專利名稱：一種在tbm隧洞中安裝地質(zhì)超前預(yù)報檢波器的方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及地質(zhì)超前預(yù)報領(lǐng)域。特別涉及的是在TBM隧道中進(jìn)行地震波超前預(yù)報的領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在交通、水利、能源、礦山等地下工程施工中，經(jīng)常出現(xiàn)實際開挖的地質(zhì)條件與設(shè)計時預(yù)期的地質(zhì)條件千差萬別的情況，因此在隧道施工中進(jìn)行地質(zhì)超前預(yù)報十分必要。特別是在地質(zhì)條件復(fù)雜地段和采用TBM現(xiàn)代施工技術(shù)的情況下，地質(zhì)超前預(yù)報工作更顯得尤為重要。就一般的地質(zhì)超前預(yù)報技術(shù)而言，目前有超前鉆探法、雷達(dá)法和地震法。超前鉆探法是掌子面安放水平鉆機(jī)進(jìn)行水平鉆進(jìn)，根據(jù)鉆孔資料來推斷前方的地質(zhì)情況。該方法預(yù)報結(jié)果比較直觀，精度高，但是費時、費力、預(yù)報距離短。地質(zhì)雷達(dá)法是以介質(zhì)的電磁特性為基礎(chǔ)，研究不同頻率的電磁波經(jīng)介質(zhì)反射、透射、吸收后的能量衰減、頻散作用和實踐等參數(shù)的變化規(guī)律，對斷層、陷落柱、老窯等含水體探測效果較好，但是探測距離較短，一般為20 30米，且易受工作面潮濕及周圍機(jī)器的干擾。地震法主要有TSP203、TGP206、TRT、TST等方法。TSP法屬于多波三分量地震探測技術(shù)，炮點和檢波器布置在巷道一側(cè)，為剖面觀測方式，可以檢測出巷道前方80 150米的地質(zhì)情況(趙勇，肖書安，劉志剛。TSP超前地質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)在隧道工程中的應(yīng)用[J]。鐵道建筑技術(shù)，2003年5期18-22)。TGP的觀測方式與處理軟件基本模仿TSP技術(shù)，只是偏移成像時，采用縱橫波分別成像(劉云禎。TGP隧道地震波預(yù)報系統(tǒng)與技術(shù)[J]。物探與化探，2009年4月，Vol. 33，No. 2 :170-177)。TRT方法是將檢波器和炮點布置在隧道兩側(cè)和掌子面上，為空間觀測方式，預(yù)報距離可達(dá)100 150米。但是該技術(shù)沒有波速分析功能，波速采用直達(dá)波速。TST方法是將檢波器布置在隧道兩側(cè)，且可以利用方向濾波技術(shù)提取前方回波，并且能準(zhǔn)確確定圍巖波速(趙永貴，國內(nèi)外隧道超前預(yù)報技術(shù)評析與推介[J]。地球物理學(xué)進(jìn)展，2007年8月，Vol. 22，No. 4 :1344-1352)。由于TST等地震波方法預(yù)報距離遠(yuǎn)，結(jié)果準(zhǔn)確，在一般鉆爆法施工中廣為使用。但是在TBM隧洞施工中面臨著很多問題，首當(dāng)其沖的問題是如何安裝檢波器。TBM施工的隧洞一般采取管片作為襯砌支護(hù)結(jié)構(gòu)。管片是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。幾塊管片通過螺栓在一起形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)，環(huán)與環(huán)相連，形成隧洞的襯砌。管片是隧洞的最外層屏障，承擔(dān)著抵抗土層壓力、地下水壓力以及一些特殊荷載的作用，因此對管片要求具有一定的強(qiáng)度和密封性。地震波法地質(zhì)超前預(yù)報依靠檢波器與圍巖的耦合作用來接收并記錄圍巖中的地震波。為了有效避免聲波、面波及圍巖爆破松動圈的影響，一般需在隧洞側(cè)壁上打孔，將檢波器安裝在孔中。但在TBM隧洞中，由于對管片的強(qiáng)度和密封性的要求，不能在管片結(jié)構(gòu)上打孔。因此一般認(rèn)為地震波法隧道超前預(yù)報方法在TBM隧洞中無法進(jìn)行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是在TBM隧洞中安裝地質(zhì)超前預(yù)報檢波器的方法。
