[发明专利]基于锚杆钻孔的多电极聚焦TBM超前探测系统及方法

权利要求书

1.一种基于锚杆钻孔的多电极聚焦TBM超前探测系统，其特征是：包括电极系和电极伸缩装置，其中：

所述电极系至少包括测量电极M、供电电极A、无穷远处电极B极和无穷远处电极N极，所述无穷远处电极B极和无穷远处电极N极安装在隧道边墙上，所述测量电极M通过电极伸缩装置搭载于TBM上，通过控制电极伸缩装置驱动测量电极M移动，所述供电电极A安装在掌子面后方平行于掌子面的边墙内部，所述供电电极A包括：A1、A2、A3、A4，通过电极安装装置放置于边墙内的四个钻孔内。

2.如权利要求1所述的一种基于锚杆钻孔的多电极聚焦TBM超前探测系统，其特征是：所述供电电极A通过固定机构安装于边墙上的钻孔内，所述固定机构包括固定件，所述固定件的一端设置有用于放置供电电极A的凹槽，凹槽上设置有一通孔，以供导线穿过。

3.如权利要求1所述的一种基于锚杆钻孔的多电极聚焦TBM超前探测系统，其特征是：所述TBM超前探测系统通过导线与主控室连接，所述主控室通过测量与围岩接触的测量电极M与布置在隧道边墙上的无穷远处电极N极之间的电阻值，确定测量电极M与围岩接触状态是否良好；

通过测量与围岩接触的供电电极A与无穷远处电极B极之间的电阻值，确定供电电极A与围岩的接触状态是否良好。

4.如权利要求1所述的一种基于锚杆钻孔的多电极聚焦TBM超前探测系统，其特征是：所述电极伸缩装置包括液压油缸和伸缩杆，液压油缸受激发激化探测仪器的指令控制动作，带动伸缩杆运动，从而带动与伸缩杆连接的电极的伸缩。

5.如权利要求1-4中任一项所述的系统的工作方法，其特征是：包括以下步骤：

(1)将多个测量电极M分别通过开孔安装于TBM刀盘上，利用锚杆钻机在掌子面后方一定距离的边墙内进行打孔，供电电极A以电极环的形式布置于边墙内；

(2)控制台车、刀盘和护盾电极的伸出，并同时检测电极的伸出状态，无穷远电极B和无穷远电极N布置于隧道后方边墙上；

(3)进行数据采集，采集视电阻率、视极化率和半衰时信息；

(4)将供电电极A从钻孔内移出，并用钻孔装置将钻孔加深一定值后重新放置供电电极A，进行新的一组数据采集，基于采集的数据进行三维反演成像处理，实现对掌子面前方不良地质体的三维定位或/和水量估算。

6.如权利要求5所述的工作方法，其特征是：所述步骤(1)中，TBM停止掘进作业时，TBM刀盘应后退至与掌子面保持设定距离，将刀盘转动至中心刀水平位置，便于布置电极；并收回撑靴。

7.如权利要求5所述的工作方法，其特征是：所述步骤(2)中，无穷远电极B和无穷远电极N之间的间距应确保不小于200m。

8.如权利要求5所述的工作方法，其特征是：所述步骤(3)中，对测量电极M和供电电极A分别检测电极的接触状态，确保电极与围岩接触良好。

9.如权利要求5所述的工作方法，其特征是：所述步骤(4)中，数据处理时，对数据进行坏点剔除，采用三维反演成像处理方法获得激发极化探测成果图。