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申请/专利权人：成都畅达通检测技术股份有限公司

摘要：一种超前地质预报数据采集及分析方法，先建立掌子面坐标、锤击点坐标和传感器坐标体系，用于后期建立隧道模型以及波速的计算，然后将测量的波形文件导入分析软件，按照波形文件顺序调出波形文件，在波形上初至拾取，并在每一个波形上第一个起跳波的波峰或波谷画上竖线，完成初始波设置后生成波速分布图，进行波场分离和滤波，剔除设定频率以外的频率，通过算法计算隧道前方介质异常的区域，用二维图形模式显示。

主权项：1.一种超前地质预报数据采集及分析方法，其特征在于，包括以下步骤：S1:建立掌子面坐标、锤击点坐标和传感器坐标体系，用于后期建立隧道模型以及波速的计算；S2：将测量的波形文件导入分析软件；S3：按照波形文件顺序调出波形文件，在波形上初至拾取，并在每一个波形上第一个起跳波的波峰或波谷画上竖线，完成初始波设置后生成波速分布图；S4:进行波场分离和滤波，剔除设定频率以外的频率；S5:计算隧道前方介质异常的区域，用二维图形模式显示；步骤S5隧道前方介质异常的区域计算，包括以下步骤：S51:波速计算，根据锤击点的坐标和传感器的坐标计算出两点间的距离L1，在震源被锤击时所有传感器终端处理器都同时开始采集数据和计时，初至拾取提取的时间的参数t就是地震波通过这段距离L所花的时间，这样取得地震波的初级波速V＝L1t；S52:二维图形显示区域计算，以锤击点到掌子面的距离为L2，锤击点到传感器的距离为L1在时间小于L2V时，波形体现的都是掌子面前开挖部分的反射，后方每一个时间点Tt波形反映的都是距离掌子面的介质情况；S53：掌子面后方波形处理，包括以下子步骤：S531：检测每道波形是否有异常反射波、波形振幅变大或波形相位反向，综合分析10组波形数据，确定前方异常位置所在，由波阻抗大的围岩到波阻抗小的围岩，相位相反，由波阻抗小的到波阻抗大的界面时，相位不变；S532：添加频谱计算模块，根据选中频谱范围进行滤波；S533：成图后由红蓝色为主色基显示岩石强度变化，红色表示反射系数为正，蓝色表示反射系数为负，反射系数Z＝p×V1,其中ρ表示密度，V1表示波速；所述的掌子面坐标、锤击点坐标和传感器坐标的大地三维坐标由X、Y、Z三个分量构成,可以设置不同的观察尺度，对不同的结构进行成像分析；所述的测量的波形文件导入分析软件，包括以下步骤：将采集的波形文件拷贝到data文件夹下，在分析软件中找到这些文件，从文件中读取采集器日期、采集点位的频率和正常工作终端的个数，检查无误后导入。

