本實(shí)用新型涉及一種適用于臺階法施工中核磁共振超前預(yù)報(bào)的發(fā)射線圈及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，越來越多的大埋深特長隧道開始出現(xiàn)，因施工風(fēng)險(xiǎn)的不可預(yù)見性，經(jīng)常會出現(xiàn)各種各樣的地質(zhì)災(zāi)害，而隧道中的突水突泥便是主要的一類。

針對隧道中可能存在的地質(zhì)災(zāi)害，超前地質(zhì)預(yù)報(bào)是行之有效的預(yù)報(bào)方法，經(jīng)過多年的發(fā)展，在一些方面，例如地質(zhì)調(diào)查法和地震波法方面已經(jīng)有了大量的工程經(jīng)驗(yàn)，能夠?qū)λ淼勒谱用媲胺降母鞣N不良地質(zhì)體經(jīng)行定性的判斷和預(yù)報(bào)，但是如何定量的探測隧道前方的含水體，卻一直是一個急需解決的科學(xué)難題，而核磁共振方法的引入，卻能很好的解決這個問題。

要在隧道中實(shí)現(xiàn)核磁共振方法的超前預(yù)報(bào)，首要問題就是發(fā)射線圈在掌子面的布置問題，使用核磁共振方法對隧道進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報(bào)時，為了保證發(fā)射、接收信號的質(zhì)量，需將發(fā)射裝置整體緊貼掌子面上并且保證線圈的幾何形狀。為了隧道安全快速的施工，部分隧道開挖時選擇的施工工藝為臺階法開挖，若按常規(guī)方法在隧道的下臺階布設(shè)，邊墻上固定傳統(tǒng)發(fā)射線圈時，傳統(tǒng)發(fā)射線圈的幾何形狀幾乎無法保證，而且上臺階處，發(fā)射線圈前方為臨空，且距離掌子面較遠(yuǎn)，對信號的采集及后期處理都帶來巨大的影響，如何在臺階法開挖的隧道中實(shí)現(xiàn)發(fā)射線圈的標(biāo)準(zhǔn)布置，保證核磁共振方法探測的精度和深度，是亟待解決的一個技術(shù)難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種適用于臺階法施工中核磁共振超前預(yù)報(bào)的發(fā)射線圈及系統(tǒng)，在隧道臺階法的施工條件下，在多種隧道斷面形式下，本實(shí)用新型在保證原有發(fā)射線圈的功能下，采用米字型布設(shè)的方式將電纜內(nèi)置于高強(qiáng)度樹脂材料中，制成功能不同的連接桿，采用分段組合的形式，可以將線圈布置在上臺階的掌子面上且能完美的保證線圈的幾何形狀，有效的實(shí)現(xiàn)了發(fā)射線圈的標(biāo)準(zhǔn)布設(shè)。本實(shí)用新型解決了隧道臺階法施工中，使用核磁共振法進(jìn)行超前探測時，在隧道掌子面無法掛設(shè)核磁共振發(fā)射線圈或者掛設(shè)線圈不規(guī)整的困難。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用下述技術(shù)方案：

適用于臺階法施工中核磁共振超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的發(fā)射線圈，包括由至少一個直連接桿和至少一個彎頭連接桿交錯設(shè)置連接構(gòu)成的發(fā)射線圈體，所述直連接桿和彎頭連接桿之間連接至少一個支撐連接桿，相鄰連接桿之間承插連接；所述發(fā)射線圈體相對側(cè)的支撐連接桿之間通過支撐桿連接，所述發(fā)射線圈體的一個直連接桿與外接電纜連接。整個發(fā)射線圈由各連接桿交錯設(shè)置連接構(gòu)成，在框式結(jié)構(gòu)的支撐連接桿之間設(shè)置支撐桿，保證了發(fā)射線圈的穩(wěn)定，在臺階法的施工條件下，依據(jù)上臺階掌子面的開挖尺寸，使用上述的具有多種功能的連接桿組合成合適的發(fā)射線圈，同時將其直立的置于上臺階掌子面，可以有效的實(shí)現(xiàn)發(fā)射線圈的布設(shè)。相鄰連接桿之間承插連接，使發(fā)射線圈便于拆卸，方便組裝，容易攜帶，在隧道等復(fù)雜環(huán)境中操作簡單。

