隧道施工复杂环境声波探测数据恢复提取与探测方法

摘要

为获取岩体内部不良地质的探测反射声波，需要将传感器安装于隧道边墙进行地震波震动采集。然而，隧道岩体开挖面凹凸不平，传感器耦合受影响，振幅、波形等特性采集失真；同时，隧道电机、泵站多作业工序产生强噪声，干扰隧道不良地质声波响应的识别提取。对此，本研究提出基于声波衰减补偿和去噪的隧道施工不良地质探测方法，重点针对开挖产生的非平整岩体表面，通过数值仿真揭示不同耦合形式下的声波信号特征，优选适用声波采集的干耦合材料，同时针对非平整面声波传播能量衰减，基于实测数据分析振幅衰减规律，基于巴特沃斯滤波构建非平整面声波传递振幅衰减补偿方法，改进基于经验模态分解与小波变换联合的声波噪声压制方法，实现高分辨声波反射波场的识别与提取。上述方法在鄂庄煤矿巷道前方实际工程岩体表面得到了成功验证，试验结果表明，该方法能有效提高隧道非平整岩面的声波信号质量，有利于识别不良地质的声波响应信号，为隧道前方不良地质探测提供了指导。

关键词

隧道不良地质探测 / 声波探测 / 波场特征 / 衰减补偿 / 噪声压制