TBM機(jī)載激發(fā)極化超前地質(zhì)預(yù)報(bào)儀的研制與工程應(yīng)用.pdf

1、近年來(lái)，隨著具有“埋深大、洞線長(zhǎng)、地質(zhì)復(fù)雜、地形險(xiǎn)峻、災(zāi)害頻發(fā)”等特點(diǎn)的深長(zhǎng)隧道的建設(shè)與機(jī)械化、自動(dòng)化、高效化的隧道掘進(jìn)機(jī)的應(yīng)用，施工安全、人員安全、設(shè)備安全越來(lái)越受到關(guān)注。目前可搭載在掘進(jìn)機(jī)上的激發(fā)極化超前地質(zhì)預(yù)報(bào)探測(cè)儀器屈指可數(shù)，僅有德國(guó)GD公司研發(fā)BEAM系統(tǒng)。多同性源陣列激發(fā)極化超前預(yù)報(bào)方法為TBM施工隧道超前預(yù)報(bào)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(cè)需求。因此研發(fā)可搭載于隧道掘進(jìn)機(jī)的超前探測(cè)儀器

2、是激發(fā)極化超前預(yù)報(bào)方向的前沿?zé)狳c(diǎn)與國(guó)家重大工程的迫切需求。針對(duì)以上需求，鑒于隧道掘進(jìn)機(jī)復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)與特殊的施工環(huán)境，提出了以自動(dòng)化、快速化、高精度為基本要求的TBM機(jī)載激發(fā)極化超前地質(zhì)預(yù)報(bào)儀，主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　1)基于多同性源陣列激發(fā)極化法的電極布設(shè)與探測(cè)需求，研制了多路可控恒流源實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)狀供電電極的同時(shí)供入相同電流，研制了電極轉(zhuǎn)換箱與多路并行采集卡，實(shí)現(xiàn)了多路恒流的輸出與多路電壓信號(hào)的同步采集，實(shí)現(xiàn)供電電極與測(cè)量電極的自

3、動(dòng)切換與“跑極”。
　　2)基于小波變換的“時(shí)間-頻率”特性與小波閾值去噪方法，通過(guò)改進(jìn)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(duì)信號(hào)進(jìn)行去噪處理，同時(shí)設(shè)計(jì)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(fù)雜噪聲，提出了軟件與硬件相結(jié)合的去噪方法，實(shí)現(xiàn)了有用信號(hào)高精度有效提取。
　　3)針對(duì)TBM施工隧道中的水氣重、粉塵多、震動(dòng)強(qiáng)的惡劣條件，基于TBM復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)與施工環(huán)境進(jìn)行了TBM搭載激發(fā)極化超前預(yù)報(bào)系統(tǒng)的機(jī)載