德国BEAM地质超前预报系统情况介绍(2007-09-06)的知识.pdf

BEAM隧道实时地质超前预报系统介绍 德国QUMON GmbH 德国GEOHYDRAULIC DATA GmbH 2007．09．06 目 录 1．BEAM 系统介绍3 2 ．BEAM 系统工作条件5 3 ．公司介绍7 4 ．技术服务和设备报价10 1．BEAM 系统介绍 BEAM 是当前国际上唯一的隧道实时电法超前预报方法，是由德国 GEOHYDRAULIC DATA公司发明并获得专利。它是一种聚焦电流频率域的激发极化 方法，其最大特点是实时测量和自动测量。通过外围的环状电极发射一个屏障电 流和在内部发射一个测量电流，以便电流聚焦进入要探测的岩体中，通过得到一 个与岩体中孔隙有关的电能储存能力的参数（PFE）和电阻（R[OHM]）的变化， 预报前方岩体的完整性和含水性。PFE是反映地层储存电能的能力，因此与地层 的有效孔隙率（渗透能力）成反比。电阻则提供了断层或空洞充填情况（如水、 气）的补充信息。 它的另一个特点是所有的装置都安装在掘进机上，随着隧洞掘进，自动进 行测量，并实时处理得出掌子面前方的测量结果。它是目前唯一能与TBM同步进 行实时、自动化测量的系统。 BEAM地质预报系统可以探测隧道直径3倍距离范围的地质情况。通过自动测 试，对隧道前方的岩土、地质和水文地质条件变化进行预报。对于隧道前方由于 断层、岩溶、洞穴或含水/气地层引起的地层变化的自动预报能降低风险，有助 于隧道快速、经济、安全施工。BEAM实时可视化软件可将地质解译结果在TBM的 控制室或隧道外其它可靠的计算机上显示。因此工程师可以在现场进行快速决 策，提前优化安全计划和支护措施。 在过去 7 年中 BEAM 已经预报了40km 长的隧道掘进里程 2 ．BEAM 系统工作条件 BEAM 系统在 TBM 上的安装要求 加强型 BEAM （QM-BEAM，2007 申请专利） 加强型BEAM（2007申请专利）一次采用4个电极中的3个进行 聚焦的地电测量。 一般情况，QM-BEAM在TBM上的应用分两个阶段： a ） 由QM工程师在TBM现场进行系统调试，时间大约一周； b ） 掘进阶段系统自动运行，并由QM工程师在总部进行远程指导。 开始阶段， PC驱动的QM-BEAM系统需要在TBM的控制室内安装就位。安装 由 QuMon 公司（ QM）进行，需要 230V 电源。根据需要，可以将系统的标准模 块安装在 TBM 控制室的控制台上的具有 3 个高度单元的 19 寸标准架上，与显示 器和键盘包括如鼠标的跟踪球分开。QM-BEAM系统通过软件可以由PLC信号或与 类似TBM导向系统激发，因此可以根据隧道掘进过程的开始或停止来开始或停止 测量。为了获得掘进机刀盘的掘进里程，系统设置了通过RS323或控制器区域网 络（CAN）进行通讯的接口。 除了设计成可以联网的QM-BEAM主机外，所有其它附件和TBM 设施均由现 场提供。如采用整体式 BEAM 设备，尺寸为 40 x 30 x 20 cm，已经包含了由 QM 公司提供的显示器。 接地电极“B1” 和 “B2”及其在 TBM 上的 2 个连接点，“A1”用于保护 电流，“A0”用于基本的测量电流，这4个电极构成测量构架。出于安全考虑， 输出电压为42V以下（峰值-峰值）。测量电流从A1 和A0输入。 A0 (+) 刀盘/前部A1 (+) TBM 护盾/撑靴。 2根同轴电缆，如RG58或更好的型号，将BEAM系统与刀盘以及护盾连接起 来。A0 的接触点的位置应尽可能靠前面且位置居中，并固定在 TBM 不旋转的部 件上。A1 的位置可以选在护盾的边墙或撑靴处。接触点由螺栓或螺丝焊接在TBM 的金属件上。连接电缆应很好地保护起来，防止破损。 B1 和 B2 两个接地电缆应在系统安装阶段安装在隧道外面或 TBM 后面的边 墙上。在TBM后面应准备一个电缆盘，随着TB