[发明专利]基于拉曼光谱分析的地质预报系统及方法

说明书

本公开提供了一种基于拉曼光谱分析的地质预报系统及方法，包括拉曼测试系统，被配置为接触或靠近隧道围岩，对岩石进行拉曼测试，获取围岩拉曼测试数据；图像拍摄系统，被配置为对围岩拉曼测试部位进行拍照，获取宏观岩石图像数据；数据传输系统，被配置为将拉曼测试系统和图像拍摄系统获取的拉曼数据信息和围岩图像信息通过有线传输给数据分析系统；数据分析系统，包括拉曼分析模块和图像分析模块，分别对拉曼测试数据生成的谱图几何特征判断是否异常，以及对围岩图像特征判断是否存在异常，二者判断出异常后传递信号给地质预报系统；地质预报系统，被配置为接收数据分析系统的数据存在异常信号，做出预警响应，进行地质预报。

技术领域

本公开属于不良地质预报技术领域，涉及一种基于拉曼光谱分析的地质预报系统及方法。

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。

隧道施工常常会遭遇诸多不良地质现象，造成突涌水、塌方卡机等，引发安全问题，拖缓施工进度。这些由各种应力/流体作用造成的异常地质构造(如断层、蚀变、破碎带等)，反应在岩石微观上即为矿物晶体结构的改变。

目前对矿物微观特性分析研究所利用的XRD、扫描电镜或者电子探针等设备，往往需要制备测试样品，并且对实验环境要求比较严格，但隧道内施工现场显然不符合此类环境。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种基于拉曼光谱分析的地质预报系统及方法，本公开具有实时快捷、操作简便的优点。

根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：

一种基于拉曼光谱分析的地质预报系统，包括：

拉曼测试系统，被配置为接触或靠近隧道围岩，对岩石进行拉曼测试，获取围岩拉曼测试数据；

图像拍摄系统，被配置为对围岩拉曼测试部位进行拍照，获取宏观岩石图像数据；

数据传输系统，被配置为将拉曼测试系统和图像拍摄系统获取的拉曼数据信息和围岩图像信息通过有线传输给数据分析系统；

数据分析系统，包括拉曼分析模块和图像分析模块，拉曼分析模块被配置为对拉曼测试数据生成的谱图几何特征判断是否异常，图像分析模块被配置为对围岩图像特征判断是否存在异常，二者判断出异常后传递信号给地质预报系统；

地质预报系统，被配置为接收数据分析系统的数据存在异常信号，做出预警响应，进行地质预报。

作为可选择的实施方式，所述拉曼测试系统和图像拍摄系统共用一套前端机械设备，在稳定搭载的条件下对围岩测试和拍照。

作为可选择的实施方式，所述前端机械设备包括一机械臂，搭载在盾构机刀头后方，能够跟随锚杆机伸缩移动，所述机械臂前臂可以做到180度旋转，以自由靠近洞壁。

作为可选择的实施方式，所述拉曼测试系统中，测试设备为搭载在机械臂上的一台手持式拉曼光谱仪，每次测试完成后将测试数据传输至主控室拉曼分析模块。

作为可选择的实施方式，所述图像拍摄系统中，拍摄设备为搭载在机械臂上的一台工业照相机，每次拍摄完成后将图像数据传输至主控室图像分析模块。

作为可选择的实施方式，所述拉曼分析模块建立在主控室，对测试数据生成谱图，并将谱图与工区库中同类矿物谱图对比，判断谱图特征是否拟合，包括特征谱峰对应的波长数值、特征谱峰的半峰宽、特征谱峰及其它谱峰的清晰度，拟合则视为正常，若不拟合则视为异常。

作为进一步的限定，上述工区库为前期勘测时进行矿物拉曼测试统计生成的实地谱图库，并与现有矿物标准拉曼谱图库进行过对比修正，涵盖当地矿物一般拉曼谱图几何特征，代表施工区域实际岩石矿物拉曼谱图库。