适用于隧道地质雷达法超前预报的辅助装置及工作方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种适用于隧道地质雷达法超前预报的辅助装置及工作方法，包括柔性轨道、雷达天线搭载单元和动力提供单元，柔性轨道布设于地质预报测线的两侧，并固定在隧道掌子面上，所述雷达天线搭载单元包括滑轮和雷达天线夹持单元，两者通过可拆卸式减震器相连接，所述雷达天线搭载单元搭载雷达天线后通过滑轮在柔性轨道自由滑动，所述动力提供单元接收并依据控制指令控制雷达天线搭载单元在柔性轨道上的运动与固定，到达地质预报测线的指定位置。

Auxiliary Device and Working Method for Advance Prediction of Tunnel Geological Radar Method

The invention discloses an auxiliary device and a working method suitable for advance prediction of tunnel geological radar method, including flexible track, radar antenna mounting unit and power supply unit. The flexible track is arranged on both sides of geological prediction line and fixed on the tunnel face. The radar antenna mounting unit includes pulley and radar antenna clamping unit, both of which are detachable. The power supply unit receives and controls the movement and fixing of the radar antenna carrier unit on the flexible track according to the control command to reach the designated position of the geological prediction line.

【技术实现步骤摘要】
适用于隧道地质雷达法超前预报的辅助装置及工作方法
本专利技术涉及一种适用于隧道地质雷达法超前预报的辅助装置及工作方法。
技术介绍
为保证隧道开挖施工的安全，通常采用钻探、物探等勘察手段对隧道掌子面前方的地质情况进行超前预报，在施工前提供掌子面前方围岩的工程地质条件、水文地质条件等信息，从而有效避免施工过程中发生涌水突泥、岩爆、塌方等隧道地质灾害的发生，为隧道进一步的开挖提供指引，保证施工进度及安全。隧道超前地质预报方法主要包括TSP超前预报技术、TST超前预报技术、红外探水法、BEAM法等，其中隧道地质雷达法应用较为广泛。隧道地质雷达法基于地下介质的电性差异，通过雷达天线发射高频电磁波，当电磁波遇到空洞、断裂破碎带等异常地质结构时发生反射并返回，被接收天线接收，并对接收到的信号进行记录、处理、分析，从而对掌子面前方的地质情况进行超前预报。现阶段的隧道地质雷达法主要采用人工托举雷达天线进行测量和机械支承雷达天线进行测量两种方法，但这两种办法目前存在诸多缺点与不足。第一，采用人工托举雷达天线进行测量存在的缺点与不足主要有：①人工托举雷达天线行进时，掌子面下方由于开挖隧道产生的破碎岩块及积水造成测量人员的行进困难；②长时间的人力托举和多次测量时对测量人员的体力有很大消耗；③隧道内环境嘈杂，托举雷达天线的测量人员无法及时听到操作数字控制单元人员的行进指令。上述问题的存在会直接造成雷达天线无法保证匀速前进，也无法保证雷达天线与掌子面的紧密贴合，从而无法准确预测隧道掌子面前方地质条件，对隧道进一步的施工安全产生较大影响。