[发明专利]搭载于隧道掘进机上的自动液压震源回路、装置及系统

说明书

本发明公开了一种搭载于隧道掘进机上的自动液压震源回路、装置及系统，本发明利用冲击油缸可绕回转式安装柱旋转，实现冲击油缸的双自由度动作，通过液压回路的巧妙设计，能够利用高频响伺服阀较高的响应速度和控制精度结合蓄能器的补油作用和控制器的设计快速向冲击油缸无杆腔供油，加上差动回路的补油作用，实现冲击油缸的快速向前冲击；可实现自动化激震与快速击打，且打击力可调、打击强度均匀，有助于隧道掘进机施工过程中的地质超前预报。

技术领域

本发明涉及隧道掘进机施工过程中的地质超前预报领域，具体涉及一种搭载于隧道掘进机上的自动液压震源回路、装置及系统。

背景技术

隧道掘进机施工在隧道建设中得到了越来越广泛地应用，但隧道掘进机对地质条件变化的适应性较差，经常遇到影响施工进程和施工安全的各种不良地质情况，如隧道掌子面前方可能出现的断层和破碎带等，极易引发隧道塌方和卡机等严重后果，轻则造成巨大经济损失，重则引起严重工期延误甚至人员伤亡。在工程应用中，最为有效的解决办法就是采用超前地质探测技术提前探明掌子面前方的地质情况，尤其是断层和破碎带等，从而预先制定合理的处理措施和应对预案。

地震波超前探测方法可在隧道施工过程中探测掌子面前方赋存的断层和破碎带等不良地质体，探测时在隧道边墙上激发地震波，地震波遇到不良地质体界面时，一部分信号反射回来被安装在边墙上的地震波检波器所接收，通过对反射信号进行处理，就可以获取隧道掌子面前方的地质情况。

目前适用于隧道施工中的地震波超前探测系统，多使用炸药、大锤或超磁致伸缩震源作为震源激发地震波信号，主要存在以下几个问题：

(1)炸药震源存在很高安全风险，操作不当极易造成人员伤亡和设备损坏，且对于炸药的储存和运输均具有很高要求；

(2)在隧道掘进机施工隧道中空间十分狭小，不便于大锤挥动，且通过人工挥动大锤敲击围岩产生的地震波强度难以保证，导致激发出的地震波质量不高，严重影响探测距离和探测效果；

(3)超磁致伸缩震源由稀土材料制作而成，满足激震强度要求的超磁致伸缩震源价格十分昂贵且极易损坏，因此在实际工程中的应用十分有限。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种搭载于隧道掘进机上的自动液压震源回路、装置及系统，本发明可实现自动化激震与快速击打，且打击力可调、打击强度均匀，有助于隧道掘进机施工过程中的地质超前预报。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种激震液压控制回路，包括控制器、主油路、差动回路、溢流模块和至少一个换向模块，冲击油缸连接主油路和差动回路，所述溢流模块设置于主油路上，对主油路进行卸荷并降低溢流过程中的液压油温；

所述换向模块包括实现主油路的接通与断开的控制阀、蓄能器和压力传感器，主油路上设置有冲击向高频响伺服阀，差动回路上设置有返回向高频响伺服阀，控制器利用两个高频响伺服阀的逻辑动作控制冲击油缸动作，蓄能器对冲击油缸的补油作用向冲击油缸无杆腔供油，差动回路的补油作用实现冲击油缸的快速向前冲击，压力传感器检测冲击油缸无杆腔压力值，提供控制器的换向信号。

进一步的，当换向模块为多个时，主油路和差动回路之间并联有多个冲击油缸，且换向模块与冲击油缸一一对应，各个换向模块的油路通过三通与主油路和差动回路进行并联。

进一步的，通过调试调定冲击向高频响伺服阀和返回向高频响伺服阀的控制信号值，控制所有冲击油缸的冲击力度一致。

进一步的，所述溢流模块上设置有电磁溢流阀、压力测量单元和减压阀，压力测量单元测量主油路的油压，并与电磁溢流阀连接，电磁溢流阀与减压阀连接，以保证压力过大时情况下能够快速卸荷，并降低溢流过程中的液压油温。