地质预报设备制造技术

本发明专利技术公开了一种地质预报设备。其中，该地质预报设备包括：电极，用于向底层的地质体供电；测量装置，用于测量流经主轴承的主电流，以及主电压电极与主电压参考电极之前的主电压值；主机，通过导线与所述电极和所述测量装置连接，用于根据不同频率下检测到的所述主电流和所述主电压值，计算得到所述不同频率下的视电阻率和百分比频率效应值，确定所述地质体的地质状态。本发明专利技术解决了相关技术中盾构机上基于硬件聚焦或未采用聚焦方式进行测量，由于测量精度低导致地质预报结果不准确的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
地质预报设备
本专利技术涉及地质测量
，具体而言，涉及一种地质预报设备。
技术介绍
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。盾构机是一种使用盾构法的隧道掘进机，当前的盾构机在使用过程中，当遇到破碎带、溶洞、暗河等含水构造地质时，往往会造成突水灾害，进而导致机器损坏、工程延期，甚至人员伤亡等严重事故。为预防突水灾害的发生，保证盾构机施工时人员和设备的安全，盾构机上通常采用超前地质预报设备对隧道掌子面前方地层进行超前探测，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，从而避免事故的发生。而目前盾构施工中针对含水构造不良地质体探测的主要实现方法有：1)以盾构机的刀盘和盾体作为发射电极和屏蔽电极发射电流，在同相屏蔽电流的聚焦和控制系统共同作用下，满足流经主轴承的电流为零的聚焦条件，发射电流被迫流向掌子面前方，这种状态下测量的视电阻率和激电参数更接近掌子面前方地质体的真电阻率和激电特性值。2)盾构机配备的超前钻机进行水平钻探，通过在掌子面上钻孔来验证未开挖地质体是否有涌水现象，然而钻一个孔或几个孔并不能反应整个掌子面的含水情况，而钻更多的孔需要更多的时间和经济成本。但是上述两种方式，对于第1)种，采用硬件聚焦的方式，使发射电极和屏蔽电极满足聚焦条件，在硬件聚焦方式下必然存在剩余电位，这样会从一定程度上降低测量视电阻率的精度；另一方面发射电极和屏蔽电极是导通的，并没有做绝缘，采用硬件聚焦的方式对电路要求更高。因此，采用硬件聚焦方式时，测量视电阻率和激电参数的精度会受到较大的影响，从而可能会导致地质解释误报等情况。而对于第2)中方式，盾构机配备的超前钻机进行水平钻探的结果可以直接反映地质体的构成和含水情况，但是采用这种方式时，钻孔少则无法描述整个掌子面的地质构造，钻孔多则需要较高的时间和经济成本。针对上述的相关技术中盾构机上基于硬件聚焦或未采用聚焦方式进行测量，由于测量精度低导致地质预报结果不准确的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种地质预报设备，以至少解决相关技术中盾构机上基于硬件聚焦或未采用聚焦方式进行测量，由于测量精度低导致地质预报结果不准确的技术问题。根据本专利技术实施例的一个方面，提供了一种地质预报设备，包括：电极，用于向底层的地质体供电；测量装置，用于测量流经主轴承的主电流，以及主电压电极与主电压参考电极之前的主电压值；主机，通过导线与所述电极和所述测量装置连接，用于根据不同频率下检测到的所述主电流和所述主电压值，计算得到所述不同频率下的视电阻率和百分比频率效应值，确定所述地质体的地质状态。进一步地，所述电极通过采用两个频率下的恒定电流分别以刀盘和盾体为发射电极向地质体进行供电，其中，所述电极包括：发射电极、屏蔽电极、测量电极、回流电极、主电压电极和主电压参考电极，其中，采用数字聚焦方法使得所述发射电极与所述屏蔽电极满足聚焦条件。进一步地，所述发射电极通过安装在主轴承后部的滑环装置链接到盾构机的刀盘、所述屏蔽电极连接于所述盾构机的前端、所述测量电极放置在所述盾构机的主轴承开挖槽内、所述回流电极和所述主电压参考电极放置在所述盾构机后部的地锚上、所述主电压电极连接于所述盾构机的盾体后部。进一步地，控制所述发射电极向所述回流电极发射第一恒定电流，所述第一恒定电流的发射频率为第一频率。进一步地，所述刀盘分流所述第一恒定电流，得到第一分电流和第二分电流，其中，所述第一分电流由所述刀盘直接流入地层并回流至所述回流电极，所述第二分电流经过主轴承流入所述盾体之后再回流至所述回流电极。进一步地，控制所述屏蔽电极向所述回流电极发射第二恒定电流，所述第二恒定电流的发射频率为第一频率。进一步地，所述盾体分流所述第二恒定电流，得到第三分电流和第四分电流，其中，所述第三分电流由所述盾体直接流入地层并回流至所述回流电极，所述第四分电流经过主轴承流入所述刀盘之后再回流至所述回流电极。