超前地质预报数据采集及分析方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910142624.X (22)申请日 2019.02.26 (71)申请人 成都畅达通检测技术股份有限公司 地址 610041 四川省成都市高新区益州大 道中段1800号4栋3层301、 302、 303号 (72)发明人 段强姚思民 (74)专利代理机构 成都金英专利代理事务所 (普通合伙) 51218 代理人 袁英 (51)Int.Cl. G01V 1/00(2006.01) G01V 1/147(2006.01) G01V 1/30(2006.01) (54)发明名。

2、称 一种超前地质预报数据采集及分析方法 (57)摘要 一种超前地质预报数据采集及分析方法， 先 建立掌子面坐标、 锤击点坐标和传感器坐标体 系， 用于后期建立隧道模型以及波速的计算， 然 后将测量的波形文件导入分析软件， 按照波形文 件顺序调出波形文件， 在波形上初至拾取， 并在 每一个波形上第一个起跳波的波峰或波谷画上 竖线， 完成初始波设置后生成波速分布图， 进行 波场分离和滤波， 剔除设定频率以外的频率， 通 过算法计算隧道前方介质异常的区域， 用二维图 形模式显示。 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 CN 110174694 A 2019.08.27 CN 110174694 A 。

3、1.一种超前地质预报数据采集及分析方法， 其特征在于， 包括以下步骤： S1:建立掌子面坐标、 锤击点坐标和传感器坐标体系， 用于后期建立隧道模型以及波速 的计算； S2： 将测量的波形文件导入分析软件； S3： 按照波形文件顺序调出波形文件， 在波形上初至拾取， 并在每一个波形上第一个起 跳波的波峰或波谷画上竖线， 完成初始波设置后生成波速分布图； S4:进行波场分离和滤波， 剔除设定频率以外的频率； S5:计算隧道前方介质异常的区域， 用二维图形模式显示。 2.如权利要求1所述的一种超前地质预报数据采集及分析方法， 其特征在于， 所述的掌 子面坐标、 锤击点坐标和传感器坐标的大地三维坐标由。

4、X、 Y、 Z三个分量构成。 3.如权利要求1所述的一种超前地质预报数据采集及分析方法， 其特征在于， 所述的测 量的波形通过现有超前地质预报系统测得。 4.如权利要求1所述的一种超前地质预报数据采集及分析方法， 其特征在于， 步骤S2所 述的将波形文件导入分析软件， 包括以下步骤： 将采集的波形文件拷贝到data文件夹下， 在分析软件中找到这些文件， 从文件中读取 采集器日期、 采集点位的频率和正常工作终端的个数， 检查无误后导入。 5.如权利要求4所述的一种超前地质预报数据采集及分析方法， 其特征在于， 所述的分 析软件为TRTanalysis分析软件。 6.如权利要求1或4所述的一种超前。

5、地质预报数据采集及分析方法， 其特征在于， 所述 的步骤波形文件包含采集频率和波形触发位置。 7.如权利要求1所述的一种超前地质预报数据采集及分析方法， 其特征在于， 步骤S5隧 道前方介质异常的区域计算， 包括以下步骤： S51:波速计算， 根据震源点的坐标和传感器的坐标计算出两点间的距离L， 在震源被锤 击时所有传感器终端处理器都同时开始采集数据和计时， 初至拾取提取的时间的参数t就 是地震波通过这段距离L所花的时间， 这样取得地震波的初级波速VL/t； S52:二维图形显示区域计算， 以锤击点到掌子面的距离为L2， 锤击点到传感器的距离 为L1在时间小于L2/V时， 波形体现的都是掌子面。

6、前开挖部分的反射， 后方每一个时间点Tt 波形反映的都是距离掌子面的介质情况； S53： 掌子面后方波形处理， 包括以下子步骤： S531： 检测每道波形是否有异常反射波、 波形振幅变大或波形相位反向， 综合分析10组 波形数据， 确定前方异常位置所在， 由波阻抗大的围岩到波阻抗小的围岩， 相位相反， 由波 阻抗小的到波阻抗大的界面时， 相位不变； S532： 添加频谱计算模块， 根据选中频谱范围进行滤波； S533： 成图后由红蓝色为主色基显示岩石强度变化， 红色表示反射系数为正， 蓝色表示 反射系数为负， 反射系数Z V其中 表示密度， V表示波速。 权利要求书 1/1 页 2 CN 11。

