[发明专利]双侧壁导坑法开挖隧道的激发极化分离式探测电缆系统及其布设方法

说明书

本发明公开了一种双侧壁导坑法开挖隧道的激发极化分离式探测电缆系统，及方法，系统包括测量线缆系、供电线缆系及接地线缆，测量电缆系包括测量线缆、电极接入单元、弹簧式测量电极和测量线缆集线器，所述弹簧式测量电极包括多个，依次设置在掌子面不同位置的钻孔中，通过电极接入单元连接测量线缆，不同位置的测量线缆通过测量线缆集线器汇成一股测量总缆连接至激发极化仪上；供电电缆系包括供电总缆和弹簧式供电电极，所述弹簧式供电电极包括多个，依次设置在掌子面的钻孔中，弹簧式供电电极通过分孔导线连接到位于供电总缆上的供电电极接入单元上。

技术领域

本发明属于应用地球物理学电法探测的激发极化法的技术领域，尤其涉及以双侧壁导坑法开挖隧道掌子面前方及周边含水体或其他不良地质体的电法超前探测与预报技术，具体涉及一种双侧壁导坑法开挖隧道的激发极化分离式探测电缆系统及其布设方法。

背景技术

区别于传统的隧道全断面开挖法，双侧壁导坑法主要适用于断面很大、地层较差的Ⅳ、Ⅴ级围岩地层、不稳定岩体和浅埋段、偏压段、洞口段。在隧道施工过程中，常常会遇到断层、溶洞、破碎带、含水构造等不良地质情况，实施有效的超前地质预报是避免掘进机施工灾害与事故发生的有效手段。激发极化法是根据岩石、矿石的激发极化效应来寻找金属和解决水文地质、工程地质等问题的一组电法勘探方法。以其独特的优点(经济、无损、快速及信息丰富等)广泛应用于资源勘探与工程勘探中。激发极化可实现掌子面前方30m内不良地质体三维位置和空间形态的准确描述，尤其是水量的定量问题，因此将激发极化法应用在隧道双侧壁导坑法施工中，通过供电/测量自动化，探明隧道掘进过程中掌子面前方的各种不良地质体，可减少施工过程中事故的发生，提高了施工效率，缩短工期。

常规激发极化法主要应用于全断面开挖的隧道或坑道中，对于采用分部开挖法的隧道，由于其掌子面各部分进尺不一，目前尚未有一种可应用于此种情况的探测线缆及相应布设方法，只能在掌子面各部分别进行探测，最后将数据进行整合，整个过程耗时耗力，对隧道的正常开挖造成了一定的影响。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种双侧壁导坑法开挖隧道的激发极化分离式探测电缆系统及其布设方法，本发明可实现便捷，快速，高效的双侧壁导坑法施工激发极化超前预报。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种双侧壁导坑法开挖隧道的激发极化分离式探测电缆系统，包括测量线缆系、供电线缆系及接地线缆，其中：

测量电缆系包括测量线缆、电极接入单元、弹簧式测量电极和测量线缆集线器，所述弹簧式测量电极包括多个，依次设置在掌子面不同位置的钻孔中，通过电极接入单元连接测量线缆，不同位置的测量线缆通过测量线缆集线器汇成一股测量总缆连接至激发极化仪上；

供电电缆系包括供电总缆和弹簧式供电电极，所述弹簧式供电电极包括多个，依次设置在掌子面的钻孔中，弹簧式供电电极通过分孔导线连接到位于供电总缆上的供电电极接入单元上。

进一步的，所述测量线缆为航空电缆，其上设有测量电极接入单元。

进一步的，所述弹簧式测量电极通过缠绕的方式与电极接入单元相连接。

进一步的，所述测量线缆由独立的三段组成，分别设置于掌子面两侧和中部。

更进一步的，位于掌子面两侧的测量线缆上有M个电极接入单元，电极接入单元具有一定间隔，位于掌子面中部的测量线缆上有N个电极接入单元，电极接入单元具有一定间隔，且M大于等于N。

掌子面不同位置的测量线缆通过测量线缆集线器汇成一股测量总缆，测量总缆末端通过航空插头与激发极化仪相连接。

进一步的，所述弹簧式测量电极包括测量电极、弹簧、弹簧环和弹簧卡扣，测量电极末端设置有弹簧卡扣，通过弹簧连接弹簧环。

上述探测电缆系统的布设包含以下步骤：