[实用新型]一种搭载于大直径泥水盾构的扫描电法超前地质预报装置

说明书

本实用新型公开了一种搭载于大直径泥水盾构的扫描电法超前地质预报装置，包括安装在盾构机刀盘或护盾或刀盘和护盾上的测量电极，且测量电极与刀盘和护盾电绝缘，由护盾或者护盾与刀盘充当的屏蔽电极，接地的回流电极和参考电极，安装在盾构机回转中心的角度测量装置，以及安装在盾构机内的发射接收系统，测量电极、屏蔽电极、回流电极和参考电极分别通过导线与发射接收系统电连接，角度测量装置与发射接收系统连接通信。本实用新型所公开的装置，可以测量掌子面前方待掘断面的电性参数分布，实现对地层电性参数的实时不间断测量和对掌子面前方的精细探测评价，从而为施工方提供异常地质体在待掘断面的具体位置。

技术领域

本实用新型属于扫描电法超前地质预报技术领域，特别涉及该领域中的一种搭载于大直径泥水盾构的扫描电法超前地质预报装置。

背景技术

随着国内铁路、公路和水利等大型基建项目的开展和盾构机厂家自主研发盾构机能力的提升，隧道施工中采用盾构施工的比例越来越高。在盾构施工中，当遇到破碎带、溶洞、暗河等含水构造时，往往会造成突水灾害导致机器损坏、工程延期，甚至人员伤亡等严重事故。为了避免上述事故的发生，通常采用超前地质预报的方法对掌子面前方地质情况进行探测，并根据测量和评价的结果预先制定合理的施工预案和处理措施。目前盾构（或TBM）施工中针对含水构造不良地质体探测的主要实现方法和装置有德国GD公司研发的BEAM（Bore-Tunneling Electrical Ahead Monitoring）系统。近几年，国内大直径隧道逐步增多，常用的地质预报结果通常是以一维或二维方式呈现，不能满足大直径隧道对掌子面详细评价的需要。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题就是提供一种可搭载于大直径泥水盾构的扫描电法超前地质预报装置，可实现对大直径掌子面前方岩层的详细评价。

本发明采用如下技术方案：

一种搭载于大直径泥水盾构的扫描电法超前地质预报装置，其改进之处在于：包括安装在盾构机刀盘或护盾或刀盘和护盾上的测量电极，且测量电极与刀盘和护盾电绝缘，由护盾或者护盾与刀盘充当的屏蔽电极，接地的回流电极和参考电极，安装在盾构机回转中心的角度测量装置，以及安装在盾构机内的发射接收系统，测量电极、屏蔽电极、回流电极和参考电极分别通过导线与发射接收系统电连接，角度测量装置与发射接收系统连接通信。

进一步的，测量电极安装在刀盘上时，数量为两个以上，且各测量电极距离刀盘中心的径向距离不同；测量电极安装在护盾上时，数量为两个以上。

进一步的，回流电极和参考电极由包括地锚在内的金属导电杆件充当。

进一步的，角度测量装置由包括旋转编码器在内的测量角度的传感器充当。

进一步的，发射接收系统采用便携式机箱或固定式机架，放置或安装在盾构机主控制器或PLC处，发射接收系统包括发射电路，接收电路和计算机。

一种搭载于大直径泥水盾构的扫描电法超前地质预报方法，使用上述的装置，其改进之处在于：测量电极分别向掌子面前方发射低频或直流电流；屏蔽电极向侧方和前方发射聚焦电流；在聚焦作用下，测量电极发射的低频或直流电流深入掌子面前方；通过测量不同频率下的视电阻率以及频域激发激化参数，得到视电阻率曲线和百分比频率效应曲线，各测量电极测量的曲线结果反映了掌子面前方待掘断面不同位置岩层的完整性和含水特性，从而实现对大直径掌子面前方岩层的精细评价。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型所公开的装置，可以测量掌子面前方待掘断面的电性参数分布，实现对地层电性参数的实时不间断测量和对掌子面前方的精细探测评价，从而为施工方提供异常地质体在待掘断面的具体位置。

本实用新型所公开的方法，基于搭载在泥水盾构机的上述装置，通过测量掌子面前方地质体的电性参数，实现对大直径掌子面前方岩层的精细评价。

附图说明