一种隧道围岩综合研判用钻孔设备及研判方法技术

本发明专利技术属于隧道围岩施工技术领域，尤其是一种隧道围岩综合研判用钻孔设备及研判方法，包括安装在隧道钻孔内壁的前部固定圈、中部固定圈和后部固定圈，所述前部固定圈、中部固定圈和后部固定圈的外表面均设置有固定机构，且固定机构包括第一液压缸和固定盘。该隧道围岩综合研判用钻孔设备及研判方法，通过设置地质雷达、高清摄像头和钻头超前钻探三种隧道超前地质预方法对隧道进行分段综合研判，相对准确了解每一段隧道地质情况，确定相应的支护类型、开挖方法，确保掌子面顺利掘进，使不良地质体始终处于可控状态，降低地质灾害发生机率，确保隧道工程施工人员和设备的安全，进而提高经济效益。经济效益。经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种隧道围岩综合研判用钻孔设备及研判方法


[0001]本专利技术涉及隧道围岩施工
，尤其涉及一种隧道围岩综合研判用钻孔设备及研判方法。

技术介绍

[0002]在岩石地下工程中，由于受开挖影响而发生应力状态改变的周围岩体，称为围岩，目前隧道围岩大多数以中风化灰岩为主，岩质较硬，局部裂隙及岩溶较发育，其裂隙较发育，岩体较破碎，周边地表水汇集于此，从洼地边急眼裂隙及漏斗渗入地下，局部岩溶裂隙发育区呈涌流状出水，隧洞掘进时可能会遇到悬挂型廊道式或厅堂式大溶洞，存在涌水、突泥的可能，施工安全风险大，施工时综合超前地质预报工作尤为重要。
[0003]针对溶洞区隧道施工地质超前预报主要采用超前钻探法，超前钻探法是利用钻机对掌子面前方进行冲击或回转钻进的探测方法，按探测长度可分为长距离(大于60m)、中距离(30m～60m)、短距离(小于30m)超前钻探。可以直接判断掌子面前方及周边的岩溶、断层带的具体位置，也可通过钻孔量测水压、进行放水试验，是不可缺少的施工地质超前探测方法，上述超前钻探法在操作时存在缺陷，例如钻机设备占地面积大，同时由于隧道内空间有限，使得操作人员不便操作钻机设备进行钻孔施工。
[0004]基于上述问题，本专利技术提出一种隧道围岩综合研判用钻孔设备及研判方法。

