[实用新型]扩张式地质探测贴壁耦合探头

说明书

技术领域

本实用新型涉及的是一种地质探测贴壁耦合探测装置，具体涉及一种扩张式地质探测贴壁耦合探头。

背景技术

现有的主要几种地质超前预报方法为：雷达法、地震法、钻探法、电磁法等，本实用新型是一个基于地震法的传感器。目前国内外主要采用两种方式：套管式耦合探头和黄油式耦合探头。

套管式传感器耦合方式是：在传感器套上套管后放入钻孔中接收地震信号，(刘宝忠.TSP203地质超前预报系统在隧道施工中的应用.山西建筑.2004年6月第30卷第11期)，采用黄油作耦合剂(刘云祯，梅汝吾.TGP隧道地质超前预报新技术.北京市水电物探研究所)等。使用套管这种方法，首先要在钻孔完毕，再对钻孔进行清洗，将浸水后的锚固剂或环氧树脂3一5节送入孔底，再在孔口位置塞入1节锚固剂或环氧树脂,使锚固剂或环氧树脂将套管和围岩牢固、密贴地胶结在一起，随后将传感器送入套管并安放在套管的底部；TGP隧道预报系统的传感器采用黄油作耦合剂，传感器通过黄油直接与钻孔围岩接触。

使用套管作为耦合装置时，套管的安装极其重要，套管接收器钻孔孔壁紧密牢固接触，套管与孔壁硬性接触，这种套管传递的信号差。使用套管作为耦合装置时，需要使用两根套管，由于套管价格昂贵，回收困难，探测成本高。使用黄油作为耦合剂时，在黄油分布不均匀的情况下，信号接收效果不佳，且黄油为一次性使用，成本高，探测完成后，由于黄油的原因，设备难以拔出，且难以清理。

两种现有探头都存在各自的缺点：

一、黄油式耦合探头的缺陷主要有：信号在黄油中传递时，衰减大，探测效果差；黄油与土层之间容易渗透，使用成本高；探测回收时，需要清洗黄油，清洗难度大。

二、套管式耦合探头的缺陷主要有：探头结构复杂，安装困难；探头回收困难，成本高；完全的刚性耦合结构，不能适应孔洞内岩土的物理变化，长期使用，探头与孔壁的贴合度难以保证，影响信号传递效果。

实用新型内容

本实用新型的目的是，针对上述不足，提供了一种安装方便，易于回收的扩张式地质探测贴壁耦合探头，既能够取缔黄油作为耦合剂的方式，消除黄油所带来的缺陷，又能够保证探头与孔壁之间长期保持柔性贴合，以确保信号传递效果。

为实现上述实用新型目的，本实用新型提供了一种扩张式地质探测贴壁耦合探头，包括套筒，以及在套筒内安装的振荡波传感器，其关键在于：该套筒的前端安装有轴向的柔性机械式限位头，套筒中部空腔内安装有原动机构，该原动机构连接有径向膨胀机构；原动机构受原动力驱动后，带动所述径向膨胀机构从套筒的侧壁向外膨胀。

机械式膨胀机构通过套筒侧壁向孔壁扩张，实现耦合探头与侧壁间的过盈配合，通过全固体结构实现震荡波的传递，避免了震荡波因液态介质、胶态介质造成的衰减问题。

同时膨胀机构的可伸缩性，便于驱动膨胀机构收缩，探头与钻孔脱离，实现探头回收。

所述原动机构包括椭圆状的凸轮，该凸轮经电机驱动旋转，凸轮的外沿抵接有滑动挺柱，该滑动挺柱伸入所述套筒侧壁上的过孔，并被所述过孔限位。

限制滑动挺柱只能沿过孔伸出套筒的侧壁，向孔壁膨胀，直至形成挤压。达到探头装置与探测孔的刚性连接，利于震荡波的无衰减传递。

所述滑动挺柱上设置有凸台，该滑动挺柱上套有复位弹簧，该复位弹簧抵接在所述凸台与套筒内壁之间。

所述滑动挺柱的后端与所述凸轮抵接，滑动挺柱的前端安装有形变簧片。

形变簧片可以加大探头与孔壁之间的接触面积，且能够吸收二者之间的挤压力度，易于震荡波的长期传递。

所述凸轮抵接有至少两个滑动挺柱，所有滑动挺柱均匀分布在所述套筒侧壁。

所述凸轮连接有所述振荡波传感器。

所述原动机构包括叶轮状的转盘，该转盘经电机驱动旋转，转盘的外沿抵接有滑动挺柱，该滑动挺柱伸入所述套筒侧壁上的过孔，并被所述过孔限位。

所述滑动挺柱上设置有凸台，该滑动挺柱上套有复位弹簧，该复位弹簧抵接在所述凸台与套筒内壁之间。

所述滑动挺柱的后端与所述转盘抵接，滑动挺柱的前端安装有形变簧片。

所述叶轮状的转盘设置有至少二扇叶片，每扇叶片对应装配有一个滑动挺柱，所有滑动挺柱均匀分布在所述套筒侧壁。

所述转盘连接有所述振荡波传感器。

所述原动机构为直线驱动机构。