[发明专利]地质预报设备

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及地质测量技术领域，具体而言，涉及一种地质预报设备。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

根据本发明实施例的一个方面，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。