一種沖擊錘及硬巖地質(zhì)隧道掘進(jìn)中地質(zhì)勘探系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及隧道掘進(jìn)勘探地質(zhì)系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種沖擊錘及硬巖地質(zhì)隧道掘進(jìn)中地質(zhì)勘探系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的機(jī)械式硬巖隧道掘進(jìn)技術(shù)，由于開挖前方的地質(zhì)不確定性，可能會(huì)遇到斷層或其他異常地質(zhì)的干擾，導(dǎo)致掘進(jìn)機(jī)的掘進(jìn)速率嚴(yán)重下降，甚至需要停機(jī)處理，預(yù)測(cè)開挖前方地質(zhì)狀態(tài)的成本大，而且影響施工工期，繼而影響后續(xù)建筑施工。
[0003]常規(guī)的預(yù)探方法如預(yù)鉆孔法，由鉆進(jìn)速度的變化、鉆孔取芯鑒定、鉆孔沖洗液顏色、氣味、巖粉及遇到的其它情況來(lái)預(yù)報(bào)地質(zhì)的大概情況，而且這種預(yù)探方法只能逐點(diǎn)探測(cè)掘進(jìn)機(jī)刀盤前方的地質(zhì)條件，探測(cè)效率低，在掘進(jìn)機(jī)作業(yè)期間嚴(yán)重降低日掘進(jìn)效率。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]為了克服上述預(yù)探測(cè)系統(tǒng)探測(cè)的距離近、探測(cè)效率低的技術(shù)缺陷，本實(shí)用新型提供一種探測(cè)效率高、不影響掘進(jìn)機(jī)正常施工的沖擊錘及硬巖地質(zhì)隧道掘進(jìn)中地質(zhì)勘探系統(tǒng)。
[0005]為了解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型按以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
[0006]本實(shí)用新型所述沖擊錘，包括底座、設(shè)置在底座上的移動(dòng)支架，所述底座上設(shè)置有導(dǎo)軌，所述移動(dòng)支架上設(shè)置有在所述導(dǎo)軌上滑動(dòng)的滑塊；所述移動(dòng)支架上還設(shè)置有沖擊錘頭，還包括用于驅(qū)動(dòng)所述移動(dòng)支架沿所述導(dǎo)軌滑移，使得所述沖擊錘頭撞擊隧道壁巖體的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)。
[0007]進(jìn)一步地，所述沖擊錘頭內(nèi)設(shè)置有沖擊氣缸，所述沖擊氣缸包括缸筒、設(shè)置在缸筒內(nèi)的活塞和用于撞擊所述沖擊錘頭的沖擊頭，所述活塞與所述沖擊頭通過(guò)活塞桿連接；所述移動(dòng)支架上設(shè)置有用于控制所述沖擊氣缸及所述驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的氣缸管路控制閥組。所述沖擊錘頭和沖擊氣缸一體化設(shè)置，沖擊頭和活塞通過(guò)活塞桿連為一體，和活塞同時(shí)運(yùn)動(dòng)。所述活塞在壓縮空氣作用下在缸筒內(nèi)滑動(dòng)，活塞向前快速滑動(dòng)時(shí)帶動(dòng)沖擊頭撞擊沖擊錘頭，使得沖擊錘頭撞擊隧道壁的巖體產(chǎn)生地震波并在隧道巖體中傳播。
[0008]進(jìn)一步地，還包括用于控制所述沖擊錘頭及沖擊氣缸動(dòng)作或停止的PLC控制器，所述PLC控制器與所述氣缸管路控制閥組連接。PLC控制器通過(guò)控制氣缸管路控制閥組的氣路的開關(guān)及正反向來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)沖擊錘頭及沖擊頭動(dòng)作的控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)沖擊錘頭自動(dòng)化控制。