全文数据：一种超前地质预报数据采集及分析方法技术领域本发明涉及地球物理领域，尤其涉及一种超前地质预报数据采集及分析方法。背景技术近年来，随着大型基础设施的建设，隧道工程逐渐向着埋深大、里程长的方向发展，存在的地质问题也越来越复杂，穿越的地质单元也越来越多。为了在隧洞施工过程中能够提供及时准确的工程地质资料，预知前方开挖洞段可能存在的地质灾害，对隧洞超前地质预报工作的要求越来越高，不仅要求能够准确提供异常位置的波阻抗信息，而且要能够清楚直观的反映出异常的结构信息。发明内容本发明的目的在于，提供一种全方位、多角度、多尺度的分析方法一种超前地质预报数据采集及分析方法，其特征在于，包括以下步骤：S1:建立掌子面坐标、锤击点坐标和传感器坐标体系，用于后期建立隧道模型以及波速的计算；S2：将测量的波形文件导入分析软件；S3：按照波形文件顺序调出波形文件，在波形上初至拾取，并在每一个波形上第一个起跳波的波峰或波谷画上竖线，完成初始波设置后生成波速分布图；S4:进行波场分离和滤波，剔除设定频率以外的频率；S5:计算隧道前方介质异常的区域，用二维图形模式显示。进一步的，所述的掌子面坐标、锤击点坐标和传感器坐标的大地三维坐标由X、Y、Z三个分量构成。进一步的，所述的测量的波形通过现有超前地质预报系统测得。进一步的，步骤S2所述的将波形文件导入分析软件，包括以下步骤：将采集的波形文件拷贝到data文件夹下，在分析软件中找到这些文件，从文件中读取采集器日期、采集点位的频率和正常工作终端的个数，检查无误后导入。进一步的，所述的分析软件为TRTanalysis分析软件。进一步的，所述的步骤波形文件包含采集频率和波形触发位置。进一步的，步骤S5隧道前方介质异常的区域计算，包括以下步骤：S51:波速计算，根据震源点的坐标和传感器的坐标计算出两点间的距离L，在震源被锤击时所有传感器终端处理器都同时开始采集数据和计时，初至拾取提取的时间的参数t就是地震波通过这段距离L所花的时间，这样取得地震波的初级波速V＝Lt；S52:二维图形显示区域计算，以锤击点到掌子面的距离为L2，锤击点到传感器的距离为L1在时间小于L2V时，波形体现的都是掌子面前开挖部分的反射，后方每一个时间点Tt波形反映的都是距离掌子面的介质情况；S53：掌子面后方波形处理，包括以下子步骤：S531：检测每道波形是否有异常反射波、波形振幅变大或波形相位反向，综合分析10组波形数据，确定前方异常位置所在，由波阻抗大的围岩到波阻抗小的围岩，相位相反，由波阻抗小的到波阻抗大的界面时，相位不变；S532：添加频谱计算模块，根据选中频谱范围进行滤波；S533：成图后由红蓝色为主色基显示岩石强度变化，红色表示反射系数为正，蓝色表示反射系数为负，反射系数Z＝ρ×V其中ρ表示密度，V表示波速。有益效果：本发明生产全息三维图像可以全方位、多角度、多尺度观察；通过设置不同的观察尺度，可以对隧道前方地质情况做总体结构分析成像，也可以对细节进行成像分析；分析软件使用简单方便，用户根据操作规程就可以生产分析结果，结合多尺度功能，用户不需太多关心具体分析过程，而是把精力投放到自己关心的最终结果上。附图说明图1是流程图。具体实施方式下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。如图1所示，一种超前地质预报数据采集及分析方法，其特征在于，包括以下步骤：S1:建立掌子面坐标、锤击点坐标和传感器坐标体系，用于后期建立隧道模型以及波速的计算；S2：将测量的波形文件导入分析软件；S3：按照波形文件顺序调出波形文件，在波形上初至拾取，并在每一个波形上第一个起跳波的波峰或波谷画上竖线，完成初始波设置后生成波速分布图；S4:进行波场分离和滤波，剔除设定频率以外的频率；S5:计算隧道前方介质异常的区域，用二维图形模式显示。进一步的，所述的掌子面坐标、锤击点坐标和传感器坐标的大地三维坐标由X、Y、Z高程三个分量构成，可以设置不同的观察尺度，对不同的结构进行成像分析，具体设置如下：进一步的，所述的测量的波形通过现有超前地质预报系统测得。进一步的，步骤S2所述的将波形文件导入分析软件，包括以下步骤：将采集的波形文件拷贝到data文件夹下，在分析软件中找到这些文件，从文件中读取采集器日期、采集点位的频率和正常工作终端的个数，检查无误后导入。进一步的，所述的分析软件为TRTanalysis分析软件。进一步的，所述的步骤波形文件包含采集频率和波形触发位置。进一步的，步骤S5隧道前方介质异常的区域计算，包括以下步骤：S51:波速计算，根据震源点的坐标和传感器的坐标计算出两点间的距离L，在震源被锤击时所有传感器终端处理器都同时开始采集数据和计时，初至拾取提取的时间的参数t就是地震波通过这段距离L所花的时间，这样取得地震波的初级波速V＝Lt；S52:二维图形显示区域计算，以锤击点到掌子面的距离为L2，锤击点到传感器的距离为L1在时间小于L2V时，波形体现的都是掌子面前开挖部分的反射，后方每一个时间点Tt波形反映的都是距离掌子面的介质情况；S53：掌子面后方波形处理，包括以下子步骤：S531：检测每道波形是否有异常反射波、波形振幅变大或波形相位反向，综合分析10组波形数据，确定前方异常位置所在，由波阻抗大的围岩到波阻抗小的围岩，相位相反，由波阻抗小的到波阻抗大的界面时，相位不变；S532：添加频谱计算模块，根据选中频谱范围进行滤波；S533：成图后由红蓝色为主色基显示岩石强度变化，红色表示反射系数为正，蓝色表示反射系数为负，反射系数Z＝ρ×V其中ρ表示密度，V表示波速。有益效果：本发明生产全息三维图像可以全方位、多角度、多尺度观察；通过设置不同的观察尺度，可以对隧道前方地质情况做总体结构分析成像，也可以对细节进行成像分析；分析软件使用简单方便，用户根据操作规程就可以生产分析结果，结合多尺度功能，用户不需太多关心具体分析过程，而是把精力投放到自己关心的最终结果上。对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

