深埋长隧洞TBM掘进过程中微震监测传感器布置结构制造技术

本实用新型专利技术涉及一种深埋长隧洞TBM掘进过程中微震监测传感器布置结构。本实用新型专利技术的目的是通过合理布置传感器的位置组成高效微震监测网络，有效采集隧洞掌子面前后数十米范围的微震信号，以达到提高微震事件的定位精度的目的。本实用新型专利技术的技术方案是：包括八个微震传感器，共分三个传感器监测断面布置于掌子面后方的已开挖隧洞内；其中第一监测断面上布置三个微震传感器，且距离掌子面1～2倍洞径，第二监测断面上布置两个微震传感器，且距离第一监测断面4.5～5倍洞径，第三监测断面上布置三个微震传感器，且距离第二监测断面4.5～5倍洞径。本实用新型专利技术适用于TBM掘进的深埋硬岩隧洞的岩爆预测。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种深埋长隧洞TBM掘进过程中微震监测传感器布置结构，主要用于TBM掘进的深埋硬岩隧洞的岩爆预测。
技术介绍
脆性岩体的破裂(完整岩石的微破裂、硬性结构面的相对错位等)都会产生弹性波，这些波可以被安装在一定范围内的动力学传感器(如声发射传感器或微震传感器)所接收，其中某个频率范围的弹性波被称为微震的震动波。利用多个传感器接收到的震动波形， 通过某种解译方法就可以得到岩体破裂发生的时刻、位置和性质。传感器所接收到的一个震动波，在工程中也通常称为一个微震事件，对应的震级是试件大小的主要描述指标。对于深埋地下工程中的脆性破裂问题，微震监测是围岩安全预警的重要手段。微破裂(微震)监测技术是一种空间“体”信息测量技术，相比其他传统的空间 “点”测量监测技术，具有其独特的优点①它能直接确定岩体内部破裂的位置和性质；②由于它是接收破裂诱发的震动波信息，其传感器可以布设在远离岩体易破坏的区域，可以保证监测系统长期运行而不被破坏；③其监测范围可以覆盖很大的区域；④也是最重要的信息，可以捕捉岩体失稳破坏前的微破裂前兆。深埋硬岩隧洞的掘进过程中，岩爆是对TBM设备和人员施工安全危害最大的围岩破坏形式。一旦TBM遭遇强和极强岩爆，往往需要花费数日乃至数周的时间对岩爆部位进行清渣处理，以便让TBM恢复掘进条件。针对TBM在潜在强岩爆条件下的高施工风险，掘进过程中的岩爆预报预警显然具有重要价值。但是，目前微震监测技术仅仅广泛应用于核废料存储地下硐室、深埋地下矿山、高陡岩质边坡，这些工程的共同特征是传感器可以对被监测部位形成空间“包裹”，进而为准确预报提供了工作基础。针对深埋长隧洞的掘进的微震监测比较少见，TBM施工的深埋长隧洞的微震监测则更加缺乏案例，其原因在与定位精度和施工干扰均较大，因此很大程度上影响了岩爆的预报精度。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是针对上述存在的问题提供一种深埋长隧洞TBM 掘进过程中微震监测传感器布置结构，通过合理布置传感器的位置组成高效微震监测网络，有效采集隧洞掌子面前后数十米范围的微震信号，以达到提高微震事件的定位精度的目的。本技术所采用的技术方案是深埋长隧洞TBM掘进过程中微震监测传感器布置结构，其特征在于它包括八个微震传感器，共分三个传感器监测断面布置于掌子面后方的已开挖隧洞内；其中第一监测断面上布置三个微震传感器，且距离掌子面1 2倍洞径， 第二监测断面上布置两个微震传感器，且距离第一监测断面4. 5 5倍洞径，第三监测断面上布置三个微震传感器，且距离第二监测断面4. 5 5倍洞径。所述第一监测断面上的三个微震传感器分别位于隧洞顶部正中央和两侧的腰部，3第二监测断面上的两个微震传感器分别对称布置于隧洞的两侧拱肩处，第三监测断面上的三个微震传感器的布置方式与第一监测断面相同。所述各微震传感器安装深度为50-100cm。