本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題，提供了一種在TBM隧洞中安裝地質(zhì)超前預(yù)報檢波器的方法，步驟包括步驟I :利用風(fēng)鉆等鉆孔設(shè)備，從TBM隧洞管片上的灌漿孔中，穿過管片以及管片后面的回填層，在圍巖中鉆孔制作出檢波器安裝孔；步驟2 :采用所述耦合劑安裝裝置，將耦合劑送入所述檢波器安裝孔孔底；步驟3 :采用所述檢波器安裝裝置，將檢波器送入耦合劑中。本發(fā)明為實現(xiàn)上述方法，提供的裝置包括耦合劑安裝裝置和檢波器安裝裝置。所述耦合劑安裝裝置采用活塞式原理，由所述耦合劑套筒和所述耦合劑活塞組成。所述耦合劑套筒采用圓筒式結(jié)構(gòu)，圓筒直徑小于所述檢波器安裝孔直徑。將圓筒前端筒壁部分切掉，以方便耦合劑的裝載和卸載。所述耦合劑套筒采用3段式螺紋連接。所述 耦合劑活塞采用桿式結(jié)構(gòu)，桿直徑略小于所述耦合劑套筒，可穿入所述耦合劑套筒將耦合劑推出所述耦合劑套筒實現(xiàn)耦合劑卸載。所述耦合劑活塞采用3段式螺紋連接結(jié)構(gòu)。所述檢波器安裝裝置能夠夾持、分離檢波器，并以實現(xiàn)檢波器方向定位，可現(xiàn)場組裝。所述檢波器安裝裝置由檢波器送桿和檢波器推桿組成。所述檢波器送桿采用通槽圓筒式結(jié)構(gòu)。圓筒直徑略小于檢波器直徑。將圓筒筒壁切掉一定寬度形成通槽。圓筒前端可夾持檢波器，并且通槽與檢波器要求方向一致。檢波器送桿采用2段式螺紋連接結(jié)構(gòu)。所述檢波器推桿采用桿式結(jié)構(gòu)，桿的直徑遠(yuǎn)小于檢波器直徑，以便使所述檢波器推桿穿入所述檢波器送桿中將檢波器推出。所述檢波器推桿采用3段式螺紋連接結(jié)構(gòu)。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。進(jìn)一步，步驟I中，從TBM隧洞管片上的灌漿孔中鉆孔，鉆孔穿過管片以及管片后面的回填層進(jìn)入圍巖中。進(jìn)一步，步驟2中，采用所述耦合劑安裝裝置，將耦合劑送入所述檢波器安裝孔孔
。進(jìn)一步，步驟3中，采用所述檢波器安裝裝置，將檢波器送入耦合劑中。進(jìn)一步，所述耦合劑安裝裝置能夠裝載、卸載耦合劑，并可現(xiàn)場組裝。所述耦合劑安裝裝置采用活塞式原理，由所述耦合劑套筒和所述耦合劑活塞組成。所述耦合劑套筒采用圓筒式結(jié)構(gòu)，圓筒直徑小于所述檢波器安裝孔直徑。將圓筒前端筒壁部分切掉，以方便耦合劑的裝載和卸載。所述耦合劑套筒采用3段式螺紋連接。所述耦合劑活塞采用桿式結(jié)構(gòu)，桿直徑略小于所述耦合劑套筒，可穿入所述耦合劑套筒將耦合劑推出所述耦合劑套筒實現(xiàn)耦合劑卸載。所述耦合劑活塞采用3段式螺紋連接結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步，所述檢波器安裝裝置能夠夾持、分離檢波器，并以實現(xiàn)檢波器方向定位，可現(xiàn)場組裝。所述檢波器安裝裝置由檢波器送桿和檢波器推桿組成。所述檢波器送桿采用通槽圓筒式結(jié)構(gòu)。圓筒直徑略小于檢波器直徑。將圓筒筒壁切掉一定寬度形成通槽。圓筒前端可夾持檢波器，并且通槽與檢波器要求方向一致。檢波器送桿采用2段式螺紋連接結(jié)構(gòu)。所述檢波器推桿采用桿式結(jié)構(gòu)，桿的直徑遠(yuǎn)小于檢波器直徑，以便使所述檢波器推桿穿入所述檢波器送桿中將檢波器推出。所述檢波器推桿采用3段式螺紋連接結(jié)構(gòu)。


圖I是本發(fā)明在TBM隧洞中安裝地質(zhì)超前預(yù)報檢波器方法的流程圖2是本發(fā)明所述檢波器安裝孔位置示意圖；圖3是本發(fā)明所述耦合劑裝置結(jié)構(gòu)縱剖面示意圖；圖4是本發(fā)明所述檢波器裝置結(jié)構(gòu)縱剖面示意圖；圖5為本發(fā)明所述檢波器裝置結(jié)構(gòu)橫剖面示意圖。附圖中，各標(biāo)號所代表的部件列表如下I、管片，2、管片灌漿孔，3、回填層，4、圍巖，5、檢波器安裝孔，6、耦合劑套筒1，7、耦合劑套筒2，8、耦合劑套筒3，9、耦合劑活塞1，10、耦合劑活塞2，11、耦合劑活塞3，12、檢波器送桿I，13、檢波器送桿2,14、檢波器推桿1,15、檢波器推桿2,16、檢波器推桿3。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。如附圖I所示，本發(fā)明的在TBM施工隧洞中安裝地質(zhì)超前預(yù)報檢波器的步驟如下步驟I :如附圖2所示，利用風(fēng)鉆等鉆孔設(shè)備，從TBM隧洞管片I上的灌漿孔2中，穿過管片I以及管片后面的回填層3，在圍巖4中鉆孔制作出檢波器安裝孔5。步驟2 :如附圖3所示，將耦合劑套筒后段6、耦合劑套筒中段7、耦合劑套筒前段8組裝在一起。將耦合劑活塞桿后段9、耦合劑活塞桿前段10、耦合劑活塞11連接在一起，并插入耦合劑套筒中。將耦合劑置于耦合劑套筒前段8中，并將所述耦合劑安裝裝置送入所述檢波器安裝孔5孔底。推動耦合劑活塞桿，并抽出耦合劑套筒，將耦合劑放入孔底；步驟3 :如附圖4所示，將檢波器送桿后段12和檢波器送桿前段13連接在一起。