一种适用于隧道tsp预报的组合套管、系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种适用于隧道tsp预报的组合套管、系统及方法，具有易于组装，回收方便，测量简单等优点。其中内套管和外套管螺纹连接后，实现了保护传感器的功能，将围岩、传感器和套管紧密耦合，保证了信号的采集效率。同时螺纹连接可将本套管的部分构件回收，降低套管的消耗，提高经济效益。角度测量仪通过内置的电子陀螺仪完成对套管方位角和倾角的测量。本发明专利技术使用具有一定塑性的树脂材料和钢材制成本发明专利技术中绝大部分构件，构件采用分部、分段组合的形式，依靠本发明专利技术可以有效的保证传感器、套管和围岩的耦合，保证传感器对TSP探测信号的有效接收。同时也能将本套管的部分构件回收，降低套管的消耗，提高经济效益。

A combined casing, system and method for TSP prediction of tunnel

The invention discloses a combined casing, system and method suitable for tunnel TSP prediction, which has the advantages of easy assembly, convenient recovery, simple measurement, etc.. The inner casing and the outer sleeve are screwed together to realize the function of protecting the sensor, and the surrounding rock, the sensor and the casing pipe are tightly coupled to ensure the collection efficiency of the signal. At the same time, the thread connection can recover some components of the casing, reduce the consumption of the casing, and improve the economic benefits. The angle measuring instrument completes the measurement of the casing azimuth and dip angle by the built-in electronic gyroscope. The invention uses a certain plastic resin material and steel produced in the vast majority of components, components of the division, piecewise combination, rely on the invention can effectively ensure the coupling of sensor, casing and surrounding rock, ensure the effective reception of TSP sensor signal detection. At the same time, some components of the casing can be recycled to reduce the consumption of casing and improve the economic benefits.

【技术实现步骤摘要】
一种适用于隧道tsp预报的组合套管、系统及方法
本专利技术涉及一种适用于隧道tsp预报的新型组合套管、系统及操作方法。技术背景现代隧道施工中，为了保障隧道施工的安全，经常采用超前地质预报的方法去减小施工中工程风险。Tsp地震波发射法作为一种超前地质预报方法，由于其操作方便，探测结果准确高的优点而被广泛使用，在隧道建设中保驾护航。在隧道Tsp测量时，为了保证发射、接收信号的质量，需要布置24个炮孔和一个信号接收孔，其中在信号接收孔中，先放入一个保护传感器的钢套筒，再放入传感器，接收地震波信号。一般的做法为，提前24小时打好接收孔，在孔内填入环氧树脂，将套管放入，待套管与岩石成为一体后，量测套管的倾角和方位角后，将传感器放入，传感器紧贴套筒，开始tsp的现场测量。测量结束后，套管无法取出，而且套管的造价较高，无形中造成了资源的浪费。为了减少套管的消耗，在现场的实际操作中，经常出现不对围岩和套管进行耦合、或者少量的耦合的现象，这样不能保证传感器对地震波反射信号的有效接收。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种适用于隧道tsp预报的新型组合套管及其操作方法。本专利技术使用具有一定塑性的树脂材料和钢材制成本专利技术中绝大部分构件，构件采用分部、分段组合的形式，依靠本专利技术可以有效的保证传感器、套管和围岩的耦合，保证传感器对TSP探测信号的有效接收。同时也能将本套管的部分构件回收，降低套管的消耗，提高经济效益。为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案：一种适用于隧道tsp预报的新型组合套管，包括内套管，外套管，角度测量仪；所述的内套管套装在所述的外套管内，且通过螺纹连接，形成可拆卸的组合套管，角度测量仪通过方形接口与内套管的端部连接，所述的角度测量仪通过内置的电子陀螺仪完成对套管方位角和倾角的测量。进一步的，所述的内套管为一个底部封底的圆柱形结构，其与角度测量仪配合的端部设有正方形的旋进口，在所述的正方形旋进口的内表面设有定向槽，方便传感器的进入和耦合。进一步的，所述的定向槽沿着内套管的轴向方向设置，且定向槽的横截面为半圆形。进一步的，所述的封底内面为高塑性材料，可自由变形，保证传感器与套管的接触。进一步的，所述的内套管顶部设置空心的旋进口，方便内套管的旋入。进一步的，所述的外套管为含有内螺纹的圆柱形中空结构，其中其插入隧道接收孔的端部为锥形头，方便外套筒插入隧道边墙接收孔。进一步的，所述的角度测量仪上还包括一个显示器，所述的显示器与电子陀螺仪相连，用于显示电子陀螺仪采集的数据。进一步的，所述的角度测量仪设有一个方形接口，所述的方形接口的外表面设有与所述的内套管的定向槽配合的定向柱，实现两个装置之间的定向和定位。进一步的，所述的外套管以一定塑性的树脂材料制成，内套管为钢材，且内套管比外套管直径略大，通过螺纹连接时可保证二者紧密接触。一种tsp超前地质预报系统，包括TSP主机，接收传感器与所述的新型组合套管连接。适用于隧道tsp预报的新型组合套管的制作及其在tsp超前地质预报系统的使用方法，包括以下步骤：步骤1：依据传感器大小，隧道施工环境，采用钢材制作新型组合套管的内套管，使用具有一定塑性的树脂材料制作外套管，内套管直径略大于外套管直径，这样螺栓连接时，保证二者的紧密接触，其中内套管的端部内封高塑性材料，可自由变形，保证传感器与套管的接触。各部件制作完成后，使用螺纹连接的方法将新型组合套管组装完整。步骤2：在隧道边墙上预先打好接收孔，放入树脂材料后，放入上述新型组合套管，将套管位置固定后，通过内套管上的定向口，其中定向口必须竖直朝上，定好套管整体的方向后，以便后续传感器的标准放入，保证数据测量的准确性。待树脂材料硬化后，套管与边墙成为一个整体，完全耦合，使用角度测量仪完成新型组合套管倾角和方位角的测量，获得数据后，取下角度测量仪，将数据记录在记录表中，将套管的倾角和方位角输入到处理软件中，实现后续的数据处理、分析。步骤3：通过定向口保证三向传感器的X向正面朝向掌子面方向，将传感器连接后，通过TSP自带的推送杆件，正确的将传感器推送入上述新型组合套管中，将传感器与内套管的端部内封高塑性材料完全耦合后，将传感器与TSP的测量系统连接，开始TSP隧道超前地质预报的现场测量，预报结束后，断开连接，通过推送杆件取出传感器，通过旋转螺纹将组合套管的内套管取出，回收使用，外套管作为一次性部件留在接收孔中。本专利技术的工作原理为：在隧道Tsp测量时，为了保证发射、接收信号的质量，需要布置24个炮孔和一个信号接收孔，其中在信号接收孔中，先放入一个保护传感器的钢套筒，再放入传感器，接收地震波信号；一般的做法为，提前24小时打好接收孔，在孔内填入环氧树脂，将套管放入，待套管与岩石成为一体后，量测套管的倾角和方位角后，将传感器放入，传感器紧贴套筒，开始tsp的现场测量。测量结束后，套管无法取出，而且套管的造价较高，无形中造成了资源的浪费。为了减少套管的消耗，在现场的实际操作中，经常出现不对围岩和套管进行耦合、或者少量的耦合的现象，这样不能保证传感器对地震波反射信号的有效接收。本专利技术的有益效果为：本专利技术新型组合套管采用螺纹组合的形式，依靠本专利技术可以有效的保证传感器、套管和围岩的耦合，保证传感器对TSP探测信号的有效接收。同时也能将本套管的部分构件回收，降低套管的消耗，提高经济效益。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图1为本专利技术的总体连接示意图；图2为本专利技术的内套管的结构示意图；图3为本专利技术的内套管的侧视图；图4为本专利技术的内套管的正视图；图5为本专利技术的内套管的后视图；图6为本专利技术的外套管的结构示意图；图7为本专利技术的外套管的侧视图；图8为本专利技术的外套管的正视图；图9为本专利技术的角度测量仪的结构示意图；图10为本专利技术的外套管的侧视图；图中，1内套管，2外套管，3角度测量仪，11外套筒螺纹，12定向口，13旋进口，14圆形封底，21外套筒螺纹，22锥形头，31显示器，32方形接口，33电子陀螺仪。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。正如
技术介绍
所介绍的，现有技术中存在的隧道Tsp测量时，为了保证发射、接收信号的质量，需要布置24个炮孔和一个信号接收孔，其中在信号接收孔中，先放入一个保护传感器的钢套筒，再放入传感器，接收地震波信号。一般的做法为，提前24小时打好接收孔，在孔内填入环氧树脂，将套管放入，待套管与岩石成为一体后，量测套管的倾角和方位角后，将传感器放入，传感器紧贴套筒，开始tsp的现场测量。测量结束后，套管无法取出，而且套管的造价较高，无形中造成了资源的浪费。为了减少套管的消耗，在现场的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于隧道tsp预报的新型组合套管，其特征在于，包括内套管，外套管，角度测量仪；所述的内套管套装在所述的外套管内，且通过螺纹连接，形成可拆卸的组合套管，角度测量仪通过方形接口与内套管的端部连接，所述的角度测量仪通过内置的电子陀螺仪完成对套管方位角和倾角的测量。

