[实用新型]一种TBM施工隧道超前探测磁共振装置系统

说明书

技术领域

本实用新型为涉及掘进机探测系统技术领域，具体涉及一种TBM施工隧道超前探测磁共振装置系统。

背景技术

随着西部大开发战略的深入开展与实施，我国的工程建设重心逐步向地质条件复杂的西部山区与岩溶地区转移，隧道等地下工程建设面临着大埋深、长轴线、强岩溶等方面的挑战，加之施工前期的地质勘查工作难以查清隧洞沿线的工程地质和水文地质条件，导致在隧道施工中将面临诸多地质灾害，如：突水突泥、塌方、岩爆等。其中，突水突泥是隧道主要的地质灾害之一。隧道在建设的过程中，高速、高压的突水、突泥等事故频发，轻则造成设备损失、工期延误，重则造成人员伤亡、工程失效等，给隧道建设和人民生命财产带来了难以估量的损失。

隧道全断面掘进机施工是施工、掘进、出渣、衬砌、灌浆等一次完工的隧道施工方法，具有高效、快速、优质、安全等特点，越来越多地应用到隧道等地下工程领域中，但是，隧道全断面掘进施工对不良工程地质的适应性较差，特别是在岩溶地区，一旦发生突水突泥事故，将会对整个工程造成毁灭性的打击，为了能够克服解决这些问题，避免隧道掘进机在施工的过程中遭受到突水突泥灾害的威胁，最有效的方法就是在隧道掘进机施工的同时进行隧道超前探测。

由于隧道掘进机本身就是一个庞大的金属构件，电磁环境极为复杂，导致TEM、探地雷达等均不能应用隧道掘进机施工环境，同时，隧道掘进机占据了隧道掌子面后方的大部分空间，不具备布置测线的空间，且在隧道掘进机工作的时候，对边墙掌子面震动较大，导致地震波法(TSP、TRT等)均不能应用于隧道超前预报中，隧道核磁共振超前探测是一种直接、定量化的超前探测手段，具有信息丰富、解译唯一、高分辨率、抗干扰能力强等优点，能够适应于隧道掘进机施工条件，可以对掌子面前方的含水地质体进行实时、定量化的超前探测。

实用新型内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种TBM施工隧道超前探测磁共振装置系统，能够有效克服现有技术所存在的抗干扰能力差、工作空间受限制等缺点，实现隧道掘进机施工的实时、定量化隧道超前探测。

(二)技术方案

为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：

一种TBM施工隧道超前探测磁共振装置系统及方法，包括发射线圈、接收线圈、高速导电滑环、电流输入输出线、信号输入输出线、核磁共振主机、反演模块、人工场源等。所述发射线圈与接收线圈固定于刀盘后方，所述发射线圈与接收线圈通过高速导电滑环与核磁共振主机相连。

所述发射线圈采用粗芯铜导线，导电能力强，能够保证发射脉冲的强度，采用圆形线圈，且直径比隧道掘进机刀盘直径略小，固定于刀盘的后端。

在所述发射线圈后方设置电磁屏蔽舱门，防止后方高压输电线对于探测结果的影响。

所述的电流输出线与信号输入线分别于发射、接收线圈相连，且采用刚性材料。

优选地，电流输出线与信号输入线与发射、接收线圈之间通过防爆航空插头相连，保证该装置系统在隧道中的工作安全。

所述的高速导电滑环为多通道高速导电滑环，有转子与定子两部分组成，转子端与发射线圈和接收线圈相连，定子端与核磁共振主机相连，多通道导电滑环同时传输电流与多组核磁共振信号，保证隧道掘进机在工作的过程中对隧道进行超前探测。

所述人工场源布设于隧道掘进机刀盘后端，接近于核磁共振发射线圈，增强环境磁场的强度，克服由于天然磁场强度较低而导致的核磁共振信号较微弱的缺陷。

所述反演模块固定于核磁共振主机上，包括步骤：

(1)信号处理

(2)信号拟合

(3)核函数生成

(4)数据反演

最终得到核磁共振超前探测的结果。

(三)有益效果

本实用新型提供的一种TBM施工隧道超前探测磁共振装置系统，与现有技术相比，该方法能够有效地克服环境噪声的干扰，反演结果具有唯一性，在非接触的情况下实现隧道的超前探测，且在不影响隧道掘进机施工的前提下实现了隧道的实时、三维、定量化超前探测，为隧道开挖和后续处理措施提供数据支撑。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本装置整体示意图；