此外，长时间位于掌子面下方的测量人员的安全也无法得到有效保证。第二，采用机械支承雷达天线进行测量时存在的缺点与不足主要由，①金属材料组成的机械往往对地质雷达的探测结果产生干扰，从而影响地质雷达预报的准确性，即使对后期数据进行处理时对干扰信号进行辨别，也会消耗大量的人力及时间，严重影响地质超前预报的效率及隧道施工进度；②机械支承雷达天线进行测量时很难精准控制雷达天线与掌子面的距离，从而影响信号采集的准确性；③隧道掌子面开挖区域空间狭小，雷达天线支承机械较难施展，影响地质预报效率。因此，如何亟需一种使隧道地质雷达法超前预报高效、准确、安全进行的辅助装置及工作方法。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述问题，提出了一种适用于隧道地质雷达法超前预报的辅助装置及工作方法，本专利技术能够保证隧道地质雷达法超前预报时雷达天线匀速前进，保证雷达天线与掌子面的紧密贴合，辅助隧道地质雷达准确预测隧道掌子面前方地质条件，装置使用非金属材料，不会对地质雷达的探测产生干扰。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种适用于隧道地质雷达法超前预报的辅助装置，包括柔性轨道、雷达天线搭载单元和动力提供单元，其中：所述柔性轨道布设于地质预报测线的两侧，并固定在隧道掌子面上，所述雷达天线搭载单元包括滑轮和雷达天线夹持单元，两者通过可拆卸式减震器相连接，所述雷达天线搭载单元搭载雷达天线后通过滑轮在柔性轨道自由滑动，所述动力提供单元接收并依据控制指令控制雷达天线搭载单元在柔性轨道上的运动与固定，到达地质预报测线的指定位置。进一步的，所述柔性轨道为非金属材料，不会对地质雷达的信号采集产生干扰。进一步的，所述柔性轨道的柔性保证当隧道掌子面凹凸不平时轨道与隧道掌子面的紧密贴合，从而保证雷达天线与掌子面的紧密贴合。进一步的，所述柔性轨道具有多段，相邻两段之间通过轨道搭接单元进行搭接固定。更进一步的，所述轨道搭接单元含固定板、固定螺栓及柔性轨道衔接套筒，所述固定板与柔性轨道衔接套筒连接，相邻两个固定板通过固定螺栓相连接。在隧道待测掌子面跨度较大时进行布设，保证整个柔性轨道的水平布设，避免由于轨道过长产生的倾斜对地质雷达信号采集的影响。进一步的，所述地质预报测线的两侧的柔性轨道相互分离，使用时根据具体的雷达天线型号确定间距后进行布设。这样的设置方式能够极大提高了本装置使用的灵活性、适用性。进一步的，所述柔性轨道上安装有水准管，保证柔性轨道安装时保持水平。进一步的，所述柔性轨道的轨槽为封闭式结构。通过设置封闭式的轨槽能够防止掌子面落石、灰尘等进入轨槽，进而保证雷达天线搭载单元正常运行。进一步的，与掌子面连接的柔性轨道的端部通过轨道嵌固单元与掌子面连接，所述柔性轨道的端部和轨道嵌固单元的连接处设置缓冲带；能够减少雷达天线停止运动时由于惯性产生的振动对地质雷达信号采集的影响，提高信号采集的准确性。进一步的，所述轨道嵌固单元材料选择高强度树脂材料，避免金属材料对地质雷达信号的干扰。进一步的，所述轨道嵌固单元含固定板与固定螺栓，所述固定板与柔性轨道连接，通过固定螺栓固定在隧道掌子面上，保证与隧道掌子面的稳定嵌固且便于安装与拆卸。进一步的，所述雷达天线搭载单元的滑轮与雷达夹持单元通过可拆卸式减震器相连接，一方面可以减少滑轮震动对地质雷达天线信号采集的干扰，一方面提高雷达天线搭载单元在轨槽中运行的自适应性，大大提高雷达天线搭载单元的灵活性。所述可拆卸式减震器包括弹簧和阻尼筒，所述阻尼筒内设置弹簧，阻尼筒与滑轮相连接。这样的设计能够保证可拆卸式减震器可以由雷达天线搭载单元主体上分离下来，使装置的安装、拆卸更加灵活，拆卸式减震器的可伸缩性有效防止当隧道掌子面凹凸不平时地质雷达搭载单元卡顿的发生。进一步的，所述雷达天线搭载单元为可敞开式半封闭结构，保证地质雷达探测临空面的同时，便于地质雷达天线的安装与拆卸。进一步的，所述雷达天线搭载单元的外壳由高强度树脂材料制成，避免金属材料对地质雷达信号采集的干扰。