专利名称：Tbm法施工中利用震动信号超前地质预报的装置及使用方法
技术领域：
本发明涉及ー种信号识别技术，具体地说是ー种TBM法施工中利用震动信号超前地质预报的装置及使用方法。
背景技术：
我国水利水电、交通领域中有大量隧道工程，隧道工程地质灾害是制约隧道施工的关键因素，往往由于隧道前方地质情况不明，经常出现无法预料的地质灾害，如突水、突泥、坍塌、岩爆和有害气体等。灾害一旦发生，轻则冲毁机具，淹没隧道，正常施工被迫中断；重则造成重大人员伤亡，产生巨大的经济损失，甚至有些地下工程会因此被迫停建或改线。TBM (Tunnel Boring Machine)隧道掘进机,是利用回转刀具开挖，同时破碎洞内围岩及掘进，形成整个隧道断面的ー种新型、先进的隧道施工机械；相对于目前常用的方法，TBM集钻、掘进、支护于一体，使用电子、信息、遥测、遥控等高新技术对全部作业进行制导和监控，使掘进过程始終处于最佳状态。在国际上，现已广泛应用于水利水电、矿山开采、交通、市政、国防等工程中。目前，国内使用TBM的工程越来越多，但是在使用TBM掘进时，对于掌子面前方的地质情况无法及时预测，存在着重大的安全隐患。

发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种发射与接收信号好、探測精度高、抗干扰、測量方便、可伸縮、测量耦合精度高的TBM法施工中利用震动信号超前地质预报的装置及使用方法。为实现上述目的，本发明采用下述技术方案ー种TBM法施工中利用震动信号超前地质预报的装置，包括TBM刀盘，所述TBM刀盘上沿径向设有若干组滚刀片，沿其中ー组滚刀片的ー侧间隔设有激震器伸縮槽和检波器伸缩槽，激震器伸縮槽和检波器伸缩槽中分别对应的设有激震器和检波器；检波器通过信号传输线与数据处理終端相连。所述激震器伸縮槽至少有五个。所述检波器伸縮槽至少有六个。所述激震器为锤击式震源发生器，其由震杆和震源激发头连接组成，通过击打震杆将震动信号传输给震动激发头，再由震动激发头将震动信号传播到前方岩体中。所述检波器前端设有检波器黄油土层，后端设有信号传输线，检波器通过检波器黄油土层与前方岩体耦合，当检波器接收到反射波吋，通过信号传输线将反射波信号传输到数据处理終端。所述激震器伸縮槽和检波器伸缩槽均能够伸縮。ー种TBM法施工中利用震动信号超前地质预报的装置的使用方法，步骤如下I)先将装有激震器的激震器伸缩槽伸出，直至与前方岩体紧密相接，作为震源；
2)再将装有检波器的检波器伸缩槽一端涂抹黄油，同样将其伸出直至与前方岩体紧密相接，用于接收反射波；
3)然后逐一击打激震器，将震动信号传输给震动激发头，再由震动激发头将震动信号传播到前方岩体中；同时通过检波器接收反射波，通过信号传输线将反射波信号传输到数据处理終端，然后对信号进行分析，从而判断前方地质情況。本发明有益效果是，本发明具有结构简单、探測精度高、抗干扰、測量方便、可伸縮、测量耦合精度高等优点。


图I是本发明结构示意图；图2是激振器结构示意图；图3是检波器结构示意图；其中，I.激震器，2.检波器，3.检波器黄油土层，4.激震器伸缩槽，5.检波器伸縮槽，6.滚刀片，7. TBM刀盘，8.信号传输线，9.震杆，10.震动激发头。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进ー步说明。如图I-图3所示，TBM法施工中利用震动信号超前地质预报的装置，包括激震器
