Tbm法施工中利用震動信號超前地質預報的裝置及使用方法
2023-04-29 06:04:36 5
專利名稱：Tbm法施工中利用震動信號超前地質預報的裝置及使用方法
技術領域：
本發明涉及ー種信號識別技術，具體地說是ー種TBM法施工中利用震動信號超前地質預報的裝置及使用方法。
背景技術：
我國水利水電、交通領域中有大量隧道工程，隧道工程地質災害是制約隧道施工的關鍵因素，往往由於隧道前方地質情況不明，經常出現無法預料的地質災害，如突水、突泥、坍塌、巖爆和有害氣體等。災害一旦發生，輕則衝毀機具，淹沒隧道，正常施工被迫中斷；重則造成重大人員傷亡，產生巨大的經濟損失，甚至有些地下工程會因此被迫停建或改線。TBM (Tunnel Boring Machine)隧道掘進機,是利用迴轉刀具開挖，同時破碎洞內圍巖及掘進，形成整個隧道斷面的ー種新型、先進的隧道施工機械；相對於目前常用的方法，TBM集鑽、掘進、支護於一體，使用電子、信息、遙測、遙控等高新技術對全部作業進行制導和監控，使掘進過程始終處於最佳狀態。在國際上，現已廣泛應用於水利水電、礦山開採、交通、市政、國防等工程中。目前，國內使用TBM的工程越來越多，但是在使用TBM掘進時，對於掌子面前方的地質情況無法及時預測，存在著重大的安全隱患。
發明內容
本發明的目的是為克服上述現有技術的不足，提供一種發射與接收信號好、探測精度高、抗幹擾、測量方便、可伸縮、測量耦合精度高的TBM法施工中利用震動信號超前地質預報的裝置及使用方法。為實現上述目的，本發明採用下述技術方案ー種TBM法施工中利用震動信號超前地質預報的裝置，包括TBM刀盤，所述TBM刀盤上沿徑向設有若干組滾刀片，沿其中ー組滾刀片的ー側間隔設有激震器伸縮槽和檢波器伸縮槽，激震器伸縮槽和檢波器伸縮槽中分別對應的設有激震器和檢波器；檢波器通過信號傳輸線與數據處理終端相連。所述激震器伸縮槽至少有五個。所述檢波器伸縮槽至少有六個。所述激震器為錘擊式震源發生器，其由震杆和震源激發頭連接組成，通過擊打震杆將震動信號傳輸給震動激發頭，再由震動激發頭將震動信號傳播到前方巖體中。所述檢波器前端設有檢波器黃油土層，後端設有信號傳輸線，檢波器通過檢波器黃油土層與前方巖體耦合，當檢波器接收到反射波吋，通過信號傳輸線將反射波信號傳輸到數據處理終端。所述激震器伸縮槽和檢波器伸縮槽均能夠伸縮。ー種TBM法施工中利用震動信號超前地質預報的裝置的使用方法，步驟如下I)先將裝有激震器的激震器伸縮槽伸出，直至與前方巖體緊密相接，作為震源；
2)再將裝有檢波器的檢波器伸縮槽一端塗抹黃油，同樣將其伸出直至與前方巖體緊密相接，用於接收反射波；
3)然後逐一擊打激震器，將震動信號傳輸給震動激發頭，再由震動激發頭將震動信號傳播到前方巖體中；同時通過檢波器接收反射波，通過信號傳輸線將反射波信號傳輸到數據處理終端，然後對信號進行分析，從而判斷前方地質情況。本發明有益效果是，本發明具有結構簡單、探測精度高、抗幹擾、測量方便、可伸縮、測量耦合精度高等優點。
圖I是本發明結構示意圖；圖2是激振器結構示意圖；圖3是檢波器結構示意圖；其中，I.激震器，2.檢波器，3.檢波器黃油土層，4.激震器伸縮槽，5.檢波器伸縮槽，6.滾刀片，7. TBM刀盤，8.信號傳輸線，9.震杆，10.震動激發頭。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明進ー步說明。如圖I-圖3所示，TBM法施工中利用震動信號超前地質預報的裝置，包括激震器