技术实现思路

[0005]基于现有的钻机设备占地面积大，同时由于隧道内空间有限，使得操作人员不便操作钻机设备进行钻孔施工的技术问题，本专利技术提出了一种隧道围岩综合研判用钻孔设备及研判方法。
[0006]本专利技术提出的一种隧道围岩综合研判用钻孔设备及研判方法，包括安装在隧道钻孔内壁的前部固定圈、中部固定圈和后部固定圈，所述前部固定圈、中部固定圈和后部固定圈的外表面均设置有固定机构，且固定机构包括第一液压缸和固定盘，所述第一液压缸伸缩驱动所述固定盘实现伸缩，通过所述第一液压缸的伸出动作实现对隧道钻孔内的所述前部固定圈、中部固定圈和后部固定圈实现固定动作；
[0007]所述中部固定圈的内部设置有深度调节机构，且深度调节机构包括第一驱动电机、丝杆、第一位置移动块和第一导向槽，所述第一驱动电机驱动所述丝杆转动后，带动所述第一位置移动块在所述第一导向槽内沿丝杆的长度方向上水平移动；
[0008]所述深度调节机构的后方设置有纵向调节机构，且纵向调节机构包括第二液压缸、第二位置移动块和第二导向槽，所述第二液压缸伸缩驱动所述第二位置移动块在所述第二导向槽内，沿所述第二导向槽的纵向方向实现升降动作。
[0009]优选地，所述固定机构还包括安装在中部固定圈正面的第三液压缸和安装在中部固定圈背面的第四液压缸，所述第三液压缸的活塞杆一端与前部固定圈的背面固定连接，所述第四液压缸的活塞杆一端与后部固定圈的正面固定连接，所述第三液压缸伸缩驱动所
述前部固定圈沿中部固定圈的宽度方向实现伸缩动作，所述第四液压缸伸缩驱动所述后部固定圈沿中部固定圈的宽度方向实现伸缩动作；
[0010]通过上述技术方案，利用第三液压缸和第四液压缸的行程，使前部固定圈和后部固定圈沿隧道钻孔的深度方向实现伸缩，待前部固定圈和后部固定圈伸出到位后，再控制前部固定圈和后部固定圈表面的第一液压缸带动固定盘与隧道钻孔内壁接触，进而起到增强中部固定圈的稳定性以及承重能力的作用。
[0011]优选地，所述固定盘固定安装在第一液压缸的活塞杆一端，所述固定盘的材质为丁基橡胶；
[0012]通过上述技术方案，由丁基橡胶制成的固定盘具有气密性好、耐热、耐臭氧、耐老化、耐化学药品，并有吸震、电绝缘性能。
[0013]优选地，所述深度调节机构还包括呈口字状的导轨，所述导轨的中端外表面与中部固定圈的内壁固定套接，所述导轨的两端外表面分别与前部固定圈和后部固定圈的内壁滑动套接，所述第一驱动电机固定安装在导轨的正面，所述丝杆的两端均通过轴承与导轨的轴心处固定套接，其中所述第一驱动电机的输出轴通过联轴器与丝杆的一端固定连接；
[0014]通过上述技术方案，第一驱动电机将电能转换成机械能，带动丝杆实现圆周转动。
[0015]优选地，所述第一位置移动块螺纹套接在所述丝杆位于所述导轨内的外表面，所述第一导向槽开设在所述导轨的两侧内壁，所述第一位置移动块的外表面与第一导向槽的内壁滑动套接，所述第一位置移动块的上表面和下表面均固定连接有安装板；
[0016]通过上述技术方案，第一导向槽和第一位置移动块配合使用，对第一位置移动块的运动方向实现限位和导向，考虑到第一位置移动块运动行程的问题，可在第一导向槽的前内壁和后内壁均设置有限位开关，避免第一位置移动块超行程的问题发生。
[0017]优选地，所述安装板的正面固定连接有导向杆，所述导向杆的外表面与导轨的背面滑动套接，所述第二导向槽开设在安装板的两侧内壁；
[0018]通过上述技术方案，对安装板的运动方向起到辅助导向和限位。
[0019]优选地，所述第二液压缸固定安装在安装板的上表面，所述第二液压缸的壳体外表面贯穿并延伸至安装板的内顶壁；
[0020]通过上述技术方案，对第二液压缸的安装位置进行限位。
[0021]优选地，所述第二液压缸的活塞杆一端与第二位置移动块的上表面固定连接，所述第二位置移动块的外表面与第二导向槽的内壁滑动套接，所述第二位置移动块的上表面固定安装有高清摄像头；
[0022]通过上述技术方案，设置高清摄像头对隧道钻孔内的施工状态进行实时监控。
[0023]优选地，所述第二位置移动块的背面安装孔内固定安装有第二驱动电机，所述第二驱动电机的输出轴通过联轴器固定安装有钻头，安装板的上表面固定安装有连接板，所述连接板的上表面中心处固定安装有第五液压缸，所述第五液压缸的活塞杆顶端固定连接有地质雷达；
[0024]通过上述技术方案，第二驱动电机带动钻头做旋转运动；