进一步的，所述雷达天线搭载单元内设雷达天线夹持单元，夹持单元可以牢固夹持雷达天线，并通过调整旋钮可适应不同大小的雷达天线。进一步的，所述雷达天线搭载单元内雷达天线夹持单元的夹持底板由橡胶材料制成，并呈波纹状，提高天线与夹持单元的摩阻力的同时，进一步减弱由雷达天线搭载单元运动产生的振动，减小地质雷达天线信号采集的干扰。进一步的，所述动力提供单元采用节能变频式电机，可以调整不同的运行速度，适应不同的测量需求，为雷达天线搭载单元的运行提供动力，通过指令接收模块接收操作人员的指令后在轨槽中进行运动，指令接收模块与地质雷达天线的数字控制单元相集成，可以实现雷达天线搭载单元运行、停止与发射高频电磁波的开始、结束的同步，进一步提高地质雷达天线信号采集的准确性。上述适用于隧道地质雷达法超前预报的辅助装置的工作方法，包括：利用轨道嵌固单元将柔性轨道分别布设于测线两侧，保证柔性轨道与隧道掌子面紧密贴合；将地质雷达搭载单元与柔性轨道连接后将地质雷达天线固定在雷达天线夹持单元上，雷达夹持单元与封闭式轨槽中的滑轮通过可拆卸式减震器相连接；动力提供单元提供动力，根据控制指令下控制雷达天线搭载单元的横向匀速运动与雷达信号采集的同步进行，辅助隧道地质雷达预测隧道掌子面前方地质条件。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：1、本专利技术可以保证隧道地质雷达法超前预报时雷达天线匀速前进，柔性轨道可以保证雷达天线与掌子面的紧密贴合，拆卸式减震器的可伸缩性有效防止当隧道掌子面凹凸不平时地质雷达搭载单元卡顿的发生并提高雷达天线搭载单元在轨槽中运行的自适应性，大幅提升地质雷达信号采集的精准度；2、本专利技术可以实现雷达天线运动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于隧道地质雷达法超前预报的辅助装置，其特征是：包括柔性轨道、雷达天线搭载单元和动力提供单元，其中：所述柔性轨道布设于地质预报测线的两侧，并固定在隧道掌子面上，所述雷达天线搭载单元包括滑轮和雷达天线夹持单元，两者通过可拆卸式减震器相连接，所述雷达天线搭载单元搭载雷达天线后通过滑轮在柔性轨道自由滑动，所述动力提供单元接收并依据控制指令控制雷达天线搭载单元在柔性轨道上的运动与固定，到达地质预报测线的指定位置。

【技术特征摘要】
1.一种适用于隧道地质雷达法超前预报的辅助装置，其特征是：包括柔性轨道、雷达天线搭载单元和动力提供单元，其中：所述柔性轨道布设于地质预报测线的两侧，并固定在隧道掌子面上，所述雷达天线搭载单元包括滑轮和雷达天线夹持单元，两者通过可拆卸式减震器相连接，所述雷达天线搭载单元搭载雷达天线后通过滑轮在柔性轨道自由滑动，所述动力提供单元接收并依据控制指令控制雷达天线搭载单元在柔性轨道上的运动与固定，到达地质预报测线的指定位置。2.如权利要求1所述的一种适用于隧道地质雷达法超前预报的辅助装置，其特征是：所述柔性轨道具有多段，相邻两段之间通过轨道搭接单元进行搭接固定。3.如权利要求2所述的一种适用于隧道地质雷达法超前预报的辅助装置，其特征是：所述轨道搭接单元含固定板、固定螺栓及柔性轨道衔接套筒，所述固定板与柔性轨道衔接套筒连接，相邻两个固定板通过固定螺栓相连接。4.如权利要求1所述的一种适用于隧道地质雷达法超前预报的辅助装置，其特征是：所述地质预报测线的两侧的柔性轨道相互分离；或，所述柔性轨道上安装有水准管，保证柔性轨道安装时保持水平。5.如权利要求1所述的一种适用于隧道地质雷达法超前预报的辅助装置，其特征是：与掌子面连接的柔性轨道的端部通过轨道嵌固单元与掌子面连接，所述柔性轨道的端部和轨道嵌固单元的连接处设置缓冲带。6.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛翊国，公惠民，李术才，周炳桦，苏茂鑫，邱道宏，李广坤，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37