[发明专利]TBM法施工中利用震动信号超前地质预报的装置及使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种信号识别技术，具体地说是一种TBM法施工中利用震动信号超前地质预报的装置及使用方法。

背景技术

我国水利水电、交通领域中有大量隧道工程，隧道工程地质灾害是制约隧道施工的关键因素，往往由于隧道前方地质情况不明，经常出现无法预料的地质灾害，如突水、突泥、坍塌、岩爆和有害气体等。灾害一旦发生，轻则冲毁机具，淹没隧道，正常施工被迫中断；重则造成重大人员伤亡，产生巨大的经济损失，甚至有些地下工程会因此被迫停建或改线。TBM（Tunnel Boring Machine）隧道掘进机，是利用回转刀具开挖，同时破碎洞内围岩及掘进，形成整个隧道断面的一种新型、先进的隧道施工机械；相对于目前常用的方法，TBM集钻、掘进、支护于一体，使用电子、信息、遥测、遥控等高新技术对全部作业进行制导和监控，使掘进过程始终处于最佳状态。在国际上，现已广泛应用于水利水电、矿山开采、交通、市政、国防等工程中。目前，国内使用TBM的工程越来越多，但是在使用TBM掘进时，对于掌子面前方的地质情况无法及时预测，存在着重大的安全隐患。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种发射与接收信号好、探测精度高、抗干扰、测量方便、可伸缩、测量耦合精度高的TBM法施工中利用震动信号超前地质预报的装置及使用方法。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种TBM法施工中利用震动信号超前地质预报的装置，包括TBM刀盘，所述TBM刀盘上沿径向设有若干组滚刀片，沿其中一组滚刀片的一侧间隔设有激震器伸缩槽和检波器伸缩槽，激震器伸缩槽和检波器伸缩槽中分别对应的设有激震器和检波器；检波器通过信号传输线与数据处理终端相连。

所述激震器伸缩槽至少有五个。

所述检波器伸缩槽至少有六个。

所述激震器为锤击式震源发生器，其由震杆和震源激发头连接组成，通过击打震杆将震动信号传输给震动激发头，再由震动激发头将震动信号传播到前方岩体中。

所述检波器前端设有检波器黄油土层，后端设有信号传输线，检波器通过检波器黄油土层与前方岩体耦合，当检波器接收到反射波时，通过信号传输线将反射波信号传输到数据处理终端。

所述激震器伸缩槽和检波器伸缩槽均能够伸缩。

一种TBM法施工中利用震动信号超前地质预报的装置的使用方法，步骤如下：

1）先将装有激震器的激震器伸缩槽伸出，直至与前方岩体紧密相接，作为震源；

2）再将装有检波器的检波器伸缩槽一端涂抹黄油，同样将其伸出直至与前方岩体紧密相接，用于接收反射波；

3）然后逐一击打激震器，将震动信号传输给震动激发头，再由震动激发头将震动信号传播到前方岩体中；同时通过检波器接收反射波，通过信号传输线将反射波信号传输到数据处理终端，然后对信号进行分析，从而判断前方地质情况。

本发明有益效果是，本发明具有结构简单、探测精度高、抗干扰、测量方便、可伸缩、测量耦合精度高等优点。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是激振器结构示意图；

图3是检波器结构示意图；

其中，1.激震器，2.检波器，3.检波器黄油土层，4.激震器伸缩槽，5.检波器伸缩槽，6.滚刀片，7.TBM刀盘，8.信号传输线，9.震杆，10.震动激发头。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1-图3所示，TBM法施工中利用震动信号超前地质预报的装置，包括激震器1、检波器2、激震器伸缩槽4、检波器伸缩槽5和TBM刀盘7，激震器伸缩槽4和检波器伸缩槽5交错设置于TBM刀盘7上的滚刀片6一侧，可伸缩，分别用于放置激震器1和检波器2。

所述激震器1为锤击式震源发生器，通过击打震杆9将震动信号传输给震动激发头10，再由震动激发头10将震动信号传播到前方岩体中。

所述检波器2前端设有检波器黄油土层3，后端设有信号传输线8，检波器2通过检波器黄油土层3与前方岩体耦合，当检波器2接收到反射波时，通过信号传输线8将反射波信号传输到数据处理终端。

如图1所示，本发明在TBM刀盘7上一共设有五个激震器伸缩槽4和六个检波器伸缩槽5，交错排列在滚刀片6的一侧。

测量时，先将装有激震器1的激震器伸缩槽4伸出，直至与前方岩体紧密相接，作为震源；

再将装有检波器2的检波器伸缩槽5一端涂抹黄油形成检波器黄油土层3，同样将其伸出直至与前方岩体紧密相接，用于接收反射波；