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BEAM 盾构机掘进过程实时隧道地质超前预报

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BEAM 盾构机掘进过程实时隧道地质超前预报
   电法超前监测技术(简称BEAM)由德国GET公司常务董事Kaus开发研制,是一种应用聚焦电流激发极化方法原理的地质超前探测技术,特别设计应用于地下工程建筑工业领域的。
    BEAM技术不但适用于现有隧道的测量,同样更适合于现代化高机械化的盾构机上安装使用。
在任何硬岩和软土层地质情况下,BEAM?可在土压平衡式(EPB)盾构机、泥浆型(Slurry)盾构机、抓取式(Gripper)盾构机、单或双护盾式盾构机上安装使用,而不受盾构机厂家的影响。
    BEAM探测系统的主要部件由可以放置在盾构机操作室里的测量单元和作为测量电极的盾构机刀盘组成。
    在完整的监测仪里,测量单元连接盾构机的制导系统和可编程控制器(PLC),接收盾构机的位置和掘进状况信号,从而充分保证数据自动采集和实时显示。
盾构隧道现场的通信设备可以同步传输地质超前预报结果到每一台安装在隧道外的认可的计算机上。
    从2000年开始,在盾构机隧道工程项目里,通过GET公司仪器租赁服务完成的地质超前预报的隧道总长度超过100km。
主要优点:
●能进行长期的隧道高分辨率和无损地质超前预报;
●超前进行岩土、地质和水文地质条件变化的预报和预警,如断层、岩溶、洞穴或含水(气)地层;
●在盾构机操作室里的BEAM系统显示单元和其它认可的在世界任何地方的计算机上数据可视化显示地电参数和水文地质分级的地层变化。
●优化安全计划、提前提供支护措施、及时给工作人员、隧道和盾构机提供保护;
●有助于实现快速掘进,而不受隧道开挖过程中的干扰和中断,减少时间和节省费用;
●掌子面前方预报距离为隧道直径的3倍;
●使用BEAM系统不需要敲击和钻孔;
●含地质解释功能的评估软件,隧道工程师和施工现场工人容易从中自我判断;
●可在地下水位上下里的硬岩和软土层中应用;
●可以安装在任何类型的盾构机上工作,不受盾构机厂家的影响;
●减低风险和提高安全。

BEAM系统
    盾构机通过BEAM系统,能够保持持续的掘进状态,不断进行隧道掌子面前方3倍隧道直径距离的地质情况的探测。自动进行数据采集和地质评估,然后实时显示预报结果,利于现场快速作出判断。
    该系统有一个优点是利用盾构机的掘进工具-刀盘和安全装配的组件做为测量电极,通过盾构机本身自动与地层电性连接。
    由于使用低于42V的工作电压,这样就不会对盾构机工作人员和机械设备造成任何损害。
    推出一种先进的评估软件,通过频率效应百分比(PFE)和视电阻率(R)数据的测量,从而对地电地质/水文地质进行分类和解释。
BEAM综合模式系统
    BEAM综合模式是基本系统,是把盾构机的整个刀盘而不是切割轮(刀头)作为一个大的测量电极(A0)。
    该模式能够在盾构机掘进修建中的隧道工程里简易快速安装,而盾构机掘进不受任何干扰和中断。
    前方区域预报结果以一维空间方式显示,及时的显示临界地层变化、空洞、障碍物或富含水区域等地质情况。
BEAM扫描模式系统
    BEAM扫描模式系统使用更多额外的测量电极(A0),从而提高横向分辨率的能力,提供二维和三维探测目标体更多信息的图像。
    附加一些装备和需求:电动转子、通过回转式编码器得到的刀盘旋转位置信息和特别适合的刀具(OEM)必需品。
    横侧面PFE值分布图只有在BEAM扫描模式系统里才能得到。通过PFE值(岩石空隙率)不均一性详细分布指示对预报前方的地质情况进行横切面成像。
岩石学分类
    BEAM包括一套先进的处理、评估和可视化软件。通过该软件,显示测量数据和频率效应百分比(PFE)与视电阻率(R)的分布,进行地质分类和水文地质描述。
    PFE是一种表征岩石储存电能能力的岩体特性参数,而有效孔隙率(渗透性)与PFE成反比关系。
    通过PFE和视电阻率异常典型组合,定义不同地质/水文地质状况(岩石类型和含水情况),提示地层变化或地质危害。
    在不同隧道工程,通过BEAM测量的指导,归纳地质和水文地质状况,根据地电PFE数据和R数据的相关性,提供出不断完善的硬岩和软土层的岩石学分类,共12种类型。

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