TBM機載激發(fā)極化超前地質預報儀的研制與工程應用.pdf

1、近年來，隨著具有“埋深大、洞線長、地質復雜、地形險峻、災害頻發(fā)”等特點的深長隧道的建設與機械化、自動化、高效化的隧道掘進機的應用，施工安全、人員安全、設備安全越來越受到關注。目前可搭載在掘進機上的激發(fā)極化超前地質預報探測儀器屈指可數(shù)，僅有德國GD公司研發(fā)BEAM系統(tǒng)。多同性源陣列激發(fā)極化超前預報方法為TBM施工隧道超前預報提供了一條可行途徑，然而現(xiàn)有激發(fā)極化儀器不能滿足多同性源激發(fā)極化的探測需求。因此研發(fā)可搭載于隧道掘進機的超前探測儀器

2、是激發(fā)極化超前預報方向的前沿熱點與國家重大工程的迫切需求。針對以上需求，鑒于隧道掘進機復雜的機械結構與特殊的施工環(huán)境，提出了以自動化、快速化、高精度為基本要求的TBM機載激發(fā)極化超前地質預報儀，主要研究內容如下:
　　1)基于多同性源陣列激發(fā)極化法的電極布設與探測需求，研制了多路可控恒流源實現(xiàn)對環(huán)狀供電電極的同時供入相同電流，研制了電極轉換箱與多路并行采集卡，實現(xiàn)了多路恒流的輸出與多路電壓信號的同步采集，實現(xiàn)供電電極與測量電極的自

3、動切換與“跑極”。
　　2)基于小波變換的“時間-頻率”特性與小波閾值去噪方法，通過改進閾值函數(shù)避免傳統(tǒng)閾值方法存在的缺陷，能夠有效的對信號進行去噪處理，同時設計了8階巴特沃斯低通濾波，在硬件電路中去除高頻噪聲與復雜噪聲，提出了軟件與硬件相結合的去噪方法，實現(xiàn)了有用信號高精度有效提取。
　　3)針對TBM施工隧道中的水氣重、粉塵多、震動強的惡劣條件，基于TBM復雜的機械結構與施工環(huán)境進行了TBM搭載激發(fā)極化超前預報系統(tǒng)的機載