I、检波器2、激震器伸缩槽4、检波器伸缩槽5和TBM刀盘7，激震器伸缩槽4和检波器伸缩槽5交错设置于TBM刀盘7上的滚刀片6 —侧，可伸縮，分别用于放置激震器I和检波器2。所述激震器I为锤击式震源发生器，通过击打震杆9将震动信号传输给震动激发头10，再由震动激发头10将震动信号传播到前方岩体中。所述检波器2前端设有检波器黄油土层3，后端设有信号传输线8，检波器2通过检波器黄油土层3与前方岩体耦合，当检波器2接收到反射波时，通过信号传输线8将反射波信号传输到数据处理終端。如图I所示，本发明在TBM刀盘7上一共设有五个激震器伸缩槽4和六个检波器伸缩槽5，交错排列在滚刀片6的ー侧。测量时，先将装有激震器I的激震器伸缩槽4伸出，直至与前方岩体紧密相接，作为震源；再将装有检波器2的检波器伸缩槽5—端涂抹黄油形成检波器黄油土层3，同样将其伸出直至与前方岩体紧密相接，用于接收反射波；然后逐一击打激震器I，将震动イ目号传输给震动激发头10，再由震动激发头10将震动信号传播到前方岩体中；同时通过检波器2接收反射波，通过信号传输线8将反射波信号传输到数据处理終端，然后对信号进行分析，从而判断前方地质情況。上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式
进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
权利要求
1.ー种TBM法施工中利用震动信号超前地质预报的装置，其特征是，包括TBM刀盘，所述TBM刀盘上沿径向设有若干组滚刀片，沿其中ー组滚刀片的ー侧间隔设有激震器伸缩槽和检波器伸缩槽，激震器伸縮槽和检波器伸缩槽中分别对应的设有激震器和检波器；检波器通过信号传输线与数据处理終端相连。
2.如权利要求I所述的装置，其特征是，所述激震器伸縮槽至少有五个。
3.如权利要求I所述的装置，其特征是，所述激震器为锤击式震源发生器，其由震杆和震源激发头连接组成。
4.如权利要求I所述的装置，其特征是，所述检波器伸縮槽至少有六个。
5.如权利要求I所述的装置，其特征是，所述检波器前端设有检波器黄油土层，后端设有信号传输线。
6.如权利要求I所述的装置，其特征是，所述激震器伸縮槽和检波器伸缩槽均能够伸縮。
7.ー种利用权利要求1-6中任一项所述的装置的使用方法，其特征是，步骤如下 1)先将装有激震器的激震器伸缩槽伸出，直至与前方岩体紧密相接，作为震源； 2)再将装有检波器的检波器伸缩槽一端涂抹ー层黄油，同样将其伸出直至与前方岩体紧密相接，用于接收反射波； 3)然后逐一击打激震器，将震动信号传输给震动激发头，再由震动激发头将震动信号传播到前方岩体中；同时通过检波器接收反射波，通过信号传输线将反射波信号传输到数据处理終端，然后对信号进行分析，从而判断前方地质情況。
全文摘要
本发明公开了一种TBM法施工中利用震动信号超前地质预报的装置，包括TBM刀盘，所述TBM刀盘上沿径向设有若干组滚刀片，沿其中一组滚刀片的一侧间隔设有激震器伸缩槽和检波器伸缩槽，激震器伸缩槽和检波器伸缩槽中分别对应的设有激震器和检波器；检波器通过信号传输线与数据处理终端相连。使用时，将装有激震装置的激震器伸缩槽伸出，直至与前方岩体紧密相接，作为震源，将装有检波器的检波器伸缩槽一端涂抹黄油，同样将其伸出直至与前方岩体紧密相接，用于接收反射波。本发明具有结构简单、探测精度高、抗干扰、测量方便、可伸缩、测量耦合精度高等优点。
文档编号G01V1/00GK102645669SQ20121013922
公开日2012年8月22日 申请日期2012年5月8日 优先权日2012年5月8日
发明者刘斌, 张庆松, 李术才, 李树忱, 田昊, 苏茂鑫, 薛翊国, 邱道宏 申请人:山东大学