將檢波器推桿后段14、檢波器推桿15和檢波器推桿16連接在一起。將檢波器夾持在檢波器送桿15的前部，并使檢波器方向?qū)?zhǔn)檢波器送桿的定位槽。將檢波器送入檢波器安裝孔5并插入耦合劑中。使檢波器推桿前部16頂住檢波器后段，同時將檢波器送桿拔出。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.ー種在TBM施工隧洞中安裝地質(zhì)超前預(yù)報檢波器的方法，步驟包括 步驟I :利用風(fēng)鉆等鉆孔設(shè)備，從TBM隧洞管片上的灌漿孔中，穿過管片以及管片后面的回填層，在圍巖中鉆孔制作出所述檢波器安裝孔； 步驟2 :采用所述耦合劑安裝裝置，將耦合劑送入所述檢波器安裝孔孔底； 步驟3 :采用所述檢波器安裝裝置，將檢波器送入耦合劑中。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述方法，其特征在于 步驟I中，所述檢波器安裝孔位于TBM隧洞管片上的灌漿孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述方法，其特征在于 步驟I中，所述檢波器安裝孔穿過管片襯砌結(jié)構(gòu)，以及襯砌結(jié)構(gòu)的回填層，并且進(jìn)入圍·山ο
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述方法，其特征在于 步驟2所述耦合劑安裝裝置能夠裝載、卸載耦合剤，并可現(xiàn)場組裝。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述，其特征在干 權(quán)利要求4所述耦合劑安裝裝置采用活塞式原理，由所述耦合劑套筒和所述耦合劑活塞組成。
6.根據(jù)權(quán)利5要求，其特征在于 所述耦合劑套筒采用圓筒式結(jié)構(gòu)，圓筒直徑小于所述檢波器安裝孔直徑。將圓筒前端筒壁部分切棹，以方便耦合劑的裝載和卸載。圓筒采用3段式螺紋連接。
7.根據(jù)權(quán)利5要求，其特征在于 所述耦合劑活塞采用桿式結(jié)構(gòu)，桿直徑略小于所述耦合劑套筒，可穿入所述耦合劑套筒將耦合劑推出所述耦合劑套筒實現(xiàn)耦合劑卸載。所述耦合劑活塞采用3段式螺紋連接結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述方法，其特征在于 步驟3所述檢波器安裝裝置能夠夾持、分離檢波器，并可以實現(xiàn)檢波器方向定位，可現(xiàn)場組裝；
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述，其特征在于 權(quán)利要求6所述檢波器安裝裝置由所述檢波器送桿和所述檢波器推桿組成。
10.根據(jù)權(quán)利9要求，其特征在于 權(quán)利要求7所述檢波器送桿采用通槽圓筒式結(jié)構(gòu)。圓筒直徑略小于檢波器直徑。將圓筒筒壁切掉一定寬度形成通槽。圓筒前端可夾持檢波器，并且通槽與檢波器要求方向一致。所述檢波器送桿采用2段式螺紋連接結(jié)構(gòu)。
11.根據(jù)權(quán)利9要求，其特征在于 權(quán)利要求7所述檢波器推桿采用桿式結(jié)構(gòu)，桿的直徑遠(yuǎn)小于所述檢波器送桿的直徑，以便使所述檢波器推桿穿入所述檢波器送桿中將檢波器推出。所述檢波器推桿采用3段式螺紋連接結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種在TBM施工隧洞中安裝地質(zhì)超前預(yù)報檢波器的方法和裝置。首先利用TBM隧洞管片襯砌結(jié)構(gòu)中的灌漿孔，采用風(fēng)鉆等鉆孔設(shè)備在灌漿孔中打安裝孔，使該安裝孔透過回填層進(jìn)入圍巖。然后用本發(fā)明的耦合劑安裝裝置將耦合劑送入孔底，最后本發(fā)明的檢波器安裝裝置將檢波器送入耦合劑中。本發(fā)明針對TBM施工隧洞地質(zhì)超前預(yù)報中安裝檢波器的難題，利用灌漿孔打安裝孔以避免破壞管片，采用耦合劑安裝裝置使耦合劑的安裝簡便高效，采用檢波器安裝裝置實現(xiàn)了檢波器的快速安裝，并且方向定位準(zhǔn)確。本發(fā)明使得在TBM施工隧洞中可以進(jìn)行地震波法地質(zhì)超前預(yù)報，并且高效快速。
文檔編號G01V1/20GK102681008SQ20111005434
公開日2012年9月19日 申請日期2011年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月8日
發(fā)明者伍法權(quán), 蔣輝 申請人:中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所