[发明专利]一种超前探测方法

说明书

本发明涉及一种超前探测方法，基于超前探测装置进行地质超前探测。超前探测装置包括控制模块和发射模块组，探测方法至少包括如下步骤：发射模块组发射用于直流探测的第一探测信号，控制模块发送第一使能信号；发射模块组发射用于瞬变电磁探测的第二探测信号和/或发射用于核磁共振探测的第三探测信号，控制模块基于盾构机的运行状态和停机时间生成第二使能信号和/或第三使能信号。

本案为申请号为201911075570.6，申请日期为2019年11月5日，申请类型为发明专利，申请名称为一种基于地质超前探测的盾构机的分案申请。

技术领域

本发明涉及隧道盾构技术领域，尤其涉及一种超前探测方法。

背景技术

盾构机是一种全封闭的隧道掘进机，属于一种用于挖掘隧道等通道的机械设备，其是一种既能支承地层的压力、又能在地层中掘进的施工机具，驱动元件抵靠在挖掘的通道内安装的衬砌管片并伸长以为盾构刀盘提供向前掘进反力。用盾构机进行隧洞施工具有自动化程度高、节省人力、施工速度快、一次成洞、不受气候影响、开挖时可控制地面沉降、减少对地面建筑物的影响和在水下开挖时不影响水面交通等特点，在隧洞洞线较长、埋深较大的情况下，用盾构机施工更为经济合理。但是，地铁盾构施工大多地处密集地段，周边环境复杂，穿越各种建筑物、铁路、河流、桥梁等作业日益频繁，而且由于施工节点较多，施工单位不同，管理理念、水平不一，给地铁工程的建设及将来的运营管理留下不容忽视的问题和安全隐患，地铁施工引发的安全事故严重影响人民生命及财产安全，造成了建设和运营截然不同的社会效益，影响不容小觑。

地质探测可以比喻为医生的“听诊器”，能够了解不同深度的地质结构特征。地质探测有着较长的发展史，且积累了大量的知识经验。例如，1992年Sattel等人在瑞士一个试点工程隧道内部使用了一种地震探测技术，探测方法是利用装置在隧道墙壁上的信号接收器来接收由小爆破产生的地震波能量，以此来预测掌子面前方的地质状况。

例如，公开号为CN104863602B的中国专利文献公开了一种土质盾构隧道施工病害超前预报方法。在盾构机前方设置超前探测装置，利用超前探头可以探测到土层的侧阻力、端阻力及孔隙水压力，以确定土层性质，然后将结果输送到盾构施工控制中心，形成土层分布和性质三维模型，并自动生成更大范围内不断修正的土层分布和性质预测三维模型，由此判断前方土体工程性质，及时修订施工方案和采取安全措施，节省工程成本，保证施工质量、避免发生重大安全事故。本发明可预知施工环境，优化施工方案、采取安全措施，安全、方便、节省材料、可适用于不同性质的土层，是盾构施工中一种准确经济的土质盾构隧道施工病害超前预报方法。

例如，公开号为CN110206548A的中国专利文献公开了一种多功能支撑装置、掘进面地质超前探测系统及掘进机，该掘进面地质超前探测系统包含：多功能支撑装置，及地质探测装置；所述多功能支撑装置包含固定臂，与固定臂连接的伸缩臂，及为伸缩臂提供支撑动力的支撑油缸，伸缩臂工作端与待支撑设备或待支撑面连接；固定臂与掘进机截割臂铰接，地质探测装置设于伸缩臂工作端。本发明通过利用与掘进机截割臂固定的多功能支撑装置将掘进面地质超前探测系统进行固定支撑，无需专用车辆或人工搬运，确保地质探测效率和探测安全，解决场地限制问题，满足实时性要求，适用性强，有效降低掘进作业安全事故，提高施工效率和施工质量，具有较强工程应用前景。

例如，公开号为CN105068128B的中国专利文献公开了一种土压平衡盾构搭载的三维激电法超前预报系统及探测方法，该系统利用刀盘上搭载的推进电极系统将针状电极贯入土体进行供电和采集，克服了土压平衡盾构没有探测空间的困难；利用屏蔽电极使探测电流前向分布以及刀盘上的喷浆设备向刀盘和盾构周边土体喷射高阻注浆材料克服了电磁干扰和盾构作为良导体导出电流的困难；利用全过程自动化控制，多路并行采集和快速反演手段克服了探测时间少的困难。该方法利用地质体电阻率差异实现了球状风化体、软硬分层地层、前方全断面硬岩、卵石层、淤泥质层的探测；利用激发极化半衰时实现了富水层含水情况的探测。