专利名称：一种隧道注浆效果检测的方法
技术领域：
本发明涉及一种隧道注浆效果检测的方法，特别是涉及一种使用TSP超前地质预报 系统来检测注浆效果的方法。
背景技术：
注浆作为一种特殊的施工方法，在土木、水利、矿山、交通等许多领域中得到了广泛的 应用。在修建隧道时，常用注浆法加固隧道周围松散软弱围岩，充填岩体中的空隙，限制地 下水的流动以控制施工现场岩土体的位移和塌方等。
对于注浆后的效果检测，目前使用的方法有弹性波法，动、静触探法，采样取芯法，放 射线密度测定等方法。这些方法均属于点探査，而不是区域探査，也就是说探査结果只能确 认探査孔一点有无浆液，而不能证明探査孔周围的一个范围是否存在浆液。由于探孔的数目 不可能很多，探査的结果具有很大的偶然性，至于浆液在地层中的实际分布状态与设计的预 定注入范围的吻合程度、岩体注浆后的密实程度更是无法得知。随着各种加固方法的不断出 现，注浆工法要想保持自身优势，立于不败之地，只有克服上述弱点，方能适应形势发展的 需要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可以清楚地探明浆液在岩体内的分布和走向，以 及岩体注浆后的密实程度的隧道注浆效果检测的方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供的隧道注浆效果检测的方法，其特征是在隧道注 浆前和注浆后，分别人工制造一系列有规则排列的地震震源，再分别使用TSP超前地质预报 系统来探测隧道掌子面前方围岩的情况，然后把隧道注浆前后的TSP检测结果数据进行比对 、分析，再运用处理软件来分析、绘制注浆浆液分布的横或纵断面图、平面图和立体图，从 而正确判断隧道注浆取得的效果。
本发明的步骤是
第一步，数据采集
(1) 、根据岩层产状与隧洞轴线的关系，在隧道边墙布置传感器安装孔和炮点装药孔，炮 孔距接收器1为16-18米，隧道设有24个炮孔2，炮孔2间距为1.5米；
(2) 、对传感器安装孔参数进行复测，然后将接收器套管放入探测孔中；
(3) 、对炮点炮孔参数进行复测，用木制炮棍将炸药包安放到位；(4) 、将接收器放入测试套管内，放置时对好方向，连接信号数据传输线，接受信号线一端 连接传感器，另一端连接数据记录单元；
(5) 、启动记录单元，设置采集参数；
(6) 、连接炮点起爆系统，和信号记录触发系统；起爆线一端接电雷管脚线，另一端接记 录触发盒；
(7) 、在噪音检査模式下测试记录单元功能，做好噪音监视；
(8) 、依次单个激发震源炮点，进行地震波信号数据采集； 第二步，数据分析
利用处理软件对TSP探测系统所采集的数据进行处理，包括以下流程
(1) 、设置数据长度，根据地质情况和探测目的，合理设置数据最大记录长度以节约计算 时间、内存和存储空间；
(2) 、设置带通滤波器参数，对软件处理得到的地震波频谱进行分析，根据以往测试得到 的不同岩层的地震波频谱特性，选择合理的滤波参数；
(3) 、首先到达信号波的舍取，数据采集过程中接受器采集的信号包括爆破地震波的直 达波、反射波和干扰波，干扰波信号可以通过滤波的方式进行处理；
(4) 、初至处理，由纵波初至确定横波初至，TSP-win需要横波初至来计算横波速度，并且 为了下面的质量估算需要放置一个短的分析窗口在直达横波波形上；
(5) 、药炮能量平衡，对每一炮由于弹性能量释放变化进行补偿；
(6) 、估算质量因子，由初至波确定衰减参数Q;
(7) 、反射波的提取，包括Radon变换和Q滤波，Radon变换是用倾角滤波提取反射波；Q 滤波是指通过滤波部分地逆换波的衰减；
(8) 、 P-S波分离，将X、 Y、 Z分量记录转换为P、 SH、 SV分量记录；
(9) 、地震波速度分析，包括4个步骤:创建一个速度模型、由此模型计算旅行时间、偏 移地震数据到一个同激发距离道集上，以及由这些偏移得出一个新模型；
(10) 、反射界面的深度偏移，主要是通过纵、横波偏移将地震振幅由时间域映射到物理
空间；
(11) 、地震波反射界面的提取，由最终的偏移结果使用影像处理和结果列表提取主要的 纵波和横波反射界面，包括P波反射界面的提取、SH波反射界面的提取和SV波反射界面的提 取；
第三步，在对隧道掌子面前方注浆施工完成后，在第一次的炮点装药孔位置重新钻取相同深度的装药孔，装入相同的炸药量，信号接收器的位置保持不变。重复第一步和第二 步的工作；
第四步，将两次观测的数据结果汇总对比，提交成果。
