一种安装在盾构机上的弹性波反射法装置及其测量方法制造方法及图纸

一种安装在盾构机上的弹性波反射法装置及其测量方法，其中装置包括激震器、检波器、弹性装置、导线和盾构机的刀盘，激震器和检波器可沿刀盘圆周或沿半径方向排列布置；其中测量方法：采用刀盘转动测量方式，激震器和检波器每隔一定角度测量一次，即一个测点，多个测点形成的圆形测量剖面资料经处理后可形成一个圆筒形或者圆锥筒形的时间剖面图。本发明专利技术解决了目前在用钻爆法开挖时已有多种方法可以进行预报工作，但在用盾构机施工时，掘进的刀盘前方不可能由人进入操作，业界希望设备安装在盾构机上自动操作的问题；本发明专利技术解决了在刀盘前方充填着砂石、泥土、水、泡沫等物体，探查的元件若安装在刀盘上将很快被磨损的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种安装在盾构机上的弹性波反射法装置及其测量方法
本专利技术涉及公路、铁路隧道、地铁、水电水利输水隧洞等的施工地质预报
，尤其是涉及一种安装在盾构机上的弹性波反射法装置及其测量方法。
技术介绍
隧道和隧洞施工时的掌子面前方地质预报是重要的一项工作。目前在用钻爆法开挖时已有多种方法可以进行预报工作，但在用盾构机施工时，掘进的刀盘前方不可能由人进入操作，业界希望设备安装在盾构机上自动操作，而且在刀盘前方充填着砂石、泥土、水、泡沫等物体，探查的元件若安装在刀盘上，将很快被磨损。
技术实现思路
本专利技术的目的在于设计一种新型的安装在盾构机上的弹性波反射法装置及其安装方法，解决上述问题。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种安装在盾构机上的弹性波反射法装置，包括激震器、检波器、弹性装置、导线和盾构机的刀盘，在所述刀盘后面上设置钻孔，所述钻孔距离所述刀盘面有5～10cm不钻透所述刀盘，将所述激震器和所述检波器装入所述钻孔内并且激震和接收朝向掘进方向；所述弹性装置从后面将所述激震器和所述检波器抵紧在所述刀盘上，使所述激震器和所述检波器不致自由移动即可；所述检波器前端接收振动信号一面，涂以耦合剂材料，作为所述检波器与前方所述刀盘的钻孔底的耦合剂；所述导线引出所述刀盘；所述激震器和所述检波器排列的布置形式包括：a.沿所述刀盘的圆周方向排列，所述激震器在中间，两侧分别相距25cm～40cm各置一所述检波器，所述检波器和所述激震器朝向前方掌子面平行隧道中线方向；b.沿所述刀盘的半径方向布置，所述激震器在中间，沿半径方向两侧分别相距25～60cm各置一个所述检波器,所述检波器朝向正前方平行隧道中线方向；或者一个所述检波器朝向前方，一个所述检波器偏向刀盘边缘5°～7°；c.与上述2种方式之一配合，沿所述刀盘半径方向布置另一组装置，所述激震器在中间，沿所述刀盘半径方向在所述激震器两侧25～60cm各置一所述检波器，所述检波器朝向刀盘外缘方向分别为5°～10°和7°～15°，所述激震器朝向刀盘外缘方向为2个检波器偏角和之1/2。所述弹性装置为弹簧，所述耦合剂材料为黄油或凡士林。所述弹性装置从后面将所述激震器和所述检波器通过所述弹性装置、硬管和后盖抵紧在所述刀盘上。所述引线从所述刀盘引向所述刀盘的主轴，在所述主轴中钻有导线的通过孔，所述通过孔为2个，一个所述孔通过控制所述激震器的强电导线，一个所述孔通过所述检波器连接主机的弱电导线。所述引线从所述刀盘引向刀盘的主轴，在所述主轴中钻有导线的通过孔，所述通过孔为1个，将连接所述检波器的弱电导线和连接强电的所述激震器导线合成一组通过，将所述弱电导线加屏蔽层，避免强电脉冲产生电磁干扰。所述激震器为超磁致伸缩震子并联的激震器；所述检波器为地震勘探用的高分辨率检波器，采用单点连续剖面形式工作。一种安装在盾构机上的弹性波反射法装置的测量方法：采用刀盘转动测量方式，所述刀盘以0.2～0.5周/分转动速度运行，每隔一定角度即激震器和检波器转动一定距离测量一次，根据刀盘转动的线速度设定激振器的激震间隔时间，即一个测点，并确定了测点距；所述刀盘转动一周为360°，即可完成多个测点形成的圆形测量剖面，资料处理后可形成一个圆筒形或者圆锥筒形的时间剖面图。