[发明专利]一种搭载式电法超前地质预报装置及方法

说明书

本发明公开了一种搭载式电法超前地质预报装置及方法，包括搭载在盾构机上的主电极和屏蔽电极，主电极面向掌子面前方设置，屏蔽电极面向隧道侧向设置，还包括在隧道外与大地相连的回流电极，主电极、屏蔽电极和回流电极均通过导线与盾构机内的采集通讯系统电连接，采集通讯系统则通过网线与上位机通信。本发明所公开的预报装置，可便捷搭载于新设计的盾构机、正在施工的盾构机和旧机改造的盾构机，搭载后利用本发明所公开的方法可以实现对掌子面前方不良地质体的提前预报。采集通讯系统可快速实现对主电极信号和屏蔽电极信号的处理，并将预报的结果实时传送给笔记本电脑端。

技术领域

本发明属于超前地质预报技术领域，特别涉及该领域中的一种搭载式电法超前地质预报装置及方法。

背景技术

目前隧道工程中越来越多地采用盾构法施工，由于地下构造比较复杂，盾构法施工时一旦遇到较大规模的溶洞、暗河等不良地质体，容易引发重大安全事故，因此在盾构机上搭载能提前探明不良地质体构造相关信息的超前地质预报系统是十分有必要的。

在盾构法隧道施工中通常采用电法超前地质预报方法探测含水不良地质构造，然而已有的电法超前地质预报方法及装置需要对盾构机进行一定程度的改造，因此仅限于新设计的盾构机，无法适用于已经投入使用的盾构机。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种便携搭载于盾构机的电法超前地质预报装置及方法，可满足正在隧道现场施工的盾构机以及盾构机旧机改造对搭载电法超前地质预报装置的需求。

本发明采用如下技术方案：

一种搭载式电法超前地质预报装置，其改进之处在于：包括搭载在盾构机上的主电极和屏蔽电极，主电极面向掌子面前方设置，屏蔽电极面向隧道侧向设置，还包括在隧道外与大地相连的回流电极，主电极、屏蔽电极和回流电极均通过导线与盾构机内的采集通讯系统电连接，采集通讯系统则通过网线与上位机通信。

进一步的，在盾构机的刀盘或刀盘附近焊接一个焊点作为主电极连接点。

进一步的，在盾构机的盾体上焊接一个焊点作为屏蔽电极连接点。

进一步的，在隧道外用一根地锚与大地接触作为回流电极连接点。

进一步的，采集通讯系统包括依次电连接在一起的前置放大单元、带通滤波单元、AD转换单元、数字信号处理单元、结果预处理单元和矫正处理单元，主电极、屏蔽电极和回流电极均通过导线与前置放大单元的相应接头电连接，矫正处理单元通过网线与上位机通信。

进一步的，上位机为笔记本电脑。

一种搭载式电法超前地质预报方法，使用上述的装置，其改进之处在于：以盾构机的整个刀盘为主电极向掌子面前方发射不同频率的交变电流；以盾构机的盾体为屏蔽电极向隧道侧向发射不同频率的交变电流；在聚焦作用下，主电极发射的交变电流深入掌子面前方；通过测量不同频率下的视电阻率以及频域激发激化参数，得到视电阻率曲线和百分比频率效应曲线，用于评价掌子面前方岩层的完整性和含水特性。

本发明的有益效果是：

本发明所公开的装置，可便捷搭载于新设计的盾构机、正在施工的盾构机和旧机改造的盾构机，搭载后利用本发明所公开的方法可以实现对掌子面前方不良地质体的提前预报。采集通讯系统可快速实现对主电极信号和屏蔽电极信号的处理，并将预报的结果实时传送给笔记本电脑端。

附图说明

图1是本发明实施例1所公开装置的总体结构示意图；

图2是本发明实施例1所公开装置中采集通讯系统的原理示意框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。