[0009]進(jìn)一步地，所述沖擊錘頭上設(shè)置有用于檢測(cè)所述沖擊頭撞擊沖擊錘頭的光電傳感器，所述光電傳感器與所述PLC控制器連接，以便采集沖擊頭撞擊沖擊錘頭的信號(hào)，過(guò)濾掉其他非沖擊頭撞擊沖擊錘頭而發(fā)生反饋的回音信號(hào)，提高檢測(cè)精度。
[0010]進(jìn)一步地，所述底座上設(shè)置有用于檢測(cè)所述移動(dòng)支架滑移距離的超聲波傳感器，所述超聲波傳感器與所述PLC控制器連接，用于檢測(cè)所述移動(dòng)支架的滑移距離，移動(dòng)支架滑動(dòng)距離過(guò)大會(huì)影響移動(dòng)支架的穩(wěn)定性，從而影響位于其上的沖擊錘頭地震波發(fā)出的有效性，影響后續(xù)的回音信號(hào)的分析。檢測(cè)移動(dòng)支架滑移距離的超聲波傳感器的設(shè)置提高了檢測(cè)的準(zhǔn)確度。
[0011]進(jìn)一步地，所述驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)接近氣缸，接近氣缸的缸筒與底座連接，接近氣缸的活塞桿與移動(dòng)支架連接，或者所述接近氣缸的活塞桿與底座連接，接近氣缸的缸筒與移動(dòng)支架連接。接近氣缸的動(dòng)作由PLC控制器通過(guò)控制氣缸管路控制閥組的氣路的開關(guān)及正反向來(lái)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)接近氣缸的運(yùn)動(dòng)來(lái)移動(dòng)支架，接近氣缸伸出時(shí)讓在移動(dòng)支架上的沖擊錘頭緊靠所要沖擊隧道壁的巖體。
[0012]一種硬巖地質(zhì)隧道掘進(jìn)中地質(zhì)勘探系統(tǒng)，包括沖擊錘、兩個(gè)以上的信號(hào)接收器、上位機(jī)；
[0013]所述沖擊錘撞擊隧道壁產(chǎn)生地震波，所述信號(hào)接收器接收經(jīng)斷層地質(zhì)或其他異常地質(zhì)反饋的回音信號(hào)，并將所述回音信號(hào)反饋至上位機(jī)。
[0014]進(jìn)一步地，為了更好地接收反饋的回音信號(hào)，所述信號(hào)接收器為地震檢波器；所述地震檢波器設(shè)置在所述隧道壁的鉆孔內(nèi)。
[0015]進(jìn)一步地，隧道壁上設(shè)置有兩列用于安裝地震檢波器的鉆孔，每列鉆孔中相鄰兩個(gè)鉆孔的中心距為Sm?12m，通過(guò)分析不同位置的地震檢波器接收到的回聲信號(hào)的時(shí)間差，來(lái)確定反饋回聲信號(hào)的斷層或其他異常地質(zhì)的位置及斷層或其他異常地質(zhì)的地質(zhì)狀況。
[0016]進(jìn)一步地，為了可以連續(xù)勘探隧道前方地質(zhì)狀況，所述沖擊錘設(shè)置在掘進(jìn)機(jī)的撐靴或盾體上，沖擊錘跟隨掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)而前進(jìn)。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0018](I)本實(shí)用新型所述沖擊錘采用沖擊錘頭和沖擊氣缸一體化設(shè)置，沖擊錘頭設(shè)置在沖擊氣缸的前面。接近氣缸可以讓移動(dòng)支架移動(dòng)，移動(dòng)支架使得在其上的沖擊錘頭和隧道壁的巖體緊貼。通過(guò)沖擊氣缸內(nèi)的沖擊頭直接撞擊沖擊錘頭，沖擊錘頭撞擊隧道壁的巖體產(chǎn)生地震波并在隧道巖體中傳播。避免了由于沖擊錘頭不緊貼隧道壁而遠(yuǎn)距離敲擊隧道壁引起隧道巖體滑落的問(wèn)題，也避免了每次敲擊距離不一樣而導(dǎo)致的沖擊地震波能量不一致的問(wèn)題。