在不作预报测量时，导线与主机引出导线脱离，以免盾构机刀盘掘进工作时导线缠绕；在测量时用人工或机械手将所述导线与所述主机引出导线连接；测后由人工或机械手将其脱离。为测量掌子面前方土体和岩体波速，采用在边墙设所述激震器向开挖面前方激震的方法：A在所述激震器两边布置朝向掌子面方向的所述检波器3～4个，形成一个短测线，所述激震器和所述检波器设置在一个支架上，由人工或用机械手按压在边墙上，所述激震器沿着朝向掌子面即平行中线方向激震，所述检波器测量从掌子面方向来的反射波；B、测量的导线一直与主机连通；C、测量时主机给激震的信号，所述激震器激震并给出要采集信号；D与设在刀盘上的测量结果联合，计算出波速。线路的连接及互控信号，按顺序为：a.盾构机转动与测量主机启动：b.所述盾构机在准备好之后，发信号给所述测量主机；c.所述测量主机启动给所述盾构机发信号，同时给所述激震器启动信号；d.所述盾构机转动，给出转角信号给所述测量主机；e.所述测量主机给出激发信号给第1组排列的所述激震器，所述激震器给出激震成功信号给所述测量主机，所述测量主机给出开始测量信号，加确定延时后开始接收第1组排列所述激震器两侧的检波器信号；f.所述盾构机不断发送转动的角度信号，转一定角度后，按预定角度和时间所述测量主机给出激震信号给第1组排列所述激震器，所述激震器给出激震成功信号给所述测量主机，所述测量主机给出开始测量信号，加确定延时后开始接收第1组排列激震器两侧的检波器信号；g.返回c～e如此重复，至所述盾构机转角360°止；h.解除所述测量主机与所述激震器及所述刀盘上4个所述检波器的线路连接，开始作边墙的测波速工作。本专利中的超磁致伸缩震子并联的激震器，参见中国专利技术专利(专利号：201110430481.6)；本专利中的地震勘探用的高分辨率检波器，参见中国技术专利(专利号：201020260262.9)。本专利技术的目的在于提供一种高宽频带的弹性波反射法及其在盾构机上的安装方法，以解决在盾构机上安装设备自动测量的难题。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：(1)采用“超磁致伸缩震子并联的激震器”(专利技术专利，专利号：201110430481.6)作为震源，采用“地震勘探用的高分辨率检波器”(技术专利，专利号：201020260262.9)作为接收振动信号的检波器，采用单点连续剖面形式工作；(2)在盾构机的刀盘后面上钻孔，保留刀盘面有5～10cm不钻透作为保护层，将激震器和检波器装入，激震和接收朝向掘进方向；(3)激震器和检波器装入后，用弹簧从后面抵紧在刀盘上，顶力需小，使激震器和检波器不致自由移动即可。检波器前端接收振动信号一面，涂以少量黄油或凡士林，作为检波器与前方刀盘孔底的耦合剂。(4)采用刀盘转动时作测量的方式，为避免刀盘转动时检波器及激震器的引线缠绕，引线从刀盘引向刀盘的主轴，在主轴中钻有导线通过孔，通过孔设置有2种方式：A.钻2个通过孔，一个孔通过控制激震器的强电导线，一个孔通过检波器连接主机的弱电导线；B.钻一个通过孔，将连接检波器的弱电导线和连接强电的激震器导线合成一组通过，这时要将弱电导线加屏蔽层，避免强电脉冲产生电磁干扰；(5)在不作预报测量时，上述导线与主机引出导线脱离，以免盾构机刀盘掘进工作时导线缠绕。在测量时用人工或机械手将两段导线连接；测后由人工或机械手将其脱离；(6)检波器与激震器排列及测量方式每一组激震点和检波器排列的布置可用多种形式A、沿刀盘的圆周方向排列，所述激震器在中间，两侧分别相距25cm～40cm各置一检波器，检波器和激震器朝向前方掌子面平行隧道中线方向。采用刀盘转动测量方式，刀盘以0.2～0.5周/分转动速度运行，每隔一定角度即激震器和检波器转动一定距离测量一次，根据刀盘转动的线速度设定激振器的激震间隔时间，即一个测点，并确定了测点距。