[发明专利]基于电法的地铁盾构超前探测室内试验装置

摘要

本发明公开了一种基于电法的地铁盾构超前探测室内试验装置，包括模型试验外壳、主隧道模型、异常体、模拟隧道围岩、探测装置、异常体置换装置、数据采集装置和控制器；模型试验外壳是一无盖的长方箱体，在箱体的一侧面开有若干孔，主隧道模型固定在模型试验外壳有孔的一面上，探测装置安装在主隧道模型上，模拟隧道围岩填充于模型试验外壳内，异常体置换装置固定在模型试验外壳顶部的环筋上，异常体放置在异常体置换装置上，控制器和数据采集装置固定在模型试验外壳顶部的环筋上，与探测装置和异常体置换装置通信。本发明结构合理，价格低廉，方便实施，可以实时在线测量工作面前方的异常体情况。

主权项

1.一种基于电法的地铁盾构超前探测室内试验装置，其特征是包括模型试验外壳(1)、主隧道模型(8)、异常体(22)、模拟隧道围岩、探测装置、异常体置换装置、数据采集装置(24)和控制器(23)；模型试验外壳(1)是一无盖的长方箱体，由亚克力板胶接而成，箱体顶部带环筋(59)，环筋上开有若干小孔；在箱体的一侧面开有若干孔，主隧道模型(8)固定在模型试验外壳(1)有孔的一面上，探测装置安装在主隧道模型(8)上，模拟隧道围岩填充于模型试验外壳(1)内，异常体置换装置固定在模型试验外壳(1)顶部的环筋(59)上，异常体(22)放置在异常体置换装置上，控制器(23)和数据采集装置(24)固定在模型试验外壳顶部的环筋(59)上，与探测装置和异常体置换装置通信；所述主隧道模型(8)底端带有法兰盘，中间一段是圆管，圆管管身覆盖一层铜箔，圆管管身顶面封口处开有台阶孔，底端的法兰盘通过螺栓螺母固定在模型试验外壳(1)有孔的一面上，在螺栓螺母与模型试验外壳(1)接触的地方安装弹性密封圈；所述探测装置包括阵列电极和模拟刀盘(11)，模拟刀盘(11)为一圆形亚克力板，在亚克力板直径方向上开有等距的小孔；阵列电极分为激励电极(56)、测量电极(57)、保护电极(47)和返回电极(48)，激励电极(56)和测量电极(57)等距安装在模拟刀盘(11)直径方向的小孔上，保护电极(47)均匀分布粘贴在圆管管身覆盖铜箔的四周，返回电极(48)粘贴在远离模拟刀盘(11)靠近主隧道模型底端的圆管管身上；模拟刀盘(11)通过支腿法兰(10)固定在一不锈钢空心轴(5)的一端，空心轴(5)上开有槽口，空心轴(5)上的导电滑环(7)的转子一端的引线从空心轴上的槽口穿出与模拟刀盘(11)上的激励电极(56)和测量电极(57)连接，导电滑环(7)的定子一端的引线与控制器(23)和数据采集装置(24)连接，导电滑环(7)上设有止转片(6)，止转片(6)上安装一根长丝杆(46)和若干螺母将导电滑环(7)固定在模型试验外壳(1)上；空心轴(5)上安装有防水密封轴承(9)，将防水密封轴承(9)嵌入圆管管身顶面封口处的台阶孔中；为了使模拟刀盘旋转起来，在空心轴(5)的另一端装有第一联轴器(2)，第一联轴器(2)与第一步进电机(3)相连，第一步进电机(3)通过导线与控制器(23)相连，第一步进电机(3)通过第一电机座(4)固定在模型试验外壳(1)上；装配完后将空心轴(5)的槽口和两端口进行密封，防止水进入主隧道模型(8)中；所述异常体置换装置，包括固定在模型试验外壳(1)顶部环筋(59)小孔上的可沿XYZ方向移动的工作平台，该工作平台由沿X方向移动的两个同步带直线导轨滑台模组、一个沿Y方向移动的同步带直线导轨滑台模组和一个沿Z方向移动的滚珠丝杠直线导轨滑台模组组成，该工作平台与模型试验外壳(1)顶部环筋(59)之间螺纹连接。