一种隧道超前地质预报装置及其系统的制作方法

本发明涉及隧道预警技术领域，尤其涉及一种隧道超前地质预报装置及其系统。

背景技术：

隧道施工中的超前地质预报关系到工程安全、质量和进度，施工中坚持将超前地质预报作为一项工序纳入施工组织与管理,当施工进度与超前地质预报发生矛盾时,施工必须为超前地质预报让路,以避免盲目施工,确保超前地质预报工作的实施,并起到指导施工的作用；

超前地质预报的目的是在施工前期地质勘查成果的基础上,进一步查明掌子面前方一定范围内围岩的地质条件,超前探测地层岩性、软弱层的位置、岩体完整程度、断裂带位置、宽度、破碎程度、富水性，等不良地质以及隐伏的重大地质问题，重点预报突水突泥及断层破碎带等不良地质的具体位置、规模及影响程度，控制掌子面前方30m范围内不良地质体预报误差在1m以内，预报突水突泥及断层破碎带具体位置及可能带来的灾害程度，降低地质灾害发生的风险；提供必要的地质参数如：地下水压力、涌水量等；提供施工掌子面前方地质信息，进一步确定保证围岩稳定性的工程措施及合理的施工方法，但是现阶段超前地质预报工作不能够对地质条件进行全面的勘查和数据分析判断，影响了施工的正常进行，因此我们提出一种隧道超前地质预报装置及其系统。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种隧道超前地质预报装置及其系统，包括超前预报模块、常规预报模块、数据分析模块、报警模块和后台监控模块，所述超前预报模块用于隧道中溶洞、暗河和高水压地段的超前地质预报，所述常规预报模块用于隧道内部地质构造的常规预报勘查，超前预报模块和常规预报模块的输出端均无线连接用于采集超前预报模块和常规预报模块所述收集的数据的信息采集模块，以解决现阶段超前地质预报工作不能够对地质条件进行全面的勘查和数据分析判断，影响了施工的正常进行的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种隧道超前地质预报系统，包括超前预报模块、常规预报模块、数据分析模块、报警模块和后台监控模块，所述超前预报模块用于隧道中溶洞、暗河和高水压地段的超前地质预报，所述常规预报模块用于隧道内部地质构造的常规预报勘查，超前预报模块和常规预报模块的输出端均无线连接信息采集模块，信息采集模块用于采集超前预报模块和常规预报模块所述收集的数据，信息采集模块的输出端电性连接用于分析超前预报模块和常规预报模块所采集的数据的数据分析模块，数据分析模块的输出端双向电性连接报警模块，报警模块以报警控制器单元为核心，报警控制器单元电性连接智能报警信号收集单元、报警信号转换电路、报警地址编码转换单元和报警驱动单元；报警模块能够将采集的报警信号、报警位置信号和光电传感信号进行转换，保证了地质预报的超前性；所述数据分析模块的输出端电性连接用于监控地质预报系统运行的后台监控模块。

作为本发明进一步的方案：所述后台监控模块包括显示屏单元、供电单元和数据储存单元，显示屏单元分别电性连接供电单元和数据储存单元。

作为本发明再进一步的方案：所述超前预报模块包括超前预报控制器、地质调查单元、物理探测单元、超前水平钻探单元和基底岩溶勘查单元，所述超前预报控制器分别与地质调查单元、物理探测单元、超前水平钻探单元和基底岩溶勘查单元双向电性连接，所述地质调查单元用于隧道地表、隧道拱顶和隧道掌子面的勘查，且地质调查单元为数码相机。

作为本发明再进一步的方案：所述物理探测单元通过地质雷达对隧道中心和两侧进行物理探测，所述超前水平钻探单元用于深度为30-50米的隧道钻孔的勘查；所述基底岩溶勘查单元用于隧道基底岩溶的勘查；所述超前水平钻探单元为tsp203型超前预报仪；所述物理探测单元为ramac—ⅱ型地质雷达。

作为本发明再进一步的方案：所述常规预报模块包括地质构造勘查单元、常规预报控制器和地层岩性勘查单元，所述地质构造勘查单元和地层岩性勘查单元均与常规预报控制器双向电性连接，常规预报控制器控制地质构造勘查单元和地层岩性勘查单元的运行，所述地质构造勘查单元用于隧道内部断层、节理密集带和褶皱的勘查，所述地层岩性勘查单元用于隧道内部岩性特征、软弱夹层、破碎底层、煤层和特殊岩土的勘查。

作为本发明再进一步的方案：所述后台监控模块还电性连接用于反馈数据分析和隧道施工建议的信息反馈模块，信息反馈模块将处理结果反馈给施工，及时调整施工方法和支护参数。

一种基于所述隧道超前地质预报系统的隧道超前地质预报装置。

一种基于所述隧道超前地质预报系统的隧道超前地质预报方法。

综上所述，本发明的有益效果是：本发明能够实现对隧道内部地质进行超前探测，保证了施工安全的进行，避免因地质不合理导致掘进速度减缓的现象，从而能够确保施工单位安全、顺利地通过隧道内不良地质地段，保证施工过程的科学、安全、高效。