本技术的有益效果是本技术在掌子面后方的已开挖隧洞内、共分三个传感器监测断面布置八个微震传感器，其中距离掌子面最近和最远的两个断面各布置三个微震传感器，中间的断面则布置两个，组成一个高效微震监测网络，能够有效地采集隧洞掌子面前后数十米范围的微震信号，大大提高了微震事件的定位精度，从而提高了岩爆预报预警的准确性。附图说明图1是本技术的平面结构示意图。图2是本技术中第一监测断面布置图。图3是本技术中第二监测断面布置图。图4是本技术中第三监测断面布置图。具体实施方式如图1所示，本实施例共包括八个微震传感器1，且分三个传感器监测断面布置于掌子面2后方的已开挖隧洞3内；其中第一监测断面(图中I-I断面)上布置三个微震传感器1，且距离掌子面1 2倍洞径，第二监测断面(图中II-II断面)上布置两个微震传感器 1，且距离第一监测断面4. 5 5倍洞径，第三监测断面(图中III-III断面)上布置三个微震传感器1，且距离第二监测断面4. 5 5倍洞径。如图2-图4所示，所述第一监测断面上的三个微震传感器1分别位于隧洞3顶部正中央和两侧的腰部，其中位于腰部的两个微震传感器1对称布置于隧洞3两侧；第二监测断面上的两个微震传感器1分别对称布置于隧洞3的两侧拱肩处，第三监测断面上的三个微震传感器1的布置方式与第一监测断面相同。安装微震传感器1时，需先采用锚杆钻机进行钻孔，以便安装微震传感器1，一般而言微震传感器1的安装深度需要距离洞壁 50cm-100cmo本实施例在实际应用中的步骤如下a、选用ASC微震监测系统和hSite解译软件并对硬件设备进行深度定制。定制后的设备应具备如下技术特点1、构建由解译软件^Site驱动、软一硬件一体化的全自动化数据采集系统，适应TBM掘进隧洞微震监测的需要；2、选用最高可达IOMHz的采样域、单机16通道的微震设备，每通道高达60次/秒的采样速率保证深埋隧洞能监测到应变型岩爆可能存在的高密度小微震事件；3、单机16通道覆盖2个工作面、每工作面8个传感器满足必要的定位精度要求；4、多通道用户自定义激发装置帮助自动消除深埋隧洞TBM掘进过程中的不同噪音频率干扰；5、内置自动重启装置满足现场停电等故障以后的系统自动重启需要，保证最大限度地获得数据。b、采用TBM进行掘进，进入潜在岩爆洞段后，采用TBM设备Ll区域(该区域位于 TBM机头后方，工人操作锚杆钻机、网片安装、喷射混凝土均在该区域)的锚杆钻机进行钻孔，以便安装微震传感器1。c、按照前述布置形式布置微震传感器1，在TBM掌子面2后方组成微震监测网络。d、根据掌子面2后方的三个监测断面、八个微震传感器1的弹性波接受成果，采用 InSite解译软件对监测的微震事件进行解译。e、当监测成果解译出掌子面2前方具有较高的中等岩爆和强岩爆风险时，TBM设备需要在Ll区域增强临时支护以达到防治岩爆的效果。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种深埋长隧洞TBM掘进过程中微震监测传感器布置结构，其特征在于它包括八个微震传感器(1)，共分三个传感器监测断面布置于掌子面(2)后方的已开挖隧洞(3)内； 其中第一监测断面上布置三个微震传感器(1 )，且距离掌子面(2)1 2倍洞径，第二监测断面上布置两个微震传感器(1)，且距离第一监测断面4. 5 5倍洞径，第三监测断面上布置三个微震传感器(1)，且距离第二监测断面4. 5 5倍洞径。2.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱焕春，侯靖，褚卫江，陈平志，吴家耀，
申请(专利权)人：浙江中科依泰斯卡岩石工程研发有限公司，中国水电顾问集团华东勘测设计研究院，
类型：实用新型
国别省市：