进一步地，根据电场叠加原理和欧姆定律计算得到所述第一频率对应的第一视电阻率。进一步地，在将所述发射频率由所述第一频率更换为第二频率之后，计算得到所述第二频率对应的第二视电阻率。进一步地，根据所述第一视电阻率和所述第二视电阻率，计算得到所述百分比频率效应值。进一步地，在测量装置为罗氏线圈的情况下，电场合成模式下流过所述罗氏线圈和主轴承的电流为零时，所述发射电极与所述屏蔽电极满足聚焦条件。进一步地，按照预定的比例将不同频率下检测到的所述主电流和所述主电压进行叠加，生成所述电场合成模式。在本专利技术实施例中，可以采用电极来向底层的地质体供电，并通过测量装置测量流经主轴承的主电流，以及主电压电极与主电压参考电极之前的主电压值，最后可以利用主机来根据不同频率下检测到的主电流和主电压值，计算得到不同频率下的视电阻率和百分比频率效应值，确定地质体的地质状态，其中，采用数字聚焦方法使得发射电极与屏蔽电极满足聚焦条件。在该实施例中，可以采用数字聚焦方法满足发射电极与屏蔽电极满足流经主轴承电流为零的聚焦条件，避免了测量电流时隧道侧向及后向地质体对测量掌子面前方未开挖地质体的影响，实现流向装置面前方电流的精准测量，并且可以通过视电阻率和激电参数的测量获得掌子面前方的地质信息，完成对含水体的探测及预报，进而解决相关技术中盾构机上基于硬件聚焦或未采用聚焦方式进行测量，由于测量精度低导致地质预报结果不准确的技术问题。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是根据本专利技术实施例的一种地质预报设备的示意图；图2是根据本专利技术实施例的一种基于土压平衡盾构机的地质预报装置的示意图；图3是根据本专利技术实施例的一种基于土压平衡盾构机的地质预报装置的效果示意图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。为便于用户理解本专利技术，下面对本专利技术各实施例中涉及的部分术语或名词做出解释：盾构机，是一种使用盾构法的隧道掘进机。盾构的施工法是掘进机在掘进的同时构建(铺设)隧道之“盾”(指支撑性管片)，它区别于敞开式施工法。TBM，TunnelBoringMachine，全断面隧道掘进机。罗氏线圈又叫电流测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种地质预报设备，其特征在于，包括：电极，用于向底层的地质体供电；测量装置，用于测量流经主轴承的主电流，以及主电压电极与主电压参考电极之前的主电压值；主机，通过导线与所述电极和所述测量装置连接，用于根据不同频率下检测到的所述主电流和所述主电压值，计算得到所述不同频率下的视电阻率和百分比频率效应值，确定所述地质体的地质状态。

【技术特征摘要】
1.一种地质预报设备，其特征在于，包括：电极，用于向底层的地质体供电；测量装置，用于测量流经主轴承的主电流，以及主电压电极与主电压参考电极之前的主电压值；主机，通过导线与所述电极和所述测量装置连接，用于根据不同频率下检测到的所述主电流和所述主电压值，计算得到所述不同频率下的视电阻率和百分比频率效应值，确定所述地质体的地质状态。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述电极通过采用两个频率下的恒定电流分别以刀盘和盾体为发射电极向地质体进行供电，其中，所述电极包括：发射电极、屏蔽电极、测量电极、回流电极、主电压电极和主电压参考电极，其中，采用数字聚焦方法使得所述发射电极与所述屏蔽电极满足聚焦条件。3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述发射电极通过安装在主轴承后部的滑环装置链接到盾构机的刀盘、所述屏蔽电极连接于所述盾构机的前端、所述测量电极放置在所述盾构机的主轴承开挖槽内、所述回流电极和所述主电压参考电极放置在所述盾构机后部的地锚上、所述主电压电极连接于所述盾构机的盾体后部。4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，控制所述发射电极向所述回流电极发射第一恒定电流，所述第一恒定电流的发射频率为第一频率。5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述刀盘分流所述第一恒定电流，得到第一分电流和第二分电流，其中，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑俊祥，杨艳军，张克，李智强，陈东海，张必波，孙刚，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十二研究所，
类型：发明
国别省市：河南,41