地震波探测仪-TYT-16S型地震波探测仪

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品牌: 泰测
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最后更新: 2018-09-11 16:39
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TYT-16S型地震波探测仪

tunnel geological prediction

一、概述

TYT-16S型地震波探测仪可检测出掌子面前方岩性的变化,如:不规则体、不连续面、断层和破碎带。TYT-16S型地震波探测仪作为一种预报方法,它不仅可以在以钻爆开挖方式的隧道中使用,也可以使用在以TBM开挖的隧道中,而且无需在掌子面上直接作业。

 

二、产品用途:

满足《公路工程实验检测机构》甲、乙、丙级的资质要求

满足《桥梁隧道工程专项》的资质要求

满足《公路工程物探规程》JTGT C22-2009

《铁路隧道超前地质预报技术规程》QCR9217-2015

用于公路铁路隧道、水电隧洞、井下、地铁等地下工程的地质灾害超前探测

适用于钻爆隧道、TBM隧道的超前预报

仪器支持国际两种测试方法:真地震反射成像技术、隧道地震反射地质预报

 

二、特色:

1、预报范围可达100~200

2、无需在掌子面上直接作业,可规避一定的安全风险

3、现场测试便捷,设备独立运行,无需外部供电及外接计算机

4、使用真地震反射成像技术法测量时无需钻孔和爆破,现场***简洁,占用施工时间少

   5、以锤击为震源触发,触发器同步性好,可控、精确、重复好

 

三、工作原理(真地震反射成像技术法与隧道地震反射地质预报法法)

1、真地震反射成像技术True Reflection Tomography):
是利用岩体中不均匀面的反射地震波进行超前探测,它是美国NSA工程公司近年开发的新方法,国外已实际应用。该法在观测方式和资料处理方法上与隧道地震反射地质预报法法及负视速度法均有很大不同,它采用空间多点激发和接收的观测方式,其检波点和激发点呈空间分布,以便充分获得空间场波信息,从而使前方不良地质现象的定位精度大大提高;它的数据处理关键技术是速度扫描和偏移成像,不需要走时,因此,对岩体中反射界面位置的确定、岩体波速和工程类别的划分都有较高的精度,而且还具有较大的探测距离,应该说较隧道地震反射地质预报法法有较大的改进。由实际应用知,真地震反射成像技术法在结晶岩体中的探测距离可达100150m,在软弱的土层和破碎的岩体中尚可预报60100m。该法成功应用的例子很多,较典型的是奥地利的通过阿尔卑斯山的铁路双线隧洞施工中进行了全程的超前预报;

图片1.png 

1-1 真地震反射成像技术采用空间多点激发和接收的观测方式,其检波点和激发点呈均匀的三维空间分布,以便充分获得空间场波信息,从而使前方不良地质现象的定位精度大大提高;

 

1-2 真地震反射成像技术的数据处理关键技术之一是速度扫描和偏移成像,不需要走时,因此,对岩体中反射界面位置的确定、岩体波速和工程类别的划分都有较高的精度,并具有较大的探测距离。

 

1-3 以每个震源和地震信号传感器组的位置为焦点,与所有可能产生回波的反射体可以确定一个椭球。足够多数量的震源和地震信号传感器组对会形成一个三维数组,每个界面/反射的地层位置可以由这些众多椭球的交汇区域所确定。

 

1-4各个波形振幅随时间的变化由被探测岩层大小建立的波速模型来计算,真地震反射成像技术技术是扫描和全息技术的结合,震源的间隔和频率决定图像的分辨率。

 

2、隧道地震反射地质预报法(Tunnel Seismic Prediction):

是利用地震波反射回波方法测量的原理。地震波震源采用小药量炸药激发产生,炸药激发在隧道边墙的风钻孔中,通常24个炮孔布置成一条直线。地震波的接收器也安置在孔中,一般左右洞壁各布置

一个。地震波在岩石中以球面波形式传播,当地震波遇到弹性波阻抗差异界面时,例如断层、岩体破碎带、岩性变化或岩溶发育带等,一部分地震信号反射回来,一部分信号透射进入前方介质继续传播。

图片2.png

反射的地震信号被高灵敏度的地震检波器接收,反射信号的传播时间与传播距离成正比,与传播速度成反比,因此通过测量直达波速度、反射回波的时间、波形和强度,可以达到预报隧道掌子面前方地质条件的目的。在一定间隔距离内连续采用上述方法,结合施工地质调查,可以得到隧道围岩的地质力学参数,如动弹性模量、动剪切模量和动泊松比参数等。工作中结合相关的地质资料和施工地质工作,总结预报经验可以提高预报的准确性。

四、系统主要组成部分:

t.png 

 

全套配置

主件部分

附件部分

116通道采集系统

1)高亮手电筒

28单向数据采集传感器单元

33个分线盒

2)隧道专用头灯

41个击发锤、(内置触发传感器)

3)专用耦合剂

51主机

4)激光测距仪

61套现场采集软件

6)隧道专用防尘口罩

7)基于云端的三维出图与结论平台

7反光贴

 

8)护目镜

 