所述直連接桿、彎頭連接桿和支撐連接桿內(nèi)均置有多根電纜，相鄰連接桿之間的電纜相互連接；電纜置于連接桿內(nèi)部，連接桿對內(nèi)部的電纜起到保護(hù)作用，將相鄰連接桿的電纜連接起來，使整體形成回路。

優(yōu)選的，多根所述電纜位于以連接桿中心為圓心的同一圓環(huán)上，多根電纜沿連接桿中心呈米字形排布，使多根電纜的等效的形心位于連接桿的圓心，便于后續(xù)的數(shù)據(jù)處理。

優(yōu)選的，所述直連接桿和支撐連接桿均為中空結(jié)構(gòu)；將各連接桿均設(shè)置成中空結(jié)構(gòu)，有利于減輕發(fā)射線圈整體自重。

優(yōu)選的，所述直連接桿、彎頭連接桿和支撐連接桿兩側(cè)均設(shè)置連接接頭；相鄰連接桿之間通過連接接頭連接，使發(fā)射線圈的組裝更加簡易方便，便于在隧道這種復(fù)雜環(huán)境下進(jìn)行操作。

優(yōu)選的，所述彎頭連接桿的桿身設(shè)有轉(zhuǎn)角，彎頭連接桿在轉(zhuǎn)角處配置加強(qiáng)筋；通過在彎頭連接桿的轉(zhuǎn)角處設(shè)置加強(qiáng)筋，增強(qiáng)彎頭連接桿的強(qiáng)度，進(jìn)而使整體發(fā)射線圈的強(qiáng)度提高。

所述支撐連接桿中部設(shè)有與支撐桿配合的插孔，所述支撐桿端部設(shè)置與插孔配合的承插接頭；將支撐連接桿和支撐桿之間通過插孔和承插接頭連接，可以快速方便的將支撐連接桿和支撐桿連接起來。

優(yōu)選的，與外接電纜連接的直連接桿中部設(shè)有引線接頭，所述引線接頭將直連接桿內(nèi)的一根電纜和外接電纜連接起來；在與外接電纜連接的直連接桿處設(shè)置引線接頭，通過引線接頭將該直連接桿內(nèi)部的一根電纜和外接電纜連接，保證無需其他操作即可實(shí)現(xiàn)發(fā)射線圈的內(nèi)部電纜與探測儀器的連接。

所述外接電纜端部連接有高壓接頭；外接電纜端部設(shè)置高壓接頭，高壓接頭與核磁共振儀器連接即可進(jìn)行探測。

優(yōu)選的，與外接電纜連接的直連接桿內(nèi)的多根電纜在兩側(cè)的連接接頭之間錯位連接，將桿內(nèi)所有電纜錯位連接，整個發(fā)射線圈的電纜可以形成一個單一的回路，可以將整個發(fā)射線圈框架連接構(gòu)成回路。

一種核磁共振超前地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)，包括核磁共振儀，所述核磁共振儀與發(fā)射線圈的外接電纜連接。

適用于臺階法施工中核磁共振超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的發(fā)射線圈的制作方法，包括以下步驟：

步驟1：制作發(fā)射線圈的各連接桿；

步驟2：將其中一直連接桿內(nèi)部的電纜錯位連接，并在該直連接桿中部將其內(nèi)部一根電纜截?cái)?，并將截?cái)嗟膬呻娎|斷頭與引線接頭連接，引線接頭使兩電纜斷頭與外接電纜連接；

步驟3：將各連接桿承插連接起來組成發(fā)射線圈體，將設(shè)定的支撐連接桿之間通過支撐桿連接成一體，完成制作。

本實(shí)用新型的工作原理為：

使用核磁共振方法對隧道進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報(bào)時，為了保證發(fā)射、接收信號的質(zhì)量，需將發(fā)射裝置整體緊貼掌子面上并且保證線圈的幾何形狀。在隧道臺階法的施工條件下，在多種隧道斷面形式下，本實(shí)用新型在保證原有發(fā)射線圈的功能下，采用米字型布設(shè)的方式將電纜內(nèi)置于高強(qiáng)度樹脂材料中，制成具有多種功能的連接桿，采用分段組合的形式，依據(jù)隧道上臺階掌子面的開挖尺寸，使用具有多種功能的連接桿組合發(fā)射線圈，可以將線圈布置在上臺階的掌子面上且能完美的保證線圈的幾何形狀，有效的實(shí)現(xiàn)了發(fā)射線圈的標(biāo)準(zhǔn)布設(shè)。保證了核磁共振方法探測的精度和深度。