【技术特征摘要】
1.一种适用于隧道tsp预报的新型组合套管，其特征在于，包括内套管，外套管，角度测量仪；所述的内套管套装在所述的外套管内，且通过螺纹连接，形成可拆卸的组合套管，角度测量仪通过方形接口与内套管的端部连接，所述的角度测量仪通过内置的电子陀螺仪完成对套管方位角和倾角的测量。2.如权利要求1所述的适用于隧道tsp预报的新型组合套管，其特征在于，所述的内套管为一个底部封底的圆柱形结构，其与角度测量仪配合的端部设有正方形的旋进口，在所述的正方形旋进口的内表面设有定向槽，方便传感器的进入和耦合。3.如权利要求2所述的适用于隧道tsp预报的新型组合套管，其特征在于，所述的定向槽沿着内套管的轴向方向设置，且定向槽的横截面为半圆形。4.如权利要求2所述的适用于隧道tsp预报的新型组合套管，其特征在于，所述的封底内面为高塑性材料，可自由变形，保证传感器与套管的接触。5.如权利要求2所述的适用于隧道tsp预报的新型组合套管，其特征在于，.所述的角度测量仪设有一个方形接口，所述的方形接口的外表面设有与所述的内套管的定向槽配合的定向柱，实现两个装置之间的定向和定位。6.如权利要求1所述的适用于隧道tsp预报的新型组合套管，其特征在于，所述的外套管为含有内螺纹的圆柱形中空结构，其中其插入隧道接收孔的端部为锥形头。7.如权利要求1所述的适用于隧道tsp预报的新型组合套管，其特征在于，所述的角度测量仪上还包括一个显示器，所述的显示器与电子陀螺仪相连，用于显示电子陀螺仪采集的数据。8.如权利要求1所述的适用于隧道tsp预报的新型组合套管，其特征在于，所述的外套管以一定塑性的树脂材料制成，内套...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛翊国，李志强，李术才，周炳桦，张学亮，邱道宏，李鹏飞，陶宇帆，张开，夏腾，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37