7、0174694 A 2 一种超前地质预报数据采集及分析方法 技术领域 0001 本发明涉及地球物理领域， 尤其涉及一种超前地质预报数据采集及分析方法。 背景技术 0002 近年来， 随着大型基础设施的建设， 隧道工程逐渐向着埋深大、 里程长的方向发 展， 存在的地质问题也越来越复杂， 穿越的地质单元也越来越多。 为了在隧洞施工过程中能 够提供及时准确的工程地质资料， 预知前方开挖洞段可能存在的地质灾害， 对隧洞超前地 质预报工作的要求越来越高， 不仅要求能够准确提供异常位置的波阻抗信息， 而且要能够 清楚直观的反映出异常的结构信息。 发明内容 0003 本发明的目的在于， 提供一种全方位、 多。

8、角度、 多尺度的分析方法 0004 一种超前地质预报数据采集及分析方法， 其特征在于， 包括以下步骤： 0005 S1:建立掌子面坐标、 锤击点坐标和传感器坐标体系， 用于后期建立隧道模型以及 波速的计算； 0006 S2： 将测量的波形文件导入分析软件； 0007 S3： 按照波形文件顺序调出波形文件， 在波形上初至拾取， 并在每一个波形上第一 个起跳波的波峰或波谷画上竖线， 完成初始波设置后生成波速分布图； 0008 S4:进行波场分离和滤波， 剔除设定频率以外的频率； 0009 S5:计算隧道前方介质异常的区域， 用二维图形模式显示。 0010 进一步的， 所述的掌子面坐标、 锤击点坐标。

9、和传感器坐标的大地三维坐标由X、 Y、 Z 三个分量构成。 0011 进一步的， 所述的测量的波形通过现有超前地质预报系统测得。 0012 进一步的， 步骤S2所述的将波形文件导入分析软件， 包括以下步骤： 0013 将采集的波形文件拷贝到data文件夹下， 在分析软件中找到这些文件， 从文件中 读取采集器日期、 采集点位的频率和正常工作终端的个数， 检查无误后导入。 0014 进一步的， 所述的分析软件为TRTanalysis分析软件。 0015 进一步的， 所述的步骤波形文件包含采集频率和波形触发位置。 0016 进一步的， 步骤S5隧道前方介质异常的区域计算， 包括以下步骤： 0017 。

10、S51:波速计算， 根据震源点的坐标和传感器的坐标计算出两点间的距离L， 在震源 被锤击时所有传感器终端处理器都同时开始采集数据和计时， 初至拾取提取的时间的参数 t就是地震波通过这段距离L所花的时间， 这样取得地震波的初级波速VL/t； 0018 S52:二维图形显示区域计算， 以锤击点到掌子面的距离为L2， 锤击点到传感器的 距离为 L1在时间小于L2/V时， 波形体现的都是掌子面前开挖部分的反射， 后方每一个时间 点Tt波形反映的都是距离掌子面的介质情况； 说明书 1/4 页 3 CN 110174694 A 3 0019 S53： 掌子面后方波形处理， 包括以下子步骤： 0020 S5。

11、31： 检测每道波形是否有异常反射波、 波形振幅变大或波形相位反向， 综合分析 10组波形数据， 确定前方异常位置所在， 由波阻抗大的围岩到波阻抗小的围岩， 相位相反， 由波阻抗小的到波阻抗大的界面时， 相位不变； 0021 S532： 添加频谱计算模块， 根据选中频谱范围进行滤波； 0022 S533： 成图后由红蓝色为主色基显示岩石强度变化， 红色表示反射系数为正， 蓝色 表示反射系数为负， 反射系数Z V其中 表示密度， V表示波速。 0023 有益效果： 本发明生产全息三维图像可以全方位、 多角度、 多尺度观察； 通过设置 不同的观察尺度， 可以对隧道前方地质情况做总体结构分析成像， 。

