BEAM 隧道地质超前预报电法技术

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1、BEAMBEAM®®隧道地质超前预报电法技术隧道地质超前预报电法技术掘进机掘进过程实时地电超前监测系统掘进机掘进过程实时地电超前监测系统报告人：林志清（报告人：林志清（1360904396713609043967））目录目录I.BEAM技术概述•引言•系统•方法•岩石地球物理参数•可视化、地质/水文地质解释II.应用事例•BEAM-综合模式•BEAM-扫描模式引言引言BEAMBEAM隧道地质超前预报电法技术隧道地质超前预报电法技术TBMTBM掘进隧道掘进隧道完工的隧道完工的隧道打钻和爆挖隧道打钻和爆挖隧道4444引言引言引言引言BEAM在隧道中的探测有几种不同用途目的的应用方式:一是B

2、EAM部件连接TBM机，利用TBM作为探测电极，不需附加钻孔等措施，随着TBM往前掘进获得连续的超前地质预测数据，探测范围为掌子面前方的一部分;二是在隧道洞身直径方向上对洞身四周进行放射状探测，检查其安全性，揭露可能存在的岩溶洞穴的潜在危害;三是应用移动式的BEAM设备在传统钻爆法施工隧道中进行超前探测，此种探测需要钻孔并连接几个测试电极，探测范围也是这几个电极布置部分。系统系统三电极配置A1(+)保护电机双护盾TBM布置实例如护盾、刀头、钢筋衬砌束流电远程访问如隧道外的办公实时地质分类和水文地质描述室可视化~~讯通B(-)返回电极如隧道内或外的钢筋、锚杆等.A0(+)测量电极如刀头、

3、开挖工具自动控制：引导系统BEAM单元(放置在操作室里)系统系统BEAM系统是由德国GET公司开发并获得专利，它由便携计算机驱动，是一种专门为地下工程施工开发的物探设备。这种设备能在隧道掘进的同时进行掌子面前方3倍隧道直径范围的地质预报。由B，A1和A03个电极产生低频交流电场，通过A0电流聚焦进人要探测的岩体，产生敏感地带，特别是遇到开挖面前方地层变化时更始如此。在隧道中从A1和A0电极输入测量电流，B电极固定在较远距离的地层中，通过电极的合理布置，A1电流保护A0电流，并偏离直线路径的A0电流到B电极。BEAM集成设备包括显示屏，外接键盘等。在隧道开挖面离隧道洞口很近的情况下，BE

4、AM设备放置在隧道外。在采用TBM的情况下，在刀架上安装标准组件，包括3个高度单元、单独的显示器以及键盘，即操纵板上类似鼠标的跟踪球。BEAM系统通过软件可以由PLC信号或与类似TBM导向系统来激发，因此可以随隧道开挖过程同时启动和停止。为了获得刀盘的当前里程，由RS232或CAN形成通讯界面。BEAM系统需要230V电源，耗电低，而且设计可以网络连接。系统的安装、系统设置和维护由德国GET公司负责。专用电话线或当地的局域网是在工地或其他地方通过注册的管理器进行BEAM系统连接的常用解决办法。方法方法水是电流的良导体，针对这一物理特性，德国GET公司开发出一种叫隧道电法的预报方法，即B

5、ore-TunnelingElectricalAheadMonitoring(简称BEAM)，1998年开始进行研制，2004年获得德国国家专利。BEAM测试技术是通过对岩层视电阻率进行测试来探知岩体质量和其中的空洞及水体。BEAM测试系统就是以交流激发极化为理论基础的一种全新的电法勘探技术。BEAM系统通过测取与岩体孔隙(空隙)有关的电能储存能力参数PFE(Percentagefrequencyeffect)和视电阻率的变化，预报前方岩体的完整性和含水状况。方法方法聚焦激发极化法(IP):电场和电流束TBMsegments方法方法方法方法在隧道中采用交流激发极化法进行超前预报要解决的

6、首要问题就是电流传播的方向问题。因为，电流的传播是向四周发散的，而超前预报的目的是预报掌子面前方较狭窄的一段范围内地质情况，要求电流向掌子面前方集中传播。BEAM测试技术的核心在于改善了电法测试的灵敏度和稳定性，依靠适合在隧道掘进工作面来布置的环绕Al电极利用同性电极相排斥的原理来实现的保护电场，使独立的AO电极产生的电流能够更纵深的以放射状半径或者垂直隧道掘进的径向传播，成功的解决了这一问题。方法方法在BEAM对掌子面前方的地质情况的预测预报当中，除了PFE值这一主要的表征参数，电阻率也是一种反映不良地质体尤其是针对含水不良地质体重要的参数。比如，对孔隙率高地带的超前预报中，充水的断

7、层和岩溶带电阻率会较低，而干燥的或赋存瓦斯的断层带电阻率会较高。方法方法不同的电阻率也会对应不同的岩体情况，干燥致密的岩体电阻率较高，孔隙率大的含水岩体电阻率较低，BEAM系统采用交流激发极化法进行超前预报，获得百分频率效应PFE和电阻率R两种参数，以这两种参数为成果解译基础，综合对前方地质情况进行预报。岩石地球物理参数岩石地球物理参数BEAM具体操作是通过外围的环状电极(A1)发射一个屏障电流，并在内部发射一个测量电流(A0)，以便电流聚焦进