采用上述技术方案的隧道注浆效果检测的方法，其工作原理是运用地震波反射原理，在 进行注浆效果检测时，由人工制造一系列有规则排列的地震震源，由此产生的地震波向外传 播，当地震波遇到岩体的波阻抗发生变化时(比如有裂隙、断层或岩层变化)，就会发生反射和 折射。反射信号携带着所穿越地层岩体的地质信息并可以被接收器所接收，而折射波将继续 向前传播，遇到不同波阻抗的介质时继续发生地震波的反射和折射。
综上所述，本发明是一种使用TSP超前地质预报系统进行对比探测来检测隧道注浆效果 检测的方法，可以清楚地探明浆液在岩体内的分布和走向，以及岩体注浆后的密实程度。
图l是"软-硬"岩的TSP系统工作原理图； 图2是"硬-软"岩的TSP系统工作原理图； 图3是注浆浆液分布平面、纵断面示意图； 图4是注浆浆液分布立体图； 图5是TSP系统布置图。
具体实施例方式
下面结合附图详细描述本发明的具体实施方式
。
本发明提供的使用TSP超前地质预报系统进行对比探测来检测隧道注浆效果检测的方法 在隧道注浆前和注浆后，分别人工制造一系列有规则排列的地震震源，再分别使用TSP超前 地质预报系统来探测隧道掌子面前方围岩的情况，然后把隧道注浆前后的TSP检测结果数据 进行比对、分析，再运用处理软件来分析、绘制注浆浆液分布的横或纵断面图、平面图和 立体图，从而正确判断隧道注浆取得的效果。可以清楚地探明浆液在岩体内的分布和走向 ，以及岩体注浆后的密实程度。
本发明的具体实施方式
如下
第一步，数据采集，参见图5，图中，l-接收器，2-炮孔，3-岩层，4-工作面 (1)、根据岩层产状与隧洞轴线的关系，在隧道边墙布置传感器安装孔和炮点装药孔， 炮孔距接收器1为16-18米，隧道设有24个炮孔2，炮孔2间距为1.5米；
(2) 、对传感器安装孔参数进行复测，然后将接收器套管放入探测孔中；
(3) 、对炮点炮孔参数进行复测，用木制炮棍将炸药包安放到位；(4) 、将接收器放入测试套管内，放置时对好方向，连接信号数据传输线，接受信号线一端 连接传感器，另一端连接数据记录单元；
(5) 、启动记录单元，设置采集参数；
(6) 、连接炮点起爆系统，和信号记录触发系统；起爆线一端接电雷管脚线，另一端接记 录触发盒；
(7) 、在噪音检査模式下测试记录单元功能，做好噪音监视；
(8) 、依次单个激发震源炮点，进行地震波信号数据采集； 第二步，数据分析
利用处理软件对TSP探测系统所采集的数据进行处理，包括以下流程
(1) 、设置数据长度，根据地质情况和探测目的，合理设置数据最大记录长度以节约计算 时间、内存和存储空间；
(2) 、设置带通滤波器参数，对软件处理得到的地震波频谱进行分析，根据以往测试得到 的不同岩层的地震波频谱特性，选择合理的滤波参数；
(3) 、首先到达信号波的舍取，数据采集过程中接受器采集的信号包括爆破地震波的直 达波、反射波和干扰波，干扰波信号可以通过滤波的方式进行处理；
(4) 、初至处理，由纵波初至确定横波初至，TSP-win需要横波初至来计算横波速度，并且 为了下面的质量估算需要放置一个短的分析窗口在直达横波波形上；
(5) 、药炮能量平衡，对每一炮由于弹性能量释放变化进行补偿；
(6) 、估算质量因子，由初至波确定衰减参数Q;
(7) 、反射波的提取，包括Radon变换和Q滤波，Radon变换是用倾角滤波提取反射波；Q 滤波是指通过滤波部分地逆换波的衰减；
(8) 、 P-S波分离，将X、 Y、 Z分量记录转换为P、 SH、 SV分量记录；
(9) 、地震波速度分析，包括4个步骤:创建一个速度模型、由此模型计算旅行时间、偏 移地震数据到一个同激发距离道集上，以及由这些偏移得出一个新模型；
(10) 、反射界面的深度偏移，主要是通过纵、横波偏移将地震振幅由时间域映射到物理
空间；
(11) 、地震波反射界面的提取，由最终的偏移结果使用影像处理和结果列表提取主要的 纵波和横波反射界面，包括P波反射界面的提取、SH波反射界面的提取和SV波反射界面的提 取；
第三步，在对隧道掌子面前方注浆施工完成后，在第一次的炮点装药孔位置重新钻取相同深度的装药孔，装入相同的炸药量，信号接收器的位置保持不变。重复第一步和第二 步的工作；
第四步，将两次观测的数据结果汇总对比，提交成果。
参见图1和图2，其工作原理是运用地震波反射原理，在进行注浆效果检测时，由人工制 造一系列有规则排列的地震震源，由此产生的地震波向外传播，当地震波遇到岩体的波阻抗 发生变化时(比如有裂隙、断层或岩层变化)，就会发生反射和折射。反射信号携带着所穿越 地层岩体的地质信息并可以被接收器所接收，而折射波将继续向前传播，遇到不同波阻抗的 介质时继续发生地震波的反射和折射。