12、也可以对细节进行成像 分析； 分析软件使用简单方便， 用户根据操作规程就可以生产分析结果， 结合多尺度功能， 用户不需太多关心具体分析过程， 而是把精力投放到自己关心的最终结果上。 附图说明 0024 图1是流程图。 具体实施方式 0025 下面结合附图对本发明做进一步的描述， 但本发明的保护范围不局限于以下所 述。 0026 如图1所示， 一种超前地质预报数据采集及分析方法， 其特征在于， 包括以下步骤： 0027 S1:建立掌子面坐标、 锤击点坐标和传感器坐标体系， 用于后期建立隧道模型以及 波速的计算； 0028 S2： 将测量的波形文件导入分析软件； 0029 S3： 按照波形文件顺序。

13、调出波形文件， 在波形上初至拾取， 并在每一个波形上第一 个起跳波的波峰或波谷画上竖线， 完成初始波设置后生成波速分布图； 0030 S4:进行波场分离和滤波， 剔除设定频率以外的频率； 0031 S5:计算隧道前方介质异常的区域， 用二维图形模式显示。 0032 进一步的， 所述的掌子面坐标、 锤击点坐标和传感器坐标的大地三维坐标由X、 Y、 Z (高程)三个分量构成， 可以设置不同的观察尺度， 对不同的结构进行成像分析， 具体设置如 下： 说明书 2/4 页 4 CN 110174694 A 4 0033 0034 进一步的， 所述的测量的波形通过现有超前地质预报系统测得。 0035 进一。

14、步的， 步骤S2所述的将波形文件导入分析软件， 包括以下步骤： 0036 将采集的波形文件拷贝到data文件夹下， 在分析软件中找到这些文件， 从文件中 读取采集器日期、 采集点位的频率和正常工作终端的个数， 检查无误后导入。 0037 进一步的， 所述的分析软件为TRTanalysis分析软件。 0038 进一步的， 所述的步骤波形文件包含采集频率和波形触发位置。 0039 进一步的， 步骤S5隧道前方介质异常的区域计算， 包括以下步骤： 0040 S51:波速计算， 根据震源点的坐标和传感器的坐标计算出两点间的距离L， 在震源 被锤击时所有传感器终端处理器都同时开始采集数据和计时， 初至拾。

15、取提取的时间的参数 t就是地震波通过这段距离L所花的时间， 这样取得地震波的初级波速VL/t； 0041 S52:二维图形显示区域计算， 以锤击点到掌子面的距离为L2， 锤击点到传感器的 距离为 L1在时间小于L2/V时， 波形体现的都是掌子面前开挖部分的反射， 后方每一个时间 点Tt波形反映的都是距离掌子面的介质情况； 0042 S53： 掌子面后方波形处理， 包括以下子步骤： 0043 S531： 检测每道波形是否有异常反射波、 波形振幅变大或波形相位反向， 综合分析 说明书 3/4 页 5 CN 110174694 A 5 10组波形数据， 确定前方异常位置所在， 由波阻抗大的围岩到波阻。

16、抗小的围岩， 相位相反， 由波阻抗小的到波阻抗大的界面时， 相位不变； 0044 S532： 添加频谱计算模块， 根据选中频谱范围进行滤波； 0045 S533： 成图后由红蓝色为主色基显示岩石强度变化， 红色表示反射系数为正， 蓝色 表示反射系数为负， 反射系数Z V其中 表示密度， V表示波速。 0046 有益效果： 本发明生产全息三维图像可以全方位、 多角度、 多尺度观察； 通过设置 不同的观察尺度， 可以对隧道前方地质情况做总体结构分析成像， 也可以对细节进行成像 分析； 分析软件使用简单方便， 用户根据操作规程就可以生产分析结果， 结合多尺度功能， 用户不需太多关心具体分析过程， 而是把精力投放到自己关心的最终结果上。 0047 对本发明做进一步的描述， 但本发明的保护范围不局限于以下所述。 0048 以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。 本行业的技术 人员应该了解， 本发明不受上述实施例的限制， 上述实施例和说明书中描述的只是说明本 发明的原理， 在不脱离本发明精神和范围的前提下， 本发明还会有各种变化和改进， 这些变 化和改进都落入要求保护的本发明范围内。 本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其 等效物界定。 说明书 4/4 页 6 CN 110174694 A 6 图1 说明书附图 1/1 页 7 CN 110174694 A 7 。