刀盘转动一周为360°，即可完成多个测点形成的圆形测量剖面，资料处理后可形成一个圆筒形或者圆锥筒形的时间本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种安装在盾构机上的弹性波反射法装置，其特征在于：包括激震器、检波器、弹性装置、导线和盾构机的刀盘，在所述刀盘后面上设置钻孔，所述钻孔距离所述刀盘面有5～10cm不钻透所述刀盘，将所述激震器和所述检波器装入所述钻孔内并且激震和接收朝向掘进方向；所述弹性装置从后面将所述激震器和所述检波器抵紧在所述刀盘上，使所述激震器和所述检波器不致自由移动即可；所述检波器前端接收振动信号一面，涂以耦合剂材料，作为所述检波器与前方所述刀盘的钻孔底的耦合剂；所述导线引出所述刀盘；所述激震器和所述检波器排列的布置形式包括：a.沿所述刀盘的圆周方向排列，所述激震器在中间，两侧分别相距25cm～40cm各置一所述检波器，所述检波器和所述激震器朝向前方掌子面平行隧道中线方向；b.沿所述刀盘的半径方向布置，所述激震器在中间，沿半径方向两侧分别相距25～60cm各置一个所述检波器,所述检波器朝向正前方平行隧道中线方向；或者一个所述检波器朝向前方，一个所述检波器偏向刀盘边缘5°～7°；c.与上述2种方式之一配合，沿所述刀盘半径方向布置另一组装置，所述激震器在中间，沿所述刀盘半径方向在所述激震器两侧25～60cm各置一所述检波器，所述检波器朝向刀盘外缘方向分别为5°～10°和7°～15°，所述激震器朝向刀盘外缘方向为2个检波器偏角和之1/2。...

【技术特征摘要】
1.一种安装在盾构机上的弹性波反射法装置，其特征在于：包括激震器、检波器、弹性装置、导线和盾构机的刀盘，在所述刀盘后面上设置钻孔，所述钻孔距离所述刀盘面有5～10cm不钻透所述刀盘，将所述激震器和所述检波器装入所述钻孔内并且激震和接收朝向掘进方向；所述弹性装置从后面将所述激震器和所述检波器抵紧在所述刀盘上，使所述激震器和所述检波器不致自由移动即可；所述检波器前端接收振动信号一面，涂以耦合剂材料，作为所述检波器与前方所述刀盘的钻孔底的耦合剂；所述导线引出所述刀盘；所述激震器和所述检波器排列的布置形式包括：a.沿所述刀盘的圆周方向排列，所述激震器在中间，两侧分别相距25cm～40cm各置一所述检波器，所述检波器和所述激震器朝向前方掌子面平行隧道中线方向；b.沿所述刀盘的半径方向布置，所述激震器在中间，沿半径方向两侧分别相距25～60cm各置一个所述检波器,所述检波器朝向正前方平行隧道中线方向；或者一个所述检波器朝向前方，一个所述检波器偏向刀盘边缘5°～7°；c.与上述2种方式之一配合，沿所述刀盘半径方向布置另一组装置，所述激震器在中间，沿所述刀盘半径方向在所述激震器两侧25～60cm各置一所述检波器，所述检波器朝向刀盘外缘方向分别为5°～10°和7°～15°，所述激震器朝向刀盘外缘方向为2个检波器偏角和之1/2。2.根据权利要求1所述的安装在盾构机上的弹性波反射法装置，其特征在于：所述弹性装置为弹簧，所述耦合剂材料为黄油或凡士林。3.根据权利要求1所述的安装在盾构机上的弹性波反射法装置，其特征在于：所述弹性装置从后面将所述激震器和所述检波器通过所述弹性装置、硬管和后盖抵紧在所述刀盘上。4.根据权利要求1所述的安装在盾构机上的弹性波反射法装置，其特征在于：所述引线从所述刀盘引向所述刀盘的主轴，在所述主轴中钻有导线的通过孔，所述通过孔为2个，一个所述孔通过控制所述激震器的强电导线，一个所述孔通过所述检波器连接主机的弱电导线。5.根据权利要求1所述的安装在盾构机上的弹性波反射法装置，其特征在于：所述引线从所述刀盘引向刀盘的主轴，在所述主轴中钻有导线的通过孔，所述通过孔为1个，将连接所述检波器的弱电导线和连接强电的所述激震器导线合成一组通过，将所述弱电导线加屏蔽层，避免强电脉冲产生电磁干扰。6.根据权利要求1所述的安装在盾构机上的弹性波反射法装置，其特征在于：所述激震器为超磁致伸...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟世航，孙宏志，王荣，王泽峰，钟百同，
申请(专利权)人：北京水工资环新技术开发有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11