参见图3和图4，是本发明的注浆浆液分布平面、纵断面示意图和注浆浆液分布立体图。 本发明可用其他的不违背本发明的精神或主要特征的具体形式来概述。因此，无论从哪一点 来看，本发明的上述实施方案都只能认为是对本发明的说明而不能限制本发明，权利要求书 指出了本发明的范围，而上述的说明并未指出本发明的范围，因此，在与本发明的权利要求 书相当的含义和范围内的任何改变，都应认为是包括在权利要求书的范围内。
权利要求
1.一种隧道注浆效果检测的方法，其特征是在隧道注浆前和注浆后，分别人工制造一系列有规则排列的地震震源，再分别使用TSP超前地质预报系统来探测隧道掌子面前方围岩的情况，然后把隧道注浆前后的TSP检测结果数据进行比对、分析，再运用处理软件来分析、绘制注浆浆液分布的横或纵断面图、平面图和立体图，从而正确判断隧道注浆取得的效果。
2 根据权利要求l所述的隧道注浆效果检测的方法，其特征是包括如下步骤第一步，数据采集(1) 、根据岩层产状与隧洞轴线的关系，在隧道边墙布置传感器安装孔和炮点装药孔， 炮孔距接收器为16-18米，隧道设有多个炮孔，炮孔间距为1.5米；(2) 、对传感器安装孔参数进行复测，然后将接收器套管放入探测孔中；(3) 、对炮点炮孔参数进行复测，用木制炮棍将炸药包安放到位；(4) 、将接收器放入测试套管内，放置时对好方向，连接信号数据传输线，接受信号线一 端连接传感器，另一端连接数据记录单元；(5) 、启动记录单元，设置采集参数；(6) 、连接炮点起爆系统，和信号记录触发系统；起爆线一端接电雷管脚线，另一端接 记录触发盒；(7) 、在噪音检査模式下测试记录单元功能，做好噪音监视；(8) 、依次单个激发震源炮点，进行地震波信号数据采集； 第二步，数据分析利用处理软件对TSP探测系统所采集的数据进行处理，包括以下流程(1) 、设置数据长度，根据地质情况和探测目的，合理设置数据最大记录长度以节约计算 时间、内存和存储空间；(2) 、设置带通滤波器参数，对软件处理得到的地震波频谱进行分析，根据以往测试得到的不同岩层的地震波频谱特性，选择合理的滤波参数；(3) 、首先到达信号波的舍取，数据采集过程中接受器采集的信号包括爆破地震波的直 达波、反射波和干扰波，干扰波信号可以通过滤波的方式进行处理；(4) 、初至处理，由纵波初至确定横波初至，TSP-win需要横波初至来计算横波速度，并且 为了下面的质量估算需要放置一个短的分析窗口在直达横波波形上；(5) 、药炮能量平衡，对每一炮由于弹性能量释放变化进行补偿；(6) 、估算质量因子，由初至波确定衰减参数Q;(7) 、反射波的提取，包括Radon变换和Q滤波，Radon变换是用倾角滤波提取反射波；Q 滤波是指通过滤波部分地逆换波的衰减；(8) 、 P-S波分离，将X、 Y、 Z分量记录转换为P、 SH、 SV分量记录；(9) 、地震波速度分析，包括4个步骤:创建一个速度模型、由此模型计算旅行时间、偏 移地震数据到一个同激发距离道集上，以及由这些偏移得出一个新模型；(10) 、反射界面的深度偏移，主要是通过纵、横波偏移将地震振幅由时间域映射到物理空间；(11) 、地震波反射界面的提取，由最终的偏移结果使用影像处理和结果列表提取主要的 纵波和横波反射界面，包括P波反射界面的提取、SH波反射界面的提取和SV波反射界面的提 取；第三步，在对隧道掌子面前方注浆施工完成后，在第一次的炮点装药孔位置重新钻取 相同深度的装药孔，装入相同的炸药量，信号接收器的位置保持不变。重复第一步和第二 步的工作；第四步，将两次观测的数据结果汇总对比，提交成果。
全文摘要
本发明公开了一种隧道注浆效果检测的方法，在隧道注浆前和注浆后，分别人工制造一系列有规则排列的地震震源，再分别使用TSP超前地质预报系统来探测隧道掌子面前方围岩的情况，然后把隧道注浆前后的TSP检测结果数据进行比对、分析，再运用处理软件来分析、绘制注浆浆液分布的横或纵断面图、平面图和立体图，从而正确判断隧道注浆取得的效果。本发明是一种使用TSP超前地质预报系统进行对比探测来检测隧道注浆效果检测的方法，可以清楚地探明浆液在岩体内的分布和走向，以及岩体注浆后的密实程度。
文档编号E21D20/00GK101581223SQ20091030352
公开日2009年11月18日 申请日期2009年6月23日 优先权日2009年6月23日
发明者周书明, 张先峰, 张旭芝, 张秋生, 段东明, 毛锁明, 鹏 涂, 王建军, 王星华, 王曰国, 田朝霞, 荆学亚 申请人:中南大学