[发明专利]一种盾构机施工孤石探测装置及探测方法

权利要求书

1.一种盾构机施工孤石探测装置，其特征在于，所述探测装置包括电极杆和高密度电法测量系统；

所述电极杆的杆体为空心杆，所述杆体的一端部封口，另一端部敞口，所述电极杆包括电极膜片，所述电极膜片设置在所述电极杆的外表面，所述电极膜片上连接有电极线，所述电极膜片用于探测周向的岩土层电阻值；

所述高密度电法测量系统与所述电极线连接，用于将所述电极膜片采集到的数据进行分析，判断孤石位置。

2.如权利要求1所述的盾构机施工孤石探测装置，其特征在于，所述电极杆的外壁面设置有缺口，所述电极膜片设置在缺口上，所述电极膜片有多个，多个所述电极膜片沿电极杆的轴向均匀分布在电极杆的一侧。

3.如权利要求2所述的盾构机施工孤石探测装置，其特征在于，相邻两个所述电极膜片之间的间距为0.4±0.02m。

4.如权利要求1所述的盾构机施工孤石探测装置，其特征在于，所述电极杆还包括方向指示装置，所述方向指示装置设置在所述电极杆的敞口端部，所述方向指示装置与所述电极杆固定连接；

优选地，所述方向指示装置为方向指示盘，所述方向指示盘套设在所述电极杆上；

再优选地，所述方向指示盘上设置有指示箭头，所述指示箭头的方向为所述电极杆的中心至所述电极膜片的方向；

再优选地，所述方向指示装置距离第一个所述电极膜片的距离为0.4～0.8m。

5.如权利要求1～4任一项所述的盾构机施工孤石探测装置，其特征在于，所述电极杆的杆体为聚氯乙烯空心硬管。

6.如权利要求2所述的盾构机施工孤石探测装置，其特征在于，所述电极线包括单电极线，每个所述电极膜片与一个单电极线连接，多个单电极线在空心杆体内汇集成电极电缆主线，所述电极电缆主线与所述高密度电法测量系统连接；

优选地，所述高密度电法测量系统包括依次连接的转换器、主机和供电电源，所述电极电缆主线与所述转换器连接。

7.如权利要求1所述的盾构机施工孤石探测装置，其特征在于，所述电极杆的长度为12.3-12.7m，空心杆体的孔径为60mm。

8.一种盾构机施工孤石探测方法，其特征在于，所述探测方法包括如下步骤：

S1、选择探测孔位置并钻探测孔

在刀盘上设置3～5个安装孔，从刀盘的安装孔位置沿纵向延伸设置对应数量的探测孔，探测范围以探测孔为轴线呈圆柱形分布，多个探测孔所在位置形成的探测范围覆盖整个掘进端面；

在确定的探测孔位置进行钻孔，成孔深度不小于11.6m；钻孔过程中进行初步的孤石探测，根据钻进难度判断前方是否有孤石；

S2、安装电极杆

将电极膜片铺设在电极杆的杆体上，安装好单电极线和电极电缆主线，并将电极电缆主线延伸出空心杆体外部，将组装好的电极杆穿过刀盘安装孔送入探测孔内部，电极杆封闭端部朝里；在电极杆的敞口端部安装方向指示装置，将电极电缆主线的自由端与高密度电法测量系统连接；

S3、采集数据

使用高密度电法测量系统进行数据采集；采集完成后将电极杆朝一个方向转动一定角度，再次进行数据采集，并记录此时转动角度对应的编号；重复上述步骤，直至转动一圈回归至首次测量位置；然后依次对其他探测孔进行同样的操作，进行数据采集；

S4、数据反演和分析

电极膜片采集到的电阻数据传输至高密度电法测量系统，高密度电法测量系统对数据进行反演分析，绘制出反演成果图像，通过编号对应不同探测孔的转动角度以及图像中高阻区域的位置，即可推测出孤石所在的水平位置及深度。

9.如权利要求8所述的盾构机施工孤石探测方法，其特征在于，所述探测孔的孔径为60mm，所述探测范围的圆柱形半径为2m。

10.如权利要求8所述的盾构机施工孤石探测方法，其特征在于，所述转动角度不大于30°。