权利要求：1.一种超前地质预报数据采集及分析方法，其特征在于，包括以下步骤：S1:建立掌子面坐标、锤击点坐标和传感器坐标体系，用于后期建立隧道模型以及波速的计算；S2：将测量的波形文件导入分析软件；S3：按照波形文件顺序调出波形文件，在波形上初至拾取，并在每一个波形上第一个起跳波的波峰或波谷画上竖线，完成初始波设置后生成波速分布图；S4:进行波场分离和滤波，剔除设定频率以外的频率；S5:计算隧道前方介质异常的区域，用二维图形模式显示。2.如权利要求1所述的一种超前地质预报数据采集及分析方法，其特征在于，所述的掌子面坐标、锤击点坐标和传感器坐标的大地三维坐标由X、Y、Z三个分量构成。3.如权利要求1所述的一种超前地质预报数据采集及分析方法，其特征在于，所述的测量的波形通过现有超前地质预报系统测得。4.如权利要求1所述的一种超前地质预报数据采集及分析方法，其特征在于，步骤S2所述的将波形文件导入分析软件，包括以下步骤：将采集的波形文件拷贝到data文件夹下，在分析软件中找到这些文件，从文件中读取采集器日期、采集点位的频率和正常工作终端的个数，检查无误后导入。5.如权利要求4所述的一种超前地质预报数据采集及分析方法，其特征在于，所述的分析软件为TRTanalysis分析软件。6.如权利要求1或4所述的一种超前地质预报数据采集及分析方法，其特征在于，所述的步骤波形文件包含采集频率和波形触发位置。7.如权利要求1所述的一种超前地质预报数据采集及分析方法，其特征在于，步骤S5隧道前方介质异常的区域计算，包括以下步骤：S51:波速计算，根据震源点的坐标和传感器的坐标计算出两点间的距离L，在震源被锤击时所有传感器终端处理器都同时开始采集数据和计时，初至拾取提取的时间的参数t就是地震波通过这段距离L所花的时间，这样取得地震波的初级波速V＝Lt；S52:二维图形显示区域计算，以锤击点到掌子面的距离为L2，锤击点到传感器的距离为L1在时间小于L2V时，波形体现的都是掌子面前开挖部分的反射，后方每一个时间点Tt波形反映的都是距离掌子面的介质情况；S53：掌子面后方波形处理，包括以下子步骤：S531：检测每道波形是否有异常反射波、波形振幅变大或波形相位反向，综合分析10组波形数据，确定前方异常位置所在，由波阻抗大的围岩到波阻抗小的围岩，相位相反，由波阻抗小的到波阻抗大的界面时，相位不变；S532：添加频谱计算模块，根据选中频谱范围进行滤波；S533：成图后由红蓝色为主色基显示岩石强度变化，红色表示反射系数为正，蓝色表示反射系数为负，反射系数Z＝ρ×V其中ρ表示密度，V表示波速。

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