[发明专利]一种地震波和复电导率复合隧道预报检波器装置及方法

说明书

本发明公开了一种地震波和复电导率复合隧道预报检波器装置及方法，包括拉拔膜、套管和传感器杆；所述拉拔膜包裹在所述的套管的外壁上；所述套管为空心薄壁圆筒，空心薄壁圆筒的一端设有锚固电极，所述的锚固电极的前端为圆锥状实体结构，尾端为一小节空心薄壁圆筒；所述的传感器杆伸入到锚固电极的后端固定于所述的套管内；传感器杆的头部设有地震波传感器；所述的锚固电极、地震波传感器均与外界信号接收设备相连。

技术领域

本发明涉及隧道工程中的超前地质预报方向，特别是涉及一种地震波和复电导率复合隧道预报检波器装置及方法。

背景技术

根据现有施工规范要求，隧道开挖前必须采用超前地质预报的方法进行探测，分析确定隧道工作面前方的水文地质情况。现有的隧道超前地质预报中的物探方法包括电磁波法、地震波法和电法等。其中电磁波法和电法探测对于工作面前方围岩含水情况极为敏感，能够有效感知前方水文信息，但对围岩破碎情况没有过多了解。而地震波法前方围岩破碎情况的信息极为敏感，能够有效描绘前方地质信息，但对围岩含水情况了解不多。

在隧道探测中，同时获取隧道工作面前方的破碎情况和含水信息对于施工安全有极大的帮助，能够更精准分析隧道开挖的围岩情况。然而现有的设备在进行物探探测时，往往分别进行地震波法的探测和电磁波法的探测，准备工作繁琐、耗时，而且由于采集点方位选择的不同往往使两者的信息匹配度不甚满意。

现有的地震波法如TSP、电磁波法如复电导率法等都能够需要进行检波器孔的钻孔及检波器的安装，安装时往往采用锚固剂或其他锚固材料使其与周围岩体接触密实以形成一个整体。

然而如TSP套管为2.0米无缝钢管，造价昂贵，进口套管价格在三千元以上。每次锚固后为了成本均需拉拔出循环使用。但锚固强度大，极难操作。特别是在利用一些拉拔器或钢钳等拉拔过程中，极易造成套管口部产生扭转或压痕形变，导致高精度套管损坏无法使用。

现有技术中，已经存在部分关于方便在测试后进行拉拔TSP套管的相关研究。例如：申请号为2011201177509的中国专利文献提供了一种适用于隧道弹性波反射法超前地质预报套管的拉拔器，涉及一种地质力学测试现场安装套管的回收装置。主要包括工作对象——TSP接收器套管；设置有防滑橡胶皮、夹具、紧固螺栓、连接链条、套筒和杠杆；防滑橡胶皮包裹在TSP接收器套管上，夹具包裹在防滑橡胶皮上，紧固螺栓插入夹具上端的两个锁紧孔和连接链条的下端孔，连接链条的上端孔和套筒连接，杠杆插入套筒中。该方案能够适用于现场对TSP接收器套管的拉拔。但是，该方案在应用时TSP套管的受力处位于管体外漏于围岩外侧的部分，而管体位于围岩内部的部分依然是直接通过锚固剂与岩体锚固为一体，所以仍然存在拉拔困难的弊端。

因此，如何设计一种检波器降低拉拔难度降低成本、加大锚固力提高信噪比，重要的是实现隧道中同时进行地震波法和复电导率法超前地质预报的信号采集大幅度提高工作效率减轻其他不必要的工作负担，是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

为了克服现有检波器难以拉拔、锚固力不足、不能同时接收地震波信息和复电导率信息等方面的不足，本发明提供了一种地震波和复电导率复合隧道预报检波器装置及方法。

本发明的第一发明目的是提供一种地震波和复电导率复合隧道预报检波器装置，该装置通过对现有检波器进行结构和构成上的改进，使其能够采用一套检波器设备进行两种信息的采集，并在保证采集质量的同时方便检波器使用结束后的轻松回收。

本发明的第二发明目的是提供一种利用地震波和复电导率复合隧道预报检波器进行超前地质预报采集的方法，使采用该方法进行超前地质预报时，不需要耗费时间进行设备的更换，大大提高了工作的效率，降低工作耗时。

为了达到上述目的，本发明采取如下方案：