[发明专利]一种适应TBM快速掘进地表参数识别方法

说明书

本发明提供一种适应TBM快速掘进地表参数识别方法，包括如下步骤：S1.按照设定距离在地表设置若干定向安置孔，每个定向安置孔内设置一个振动传感器；S2.设置TBM掘进机在定向安置孔下方设定埋深的隧道内掘进，并将实时掘进位置传输到振动分析模块；S3.振动传感器收集TBM掘进机的TBM刀盘切割岩石产生的弹性波信号及其振动参数，并将弹性波信号及其振动参数传输到振动分析模块；S4.振动分析模块根据弹性波信号振动参数反算出弹性波传播过程，并根据弹性波传播过程推演出岩体质量等级，并对实时掘进处前方设定距离的地质条件进行预测。

技术领域

本发明属于岩土工程检测技术领域，具体涉及一种适应TBM快速掘进地表参数识别方法。

背景技术

目前地质施工在隧道长径比超过600-1000时，一般采用TBM掘进机进行施工，TBM施工方法具有掘进速度快、施工环境安全、成洞质量好等优势。但TBM施工方法相较于钻爆法施工，适应性较差，可能会遇到突水突泥、塌方等事故，导致掘进机停机，耽误施工进度，甚至带来人员伤亡。为解决该问题一般在隧道内搭载超前预报系统，主要利用的方法有地震波法、电阻法、红外探水法。掘进机在掘进至不良地质体前，超前地质预报法可以进行识别，进而调整TBM掘进参数、提前采取加固措施。

超前地质预防法可以检测出大部分不良地质体，并且已经被广泛应用到实际工程中，但是TBM掘进机内监测范围过小，在洞内设置检波点与炮点的范围较小，并且需要不断更换位置，在隧道内部操作困难。

此为现有技术的不足，因此，针对现有技术中的上述缺陷，提供一种适应TBM快速掘进地表参数识别方法，是非常有必要的。

发明内容

针对现有技术的上述TBM施工方法适应性差，可能会遇到事故，需要搭建超期预报系统，但现有TBM掘进机内监测范围过小，在隧道内部操作困难的缺陷，本发明提供一种适应TBM快速掘进地表参数识别方法，以解决上述技术问题。

本发明提供一种适应TBM快速掘进地表参数识别方法，包括如下步骤：

S1.按照设定距离在地表设置若干定向安置孔，每个定向安置孔内设置一个振动传感器；

S2.设置TBM掘进机在定向安置孔下方设定埋深的隧道内掘进，并将实时掘进位置传输到振动分析模块；

S3.振动传感器收集TBM掘进机的TBM刀盘切割岩石产生的弹性波信号及其振动参数，并将弹性波信号及其振动参数传输到振动分析模块；

S4.振动分析模块根据弹性波信号振动参数反算出弹性波传播过程，并根据弹性波传播过程推演出岩体质量等级，并对实时掘进处前方设定距离的地质条件进行预测。

进一步地，步骤S1中相邻定向安置孔之间的设定距离取1-3m。

进一步地，步骤S2中设定埋深取4-50m。

进一步地，步骤S1中，设置各定向安置孔在一条直线上，该直线与隧道轴线平行，且在隧道轴线正上方。

进一步地，步骤S3中，振动传感器采用三分量检波器，采集TBM刀盘切割岩石产生的P波、SH波以及SV波。波可以分为横波S波与纵波P波，质点振动方向与传播方向相同的波为纵波；质点振动方向与传播方向垂直的波称为横波；质点振动发生在与波的传播面相垂直的面内的波为SV波，质点振动发生在与波的传播面相平行的面内的波为SH波。

进一步地，步骤S3中，振动传感器滤除对弹性波信号的干扰信息后，将弹性波信号及其振动参数传输到振动分析模块。干扰信息包括行人行走引起的振动传感器振动产生的干扰。

进一步地，步骤S4具体步骤如下：

S41.振动分析模块将振动传感器采集的数据进行切割，将每间隔设定时间段采集的数据，生成一个数据集；