[0025]地质雷达是以高频电磁波传播为基础，通过高频电磁波在介质中反射和折射等现象来实现对地下介质的探测；
[0026]雷达波辐射范围内存在地下水、空洞、断层破碎带或者软弱夹层，则会在发射回来
的雷达波形图中形成差异比较明显的反射波信号，再经相关软件处理，能够得到较为清晰的波形异常图。
[0027]优选地，提供一种隧道围岩综合研判用钻孔设备的研判方法，具体研判方法为：步骤一，控制位于中部固定圈处的第一液压缸启动，由于隧道钻孔内壁凹凸不平，所以，第一液压缸驱动固定盘以倾斜状向外伸出，与隧道钻孔内壁接触，进而利用第一液压缸的行程，将中部固定圈固定在隧道钻孔内，并使中部固定圈与隧道钻孔的轴线位于同一轴线上；
[0028]步骤二，控制第一驱动电机启动，第一驱动电机驱动丝杆转动后，带动丝杆表面的第一位置移动块在第一导向槽内沿丝杆长度方向上水平移动，带动纵向调节机构的整体结构向隧道钻孔的深处水平移动，同时控制第二驱动电机启动，带动钻头转动对隧道钻孔进行钻进探测，设置高清摄像头对隧道钻孔内的施工状态进行实时监控；
[0029]步骤三，控制第二液压缸伸缩驱动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种隧道围岩综合研判用钻孔设备，其特征在于：包括安装在隧道钻孔内壁的前部固定圈(1)、中部固定圈(2)和后部固定圈(3)，所述前部固定圈(1)、中部固定圈(2)和后部固定圈(3)的外表面均设置有固定机构，且固定机构包括第一液压缸(4)和固定盘(5)，所述第一液压缸(4)伸缩驱动所述固定盘(5)实现伸缩，通过所述第一液压缸(4)的伸出动作实现对隧道钻孔内的所述前部固定圈(1)、中部固定圈(2)和后部固定圈(3)实现固定动作；所述中部固定圈(2)的内部设置有深度调节机构，且深度调节机构包括第一驱动电机(6)、丝杆(7)、第一位置移动块(8)和第一导向槽(9)，所述第一驱动电机(6)驱动所述丝杆(7)转动后，带动所述第一位置移动块(8)在所述第一导向槽(9)内沿丝杆(7)的长度方向上水平移动；所述深度调节机构的后方设置有纵向调节机构，且纵向调节机构包括第二液压缸(10)、第二位置移动块(11)和第二导向槽(12)，所述第二液压缸(10)伸缩驱动所述第二位置移动块(11)在所述第二导向槽(12)内，沿所述第二导向槽(12)的纵向方向实现升降动作。2.根据权利要求1所述的一种隧道围岩综合研判用钻孔设备，其特征在于：所述固定机构还包括安装在中部固定圈(2)正面的第三液压缸(41)和安装在中部固定圈(2)背面的第四液压缸(42)，所述第三液压缸(41)的活塞杆一端与前部固定圈(1)的背面固定连接，所述第四液压缸(42)的活塞杆一端与后部固定圈(3)的正面固定连接，所述第三液压缸(41)伸缩驱动所述前部固定圈(1)沿中部固定圈(2)的宽度方向实现伸缩动作，所述第四液压缸(42)伸缩驱动所述后部固定圈(3)沿中部固定圈(2)的宽度方向实现伸缩动作。3.根据权利要求1所述的一种隧道围岩综合研判用钻孔设备，其特征在于：所述固定盘(5)固定安装在第一液压缸(4)的活塞杆一端，所述固定盘(5)的材质为丁基橡胶。4.根据权利要求1所述的一种隧道围岩综合研判用钻孔设备，其特征在于：所述深度调节机构还包括呈口字状的导轨(61)，所述导轨(61)的中端外表面与中部固定圈(2)的内壁固定套接，所述导轨(61)的两端外表面分别与前部固定圈(1)和后部固定圈(3)的内壁滑动套接，所述第一驱动电机(6)固定安装在导轨(61)的正面，所述丝杆(7)的两端均通过轴承与导轨(61)的轴心处固定套接，其中所述第一驱动电机(6)的输出轴通过联轴器与丝杆(7)的一端固定连接。5.根据权利要求4所述的一种隧道围岩综合研判用钻孔设备，其特征在于：所述第一位置移动块(8)螺纹套接在所述丝杆(7)位于所述导轨(61)内的外表面，所述第一导向槽(9)开设在所述导轨(61)的两侧内壁，所述第一位置移动块(8)的外表面与第一导向槽(9)的内壁滑动套接，所述第一位置移动块(8)的上表面和下表面均固定连接有安装板(62)。6.根据权利要求5所述的一种隧道围岩综合研判用钻孔设备，其特征在于：所述安...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧洪超，王林，王前，曹亮宏，吴定略，李志堂，孙江涛，刘元会，谭明，牛子儒，
申请(专利权)人：保利长大工程有限公司，
类型：发明
国别省市：