[0019](2)本實(shí)用新型所述的硬巖地質(zhì)隧道掘進(jìn)中地質(zhì)勘探系統(tǒng)，通過(guò)撞擊隧道壁產(chǎn)生地震波信號(hào)，地震波信號(hào)通過(guò)巖體傳播，地震波信號(hào)遇到斷層、或其他異常地質(zhì)時(shí)，反饋回音信號(hào)傳回至信號(hào)接收器，信號(hào)接收器將接收到的信號(hào)反饋至上位機(jī)，上位機(jī)分析接收到的回音信號(hào)，確定隧道前方的地質(zhì)狀況，并將分析的地質(zhì)信號(hào)反饋給施工人員。
[0020](3)本實(shí)用新型將沖擊錘設(shè)置在掘進(jìn)機(jī)的撐靴或盾體上，使得沖擊錘跟隨掘進(jìn)機(jī)的前進(jìn)而前進(jìn)，而且在掘進(jìn)機(jī)正常停止掘進(jìn)時(shí)的間隙進(jìn)行預(yù)探測(cè)，不影響掘進(jìn)機(jī)的正常施工，確保施工如期進(jìn)行。
[0021](4)本實(shí)用新型勘測(cè)效率高，勘測(cè)范圍可達(dá)掌子面前方150m，而且不需要逐點(diǎn)探測(cè)，只需要設(shè)置兩個(gè)以上的沖擊錘，設(shè)置多個(gè)信號(hào)接收器即可探測(cè)隧道前方范圍的地質(zhì)狀況，并且信號(hào)接收器拆除后可重復(fù)安裝，循環(huán)使用，節(jié)約成本。
【附圖說(shuō)明】
[0022]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，其中:
[0023]圖1是本實(shí)用新型所述沖擊錘的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2是本實(shí)用新型所述沖擊錘的移動(dòng)支架處于伸出狀態(tài)時(shí)的立體三視圖；
[0025]圖3是本實(shí)用新型所述沖擊錘的主視圖；
[0026]圖4是本實(shí)用新型所述沖擊錘的左視圖；
[0027]圖5是本實(shí)用新型所述沖擊錘的移動(dòng)支架處于伸出狀態(tài)的主視圖；
[0028]圖6是本實(shí)用新型所述沖擊錘的移動(dòng)支架處于伸出狀態(tài)的俯視圖；
[0029]圖7是本實(shí)用新型所述沖擊錘的剖視圖；
[0030]圖8是本實(shí)用新型所述硬巖地質(zhì)隧道掘進(jìn)中地質(zhì)勘探系統(tǒng)的控制原理圖。
[0031]圖中:1_沖擊錘，11-底座，12-導(dǎo)軌，13-滑塊，14-沖擊錘頭，141-保護(hù)蓋板，142-光電傳感器，143-移動(dòng)支架，15-沖擊氣缸，16-接近氣缸，17-開關(guān)控制箱，18-氣缸管路控制閥組，19-控制器接口，191-超聲波傳感器，20-缸筒，21-活塞，22-沖擊頭，2-上位機(jī)，3-PLC控制器，4-氣缸管路控制系統(tǒng)，5-信號(hào)接收器。
【具體實(shí)施方式】
[0032]以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說(shuō)明和解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0033]如圖1?圖8所示，本實(shí)用新型所述沖擊錘I，包括底座11、設(shè)置在底座11上的移動(dòng)支架143、PLC控制器3，所述底座11上設(shè)置有導(dǎo)軌12，所述移動(dòng)支架143上設(shè)置有在所述導(dǎo)軌12滑動(dòng)的滑塊13，所述移動(dòng)支架143上設(shè)置有沖擊錘頭14，所述移動(dòng)支架143上設(shè)置有驅(qū)動(dòng)所述沖擊錘頭14移動(dòng)的接近氣缸16，所述接近氣缸16的缸筒設(shè)置在所述移動(dòng)支架143上，其活塞桿與所述底座11連接，或者所述接近氣缸16的缸筒與所述底座11連接，其活塞桿與移動(dòng)支架143連接。
[0034]所述沖擊錘頭14與所述沖擊氣缸15連接，所述沖擊氣缸15包括缸筒20、設(shè)置在缸筒20內(nèi)的活塞21，以及和活塞21相連的沖擊頭22，沖擊頭22在活塞21