9)自封防水袋

 

10)传感器连接线

 

10)分线盒连接线

 

六、设备参数指标

现场数据记录单元参数指标

支持测试方法

真地震反射成像技术法、隧道地震反射地质预报法

预测距离:

100-200米;

相当小预报的地质尺度:

1米;

A/D精度:

24bit

采集通道数:

16通道

内置工业计算机

i5128GB固态硬盘、现场无需外接计算机即可工作

采样速率

100KHz/50KHz/10 KHz/5 KHz/多档可调

采集方式:

全并行同步采集

显示器:

10.1寸高亮液晶屏,阳光下清晰可视

键盘:

全金属工业级键盘,按键寿命大于10万次

携带:

便携式,内置锂电池,可连续工作12小时,现场无需外接电源即可工作

充电时间:

4小时

电量指示:

带百分比的电量指示,同时可显示电池电压

输出接口:

2USB接口,可接鼠标、U盘、移动硬盘等

尺寸重量:

310mm×260mm×130mm;约12公斤

防护等级:

IP67(关闭情况下防水)

工作温度:

-20~60

操作系统:

默认为Windows

传感器单元参数指标

灵敏度系数

1000mV/g

量程

±5g pk

分辨率

0.00005 g

频响

0.5-3KHz

工作温度

-18~66

重量

7.5

 

成像效果图

1)立体图

图片6.png 

2)侧视图

 

图片7.png 

3)俯视图

图片8.png 

八、近期部分案例

 

时间

项目名称

预测隧道地质情况

2017

严家湾隧道

1、掌子面描述:掌子面(里程k0+700)岩性为灰黑色砂岩,岩体较破碎,节理裂隙较发育,岩体呈中风化,岩质相对稍硬(见掌子面照片),围岩基本分级为级。

2、在k0+700k0+67030m)段:成果图波速图显示,该段波速曲线呈直线分布,即该段内围岩完整性、强度基本一致,岩性主要为中风化灰黑色砂岩,岩体较破碎,节理裂隙较发育,段内无地下水发育,岩体较为干燥,岩体相对较为稳定,扰动后易发生掉块等现象,对施工的影响较小。

3、在k0+670k0+60070m)段:该段整体埋深较浅,段内围岩整体受风化作用逐渐增强,岩体呈强风化,岩体破碎,节理裂隙发育,该段波速曲线整体呈缓慢下滑趋势,即围岩完整性、强度逐渐减弱,围岩基本分级为级,其中成果图俯视图显示,在k0+670k0+64030m)段,在隧道洞身轴线位置存在与隧道轴线斜交的断裂构造或较大的裂隙,段内围岩相对较为软弱,稳定性差,存在侧壁围岩侧滑的可能性,存在一定的风险,风险相对较小,对施工的影响较小;在k0+640k0+60040m)段,该段为浅埋段,岩性为强风化砂岩或强风化砂岩与泥岩互层段,围岩完整性较差,松散破碎,段内岩体呈强风化,风化裂隙呈张开型,可能有泥质充填,对围岩整体的稳定性影响较大,段内地下水不发育,岩体较为干燥。

 

2017

中坝隧道

1、在K0+980K0+91070m)段:该段存在走向与隧道轴线斜交的断层带(见俯视图),在断层带内及附近,围岩岩体受构造挤压破碎,岩体破碎,至极破碎,软弱,稳定性极差,存在构造裂隙水,断层带及构造裂隙为地下水富集和流通的通道,有导水的作用,段内为富水带,存在侧壁围岩侧滑,挤压初支变形、塌方的潜在风险,在掘进过程中,建议布置13个超前水平钻孔,随时注意观察炮孔渗水量,防止发生突水、突泥等事故。

2、在K0+910K0+88030m)段:波速图显示,该段围岩内波速值逐渐增大,即围岩完整性、强度逐渐增强,围岩含水量逐渐降低,以基岩裂隙水为主,水量较大。

2017

大白岩隧道

1、围岩总体评价:该段埋深较浅,围岩岩性主要为泥页岩,岩体呈中风化,裂隙以风化裂隙为主,呈张开型,岩体整体破碎~极破碎、软弱,围岩完整性、稳定性较差。

2、YK20+502YK20+53432m)段:成果图波速图显示,该段波速曲线呈直线分布,波速值相对稳定,即围岩岩性、完整性基本一致,段内围岩弱含水,呈湿润状,其中在YK20+512YK20+52210m)段:洞身左侧可能为强风化极破碎含水岩体、地表含水覆盖层,遇水易软化,形成软弱带,施工过程需要特别注意防护。

3、YK20+534YK20+55016m)段:该段围岩整体破碎,节理裂隙发育比较密集,存在与隧道洞身斜交的构造裂隙(导水、汇水的通道和场所),段内围岩含水,水量较小,为地表水从裂隙导入所致,对施工有一定的影响。

4、YK20+558YK20+5648m)段:在隧道洞身右侧,存在不连续的软弱夹层带或节理裂隙密集带,围岩岩体破碎、含水,水量较小,呈湿润、渗水状。

 

 

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