附图说明

图1为发明中隧道超前地质预报系统的结构示意图。

图2为发明中超前预报模块的内部结构示意图。

图3为发明中常规预报模块的内部结构示意图。

图中：1-超前预报模块、2-常规预报模块、3-信息采集模块、4-数据分析模块、5-报警模块、6-后台监控模块、7-信息反馈模块、8-超前预报控制器、9-地质调查单元、10-物理探测单元、11-超前水平钻探单元、12-基底岩溶勘查单元、13-地质构造勘查单元、14-常规预报控制器、15-地层岩性勘查单元。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

由图1～3所示，本发明实施例中，一种隧道超前地质预报系统，包括超前预报模块1、常规预报模块2、数据分析模块4、报警模块5和后台监控模块6，所述超前预报模块1用于隧道中溶洞、暗河和高水压地段的超前地质预报，所述常规预报模块2用于隧道内部地质构造的常规预报勘查，超前预报模块1和常规预报模块2的输出端均无线连接信息采集模块3，信息采集模块3用于采集超前预报模块1和常规预报模块2所述收集的数据，信息采集模块3的输出端电性连接用于分析超前预报模块1和常规预报模块2所采集的数据的数据分析模块4，数据分析模块4的输出端双向电性连接报警模块5，报警模块5以报警控制器单元为核心，报警控制器单元电性连接智能报警信号收集单元、报警信号转换电路、报警地址编码转换单元和报警驱动单元；报警模块5能够将采集的报警信号、报警位置信号和光电传感信号进行转换，保证了地质预报的超前性；所述数据分析模块4的输出端电性连接用于监控地质预报系统运行的后台监控模块6；

所述后台监控模块6包括显示屏单元、供电单元和数据储存单元，显示屏单元分别电性连接供电单元和数据储存单元；

所述超前预报模块1包括超前预报控制器8、地质调查单元9、物理探测单元10、超前水平钻探单元11和基底岩溶勘查单元12，所述超前预报控制器8分别与地质调查单元9、物理探测单元10、超前水平钻探单元11和基底岩溶勘查单元12双向电性连接，所述地质调查单元9用于隧道地表、隧道拱顶和隧道掌子面的勘查，且地质调查单元9为数码相机；

所述物理探测单元10通过地质雷达对隧道中心和两侧进行物理探测，所述超前水平钻探单元11用于深度为30-50米的隧道钻孔的勘查；所述基底岩溶勘查单元12用于隧道基底岩溶的勘查；

所述超前水平钻探单元11为tsp203型超前预报仪；

所述物理探测单元10为ramac—ⅱ型地质雷达；

所述常规预报模块2包括地质构造勘查单元13、常规预报控制器14和地层岩性勘查单元15，所述地质构造勘查单元13和地层岩性勘查单元15均与常规预报控制器14双向电性连接，常规预报控制器14控制地质构造勘查单元13和地层岩性勘查单元15的运行，所述地质构造勘查单元13用于隧道内部断层、节理密集带和褶皱的勘查，所述地层岩性勘查单元15用于隧道内部岩性特征、软弱夹层、破碎底层、煤层和特殊岩土的勘查；

所述后台监控模块6还电性连接用于反馈数据分析和隧道施工建议的信息反馈模块7，信息反馈模块7将处理结果反馈给施工单位，及时调整施工方法和支护参数。

实施例2

一种基于实施例1所述隧道超前地质预报系统的隧道超前地质预报装置。

实施例3

一种基于实施例1所述隧道超前地质预报系统的隧道超前地质预报方法，步骤如下：

s1、对隧道内部地质进行调查，调查的主要内容包括不同岩性、地层在隧道地表的出露及接触关系，岩层产状及其变化；构造在隧道地表的出露、分布、性质、规模及其产状变化；地表岩层发育、规模及分布规律；

s2、预报组根据建立的标准地层剖面，确定各岩组的地层层序、厚度、标志层位置，对地质构造进行追踪调，展开有针对性的地质描绘，详尽地核对细化勘察设计资料，为地质预报做好基础工作；

s3、对已开挖掌子面的地质状况作如实的调查，并进行详细编录，采集必要的数据，具体包括：对掌子面地层岩性、节理发育程度、受构造影响程度、围岩稳定状态等进行详细编录；

超前地质预报的方法基于所述隧道超前地质预报系统，通过收集地质信息，输入信息处理系统，进行综合分析、判断，并将处理结果反馈给施工单位，及时调整施工方法和支护参数，采用新的施工体系后，重新从施工过程中获取新的地质信息，更新地质信息系统，经处理后，再一次反馈给施工单位，如此往复，通过地质信息系统的及时、准确预报，为信息化施工提供决策依据。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。