[实用新型]一种TBM法隧道围岩损伤综合测试系统

说明书

一种TBM法隧道围岩损伤综合测试系统，以实现精准确定围岩的损伤范围。包括声波探测装置和孔内成像装置，以及一对相平行的第一探孔、第二探孔，第一探孔、第二探孔钻设在隧道测试断面处的边墙部位上，孔内注入水作为耦合剂。声波探测装置包括声波检测仪和通过电缆线分别与其发射通道、接收通道相连接的声波发射探头、声波接收探头，声波发射探头、声波接收探头分别置于第一探孔、第二探孔内的测点处，测试和采集声波在围岩中的传播速度。孔内成像装置由数字摄像仪和通过光缆与之连接的全景摄像头，由全景摄像头观测第一探孔或第二探孔孔壁的细微裂隙发育情况，记录成像结果并实时显示在数字摄像仪上。

技术领域

本实用新型涉及隧道工程，特别涉及一种TBM法隧道围岩损伤综合测试系统。

背景技术

TBM(全断面隧道掘进机)掘进隧道过程中，刀盘均匀地在每个盘形刀上对岩面施加压力，滚刀沿岩石开挖面滚动，刀刃两侧边缘由于拉应力作用，岩体内产生裂纹并逐渐扩展，随着相邻滚刀之间的赫兹裂纹连接，形成片状石碴，从而实现TBM破岩掘进。TBM机械开挖对隧道岩体进行挤压切削破岩，与钻爆法隧道的爆破作用破岩机理差异大，在相同条件下TBM法隧道围岩损伤范围和损伤程度均小于钻爆法施工的隧道。

隧道岩体损伤范围大小涉及隧道围岩荷载的确定，对指导隧道衬砌支护设计具有重要指导意义。既往的TBM法隧道结构设计和围岩损伤判断主要借鉴矿山法隧道的工程经验，矿山法隧道的围岩损伤测试主要采用地震波法、地质雷达法和多点位移法等，以上测试方法工作量较大，周期较长，测量精度不高，仪器贵，操作较复杂，且需要隧道爆破之后再安装仪器或选用新的激振源对隧道进行量测，对围岩损伤量化程度也较低，存在的问题较多，不适应于TBM法隧道的作业特点。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种TBM法隧道围岩损伤综合测试系统，以实现精准确定围岩的损伤范围，为TBM法隧道围岩荷载的确定及衬砌结构的针对性设计与隧道信息化施工提供依据，从而保证TBM法隧道的结构安全和快速施工。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案如下：

本实用新型的一种TBM法隧道围岩损伤综合测试系统，其特征是：包括声波探测装置和孔内成像装置，以及一对相平行的第一探孔、第二探孔；所述第一探孔、第二探孔钻设在隧道测试断面处的同侧边墙部位上，其轴线向下并向围岩内延伸，第一探孔、第二探孔内注入水作为耦合剂；所述声波探测装置包括声波检测仪和通过电缆线分别与其发射通道、接收通道相连接的声波发射探头、声波接收探头，声波发射探头、声波接收探头分别置于第一探孔、第二探孔内的测点处，测试和采集声波在围岩中的传播速度；所述孔内成像装置由数字摄像仪和通过光缆与之连接的全景摄像头，由全景摄像头观测第一探孔或第二探孔孔壁的细微裂隙发育情况，记录成像结果并实时显示在数字摄像仪上。

本实用新型的有益效果是，采用平行探孔声波测试和孔内成像的围岩损伤综合测试方法，将声波发射探头和声波接收探头在平行探孔内分隔放置，且保持两探头在各自孔内同步等距离移动测试，能防止测试信号干扰，并能确保测试过程中平行孔内超声波传播的路径和长度为定值且始终相等，有利于超声波速的准确测试，并实现大范围测试孔间的岩石损伤，避免测试误差造成结果失真；在初测结果的基础上辅以孔内成像实现孔壁360°全景观测岩体精细的地质结构，动态获得开挖损伤区裂隙的演化特征，有利于精准确定围岩的损伤范围。该综合测试方法优势互补，测试准确性高，可实施性强，且不会对隧道掘进施工造成干扰，有利于指导隧道结构针对性设计和信息化施工，从而保障隧道结构安全和快速施工。

附图说明

本说明书包括如下五幅附图：

图1为本实用新型一种TBM法隧道围岩损伤综合测试系统的示意图；

图2为本实用新型一种TBM法隧道围岩损伤综合测试系统中探测孔布置方式示意图；

图3为本实用新型一种TBM法隧道围岩损伤综合测试系统中测点布置方式示意图；