越来越多采用掘进机施工方法。TBM隧道施工在遭遇断层不良地质时，在施工扰动下极有可能诱发卡机、突涌水和塌方等严重地质灾害。因此在TBM隧道施工过程中，必须对不良地质赋存情况进行准确预报。

现有TBM隧道超前地质预报方法主要为地球物理探测方法，如地震波法、激发极化法等，但由于隧道TBM施工环境复杂，观测空间狭小、震动干扰和电磁干扰强烈，上述超前地质预报方法往往在TBM停机维护保养的环境中才能开展，且TBM掘进速度快，用于不良地质识别的时间间隔很短，因此，寻求一种TBM不停机便可开展超前地质预报的方法就显得尤为重要。

众所周知，放射性镭元素普遍存在于地质体中，作为自然界唯一的放射性气体氡主要由镭元素衰变形成，氡往往在花岗岩和富含炭质的岩土层构成的隧道中富集。在断层活动加剧岩石破碎时，矿物晶格遭到破坏，大量的氡透过岩石的裂隙和孔隙迁移吸附至岩石表面，同时一部分存在于岩石自身的孔隙和裂隙中，且氡显著地溶于水，上述表明在断层破碎带和裂隙密集区往往富集氡。

据发明人了解，目前TBM隧道放射性氡测试不同于传统钻爆法隧道，仍存在以下难以解决的问题：

(1)TBM重型设备占据了隧道内大部分空间，导致传统放射性氡测试方法难以在隧道狭窄处开展，无法满足测试需求；

(2)传统人工测试方法利用手持放射性氡测试仪进行测试，无法满足对岩石中氡元素含量及时、长期测试的需求，且需要耗费大量的人力和财力；

(3)由于放射性氡衰变具有随机性，传统人工测试方法很难消除统计误差的影响。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种TBM搭载式放射性氡进行超前地质预报的系统及方法，本公开能够获取隧道掌子面附近氡浓度，并利用氡含量的变化对隧道前方不良地质进行超前预报。

根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：

一种TBM搭载式放射性氡进行超前地质预报的系统，包括：

搭载于TBM上的氡浓度测试模块，包括空气中氡浓度测试单元和水氡测试单元，所述空气中氡浓度测试单元包括依次连接的空气采集囊和第一干燥管，空气采集囊和第一干燥管之间设置有滤膜，所述第一干燥管的一端设置有吸气泵，所述第一干燥管的另一端通过管路连通至连续测氡仪；

所述水氡测试单元包括扩散瓶，扩散瓶内设置有取水器，扩散瓶与第二干燥管一端连接，第二干燥管的另一端通过管路连接至所述连续测氡仪；

所述连续测氡仪对空气和水中的氡含量进行测量，并传输给数据处理分析模块，分析计算氡浓度。

作为可选择的实施方式，所述第一干燥管和所述第二干燥管为U型干燥管。