[发明专利]一种可变频液压冲击震源

说明书

本发明公开了一种可变频液压冲击震源，包括：用于撞击岩石以产生震动信号的机械冲击装置、用于带动机械冲击装置运动的液压系统、以及用于控制液压系统动作以控制震动信号的频率、接收并处理震动信号以形成闭环控制的控制系统；机械冲击装置与液压系统连接，液压系统与控制系统连接，控制系统与机械冲击装置连接。相比于现有技术，本发明所提供的可变频液压冲击震源可以对震源的震动频率进行闭环控制，以提高震动信号的质量，能够实现有针对性的激发地震探测波，尽可能排除其它震动带来的干扰，提高有效震动信号的比例，增强信噪比，从而增加地质探测精度。

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，更具体地说，涉及一种可变频液压冲击震源。

背景技术

在隧道的施工过程中，为了避免发生突水突泥、塌方等地质灾害，需要提前探知掌子面前方的地质状况，尤其需要探明是否存在断层或破碎带等，从而预先制定合理的处理措施和应对方案。

现有技术中多使用炸药、大锤或超磁致伸缩震源作为震源激发地震波信号，炸药震源具有很高的安全风险，操作不当极易造成人员伤亡和设备损坏；大锤震源不利于在狭小的施工隧道中操作，且激发的地震波质量不高，不可控；超磁致伸缩震源价格昂贵且极易损坏，在实际工程应用中十分有限。

综上所述，如何避免现有技术中震源震动频率不可控且地震波质量不高的问题，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种可变频液压冲击震源，可以通过闭环控制对液压冲击震源的震动频率及输出能量进行控制，能够更有针对性地激发地震探测波，尽可能排除其它震动带来的干扰，提高有效地震波的接收，增强信噪比。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种可变频液压冲击震源，包括：用于撞击岩石以产生震动信号的机械冲击装置、用于带动所述机械冲击装置运动的液压系统、以及用于控制所述液压系统动作以控制所述震动信号的频率、接收并处理所述震动信号以形成闭环控制的控制系统；

所述机械冲击装置与所述液压系统连接，所述液压系统与所述控制系统连接，所述控制系统与所述机械冲击装置连接。

优选的，所述机械冲击装置包括用于撞击岩石以产生震动信号的耦合冲击头、用于带动所述耦合冲击头运动的钎杆以及套装于所述钎杆外周部的壳体结构；

所述耦合冲击头设置于所述钎杆靠近所述岩石的一端，所述耦合冲击头与所述控制系统连接，所述钎杆相对于所述壳体结构可移动设置。

优选的，所述耦合冲击头设置有用于与所述岩石的钻孔配合的凹凸部，所述凹凸部设置于所述耦合冲击头用于与所述岩石接触的表面。

优选的，所述液压系统包括用于带动所述机械冲击装置撞击岩石的冲击活塞，所述冲击活塞可移动的设置于所述壳体结构的腔体内。

优选的，所述腔体远离所述岩石的一端设置有用于储存压力并推动所述冲击活塞向靠近所述机械冲击装置的一端移动的氮气室。

优选的，所述液压系统还包括用于控制所述腔体压力以控制所述冲击活塞运动方向的比例阀和换向阀；

所述比例阀的出油口与所述腔体的前腔连通，所述换向阀的出油口与所述腔体的后腔连通。

优选的，所述腔体的前腔设置有用于使液体回流至第一油箱的回油口。

优选的，所述控制系统包括用于获取所述震动信号的传感器以及用于对所述传感器接收到的震动信号进行处理的信号处理装置，所述传感器设置于所述钎杆靠近所述耦合冲击头的一端；

所述传感器与所述信号处理装置连接。