I、檢波器2、激震器伸縮槽4、檢波器伸縮槽5和TBM刀盤7，激震器伸縮槽4和檢波器伸縮槽5交錯設置於TBM刀盤7上的滾刀片6 —側，可伸縮，分別用於放置激震器I和檢波器2。所述激震器I為錘擊式震源發生器，通過擊打震杆9將震動信號傳輸給震動激發頭10，再由震動激發頭10將震動信號傳播到前方巖體中。所述檢波器2前端設有檢波器黃油土層3，後端設有信號傳輸線8，檢波器2通過檢波器黃油土層3與前方巖體耦合，當檢波器2接收到反射波時，通過信號傳輸線8將反射波信號傳輸到數據處理終端。如圖I所示，本發明在TBM刀盤7上一共設有五個激震器伸縮槽4和六個檢波器伸縮槽5，交錯排列在滾刀片6的ー側。測量時，先將裝有激震器I的激震器伸縮槽4伸出，直至與前方巖體緊密相接，作為震源；再將裝有檢波器2的檢波器伸縮槽5—端塗抹黃油形成檢波器黃油土層3，同樣將其伸出直至與前方巖體緊密相接，用於接收反射波；然後逐一擊打激震器I，將震動イ目號傳輸給震動激發頭10，再由震動激發頭10將震動信號傳播到前方巖體中；同時通過檢波器2接收反射波，通過信號傳輸線8將反射波信號傳輸到數據處理終端，然後對信號進行分析，從而判斷前方地質情況。上述雖然結合附圖對本發明的具體實施方式
進行了描述，但並非對本發明保護範圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發明的保護範圍以內。
權利要求
1.ー種TBM法施工中利用震動信號超前地質預報的裝置，其特徵是，包括TBM刀盤，所述TBM刀盤上沿徑向設有若干組滾刀片，沿其中ー組滾刀片的ー側間隔設有激震器伸縮槽和檢波器伸縮槽，激震器伸縮槽和檢波器伸縮槽中分別對應的設有激震器和檢波器；檢波器通過信號傳輸線與數據處理終端相連。
2.如權利要求I所述的裝置，其特徵是，所述激震器伸縮槽至少有五個。
3.如權利要求I所述的裝置，其特徵是，所述激震器為錘擊式震源發生器，其由震杆和震源激發頭連接組成。
4.如權利要求I所述的裝置，其特徵是，所述檢波器伸縮槽至少有六個。
5.如權利要求I所述的裝置，其特徵是，所述檢波器前端設有檢波器黃油土層，後端設有信號傳輸線。
6.如權利要求I所述的裝置，其特徵是，所述激震器伸縮槽和檢波器伸縮槽均能夠伸縮。
7.ー種利用權利要求1-6中任一項所述的裝置的使用方法，其特徵是，步驟如下 1)先將裝有激震器的激震器伸縮槽伸出，直至與前方巖體緊密相接，作為震源； 2)再將裝有檢波器的檢波器伸縮槽一端塗抹ー層黃油，同樣將其伸出直至與前方巖體緊密相接，用於接收反射波； 3)然後逐一擊打激震器，將震動信號傳輸給震動激發頭，再由震動激發頭將震動信號傳播到前方巖體中；同時通過檢波器接收反射波，通過信號傳輸線將反射波信號傳輸到數據處理終端，然後對信號進行分析，從而判斷前方地質情況。
全文摘要
本發明公開了一種TBM法施工中利用震動信號超前地質預報的裝置，包括TBM刀盤，所述TBM刀盤上沿徑向設有若干組滾刀片，沿其中一組滾刀片的一側間隔設有激震器伸縮槽和檢波器伸縮槽，激震器伸縮槽和檢波器伸縮槽中分別對應的設有激震器和檢波器；檢波器通過信號傳輸線與數據處理終端相連。使用時，將裝有激震裝置的激震器伸縮槽伸出，直至與前方巖體緊密相接，作為震源，將裝有檢波器的檢波器伸縮槽一端塗抹黃油，同樣將其伸出直至與前方巖體緊密相接，用於接收反射波。本發明具有結構簡單、探測精度高、抗幹擾、測量方便、可伸縮、測量耦合精度高等優點。
文檔編號G01V1/00GK102645669SQ20121013922
公開日2012年8月22日 申請日期2012年5月8日 優先權日2012年5月8日
發明者劉斌, 張慶松, 李術才, 李樹忱, 田昊, 蘇茂鑫, 薛翊國, 邱道宏 申請人:山東大學