本文關(guān)鍵詞：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，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來,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)載設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)了可控恒溫恒濕三防機(jī)柜；為了實(shí)現(xiàn)主控室與掌子面、圍巖上的電極進(jìn)行信號(hào)發(fā)送與接收,設(shè)計(jì)了方便快捷的機(jī)載電纜；針對(duì)TBM刀盤是一個(gè)封閉金屬體,設(shè)計(jì)了電極推進(jìn)系統(tǒng)用于電極的布設(shè)。并將成果搭載在中國(guó)第一臺(tái)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的TBM“永吉號(hào)”TBM,保障了TBM安全高效掘進(jìn)。
【關(guān)鍵詞】：隧道突涌水災(zāi)害 激發(fā)極化法 超前地質(zhì)預(yù)報(bào) TBM機(jī)載儀器 多路采集 信號(hào)去噪
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U452.11
【目錄】：

• 摘要8-9
• Abstract9-11
• 第一章 緒論11-18
• 1.1 研究背景和意義11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-15
• 1.3 主要研究?jī)?nèi)容、創(chuàng)新點(diǎn)和技術(shù)路線15-18
• 第二章 TBM激發(fā)極化超前地質(zhì)預(yù)報(bào)儀設(shè)計(jì)18-36
• 2.1 適用于TBM的多同性源陣列激發(fā)極化法18-21
• 2.2 TBM激發(fā)極化超前地質(zhì)預(yù)報(bào)儀總體設(shè)計(jì)21-26
• 2.3 電極轉(zhuǎn)換模塊26-28
• 2.4 多路可控恒流源28-30
• 2.5 4 路并行采集30-32
• 2.6 TBM超前地質(zhì)預(yù)報(bào)采集系統(tǒng)軟件32-35
• 2.7 本章小結(jié)35-36
• 第三章 TBM超前地質(zhì)預(yù)報(bào)儀信號(hào)去噪方法36-52
• 3.1 小波變換去噪36-39
• 3.2 隔離濾波硬件設(shè)計(jì)39-44
• 3.3 八階巴特沃斯低通濾波44-50
• 3.4 本章小結(jié)50-52
• 第四章 TBM超前地質(zhì)預(yù)報(bào)儀機(jī)載設(shè)計(jì)52-59
• 4.1 三防機(jī)柜52-53
• 4.2 機(jī)載電纜53-55
• 4.3 電極推進(jìn)系統(tǒng)55-58
• 4.4 本章小結(jié)58-59
• 第五章 模型試驗(yàn)與工程應(yīng)用59-71
• 5.1 室內(nèi)試驗(yàn)59-62
• 5.2 模型試驗(yàn)62-67
• 5.3 工程應(yīng)用67-70
• 5.4 本章小結(jié)70-71
• 第六章 結(jié)論與展望71-73
• 6.1 結(jié)論71-72
• 6.2 展望72-73
• 參考文獻(xiàn)73-76
• 致謝76-78
• 在讀期間參與的科研項(xiàng)目78
• 在讀期間發(fā)表的論文78
• 在讀期間申請(qǐng)的專利78-79
• 學(xué)位論文評(píng)閱及答辯情況表79

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