Get BEAM 隧道掘进实时地质超前预报系统

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• 型 号： BEAM

• 原产地： 德国GET公司

• 用 途： 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隧道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

  
  

盾构机隧道掘进实时地质超前预报系统（BEAM)

为了优化隧道工程的技术、造价和工期等方面,了解隧道开挖前方的地质、水文地质和岩土的详情非常重要。此外,隧道施工的环境问题也必须考虑,特别是施工期间可能出现的水文地质问题,如地下水位下降,隧道地下水管理或防水方面。

德国GET公司的BEAM盾构机掘进过程实时预报系统,它直接安装在盾构机上工作,能提前预报掌子面前方隧道直径3倍距离的地质情况。自动进行数据采集和地质评估,然后实时显示预报结果,利于现场快速做出判断。BEAM技术从2000年开始成功的商业化应用,超过20个在硬岩、软土层和混合地层里的盾构机隧道工程使用该系统,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。

技术方法：

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,通过测取与岩体孔隙(空隙)有关的电能储存能力参数PFE(Percentage frequency effect)和视电阻率的变化,预报前方岩体的完整性和空洞、含水状况。

在隧道中采用交流激发极化法进行超前预报要解决的首要问题就是电流传播的方向问题。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,聚焦进入要探测的岩体中,通过测量岩体的交流变频激发极化特征,计算出岩体视电阻率和一个与岩体中孔隙有关的电能储存能力的参数(PFE)的变化来预报前方岩体的完整性和含水性。

BEAM系统介绍：

BEAM系统的主要部件由可以放置在盾构机操作室的测量单元和作为测量电极的盾构机刀盘组成。它利用盾构机的掘进工具-刀盘和安全装配的组建作为测量电极,通过盾构机本身自动与地层电性连接。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,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。

BEAM系统有两种模式可选：

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。

系统总布设图:

主要优点：

1. BEAM的成果显示是以可视化的方式显示,通过将岩体质量以及是否含水的情况以颜色深浅来表示。直观、清晰地展示了前方预报范围内的地质情况,非常便于现场技术人员解译；

2. 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；

3. 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；

4. 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；

5. 可在地下水位上下里的硬岩和软土层中应用；

6. 使用BEAM系统不需要敲击和钻孔,可以安装在任何类型的盾构机上工作,如土压平衡式（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等,不受盾构机厂家的影响；

7. 使用低于42V的工作电压,不会对盾构机工作人员和机械设备造成任何损害。

地质勘探技术公司（简称GET公司）

成立于1986年,是一家世界知名具有地下结构和地质特性勘探经验的德国地球物理服务公司。GET公司依靠地球物理知识专业从事地下水、岩土工程、环境工程和金属与未知物体探测等应用领域的地球技术工程项目。同时也提供现代化的地球物理勘探设备。 而且GET公司还拥有一些独一无二和创新性技术,比如：应用于隧道工程地质超前预报的BEAM?技术和应用于碳氢化合物、地热能、二氧化碳和气体贮藏、矿山和地下水等领域的SPIN技术。

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