本實(shí)用新型的有益效果為：

本實(shí)用新型發(fā)射線圈采用組合式結(jié)構(gòu)，利用該結(jié)構(gòu)攜帶方便，易于組合，適用性廣的特點(diǎn)，在隧道臺階法施工的情況下，保證了核磁共振法操作時發(fā)射線圈的標(biāo)準(zhǔn)布設(shè)。

本實(shí)用新型發(fā)射線圈的直連接桿和彎頭連接桿完成了整個線圈的連接，支撐連接桿和支撐桿的設(shè)置保證了線圈的穩(wěn)定，在其中直連接桿上連接外接電纜實(shí)現(xiàn)了整個線路的發(fā)射線圈通路和外接。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的6m×6m發(fā)射線圈整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型的3m×3m發(fā)射線圈整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型直連接桿的示意圖；

圖4為本實(shí)用新型連接桿內(nèi)電纜的布設(shè)示意圖；

圖5為本實(shí)用新型支撐連接桿的示意圖；

圖6為本實(shí)用新型彎頭連接桿的示意圖；

圖7為本實(shí)用新型外伸連接桿的示意圖；

圖8為本實(shí)用新型支撐桿的示意圖；

圖中，1-普通連接桿，2-支撐連接桿，3-彎頭連接桿，4-外伸連接桿，5-支撐桿；11-插口，12-承口，13-圓形孔洞，21-內(nèi)置電纜，22-插槽型接口，31-轉(zhuǎn)角，32-加強(qiáng)筋，41-外接電纜，42-內(nèi)置電纜，51-支撐桿接頭，52-桿體。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。

需要說明的是，在不沖突的情況下，本實(shí)用新型中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合，下面將參考圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本實(shí)用新型。為了方便敘述，下文中如果出現(xiàn)“上”、“下”、“左”“右”字樣，僅表示與附圖本身的上、下、左、右方向一致，并不對結(jié)構(gòu)起限定作用。

實(shí)施例1：

如圖1-8所示，一種用于隧道臺階法施工中核磁共振法超前預(yù)報(bào)的發(fā)射線圈，包括由至少一個直連接桿和至少一個彎頭連接桿3交錯設(shè)置連接構(gòu)成的發(fā)射線圈體，直連接桿和彎頭連接桿3之間連接至少一個支撐連接桿2，相鄰連接桿之間承插連接；發(fā)射線圈體相對側(cè)的支撐連接桿2之間通過支撐桿5連接。本實(shí)施例中發(fā)射線圈體為框式結(jié)構(gòu)，發(fā)射線圈體一側(cè)的直連接桿為外伸連接桿4，另一側(cè)的直連接桿為普通連接桿1，外伸連接桿4與外接電纜41連接。

普通連接桿1、支撐連接桿2、彎頭連接桿3和外接連接桿4內(nèi)均含有內(nèi)置的多根電纜，如圖4所示，多根電纜位于以連接桿中心為圓心的同一圓環(huán)上，多根電纜沿連接桿中心呈米字形排布。

如圖3所示，普通連接桿1，長度為1m，內(nèi)部設(shè)置八根呈米字形環(huán)形分布的內(nèi)置電纜，普通連接桿1為中空結(jié)構(gòu)，中部具有圓形孔洞13，普通連接桿1兩側(cè)均設(shè)置連接接頭，連接接頭在其左側(cè)為3cm插口11，右側(cè)為3cm承口12。

如圖5所示，支撐連接桿2，長度為1m，內(nèi)部設(shè)置八根呈米字形分布的內(nèi)置電纜21，支撐連接桿2為中空結(jié)構(gòu)，中部具有圓形孔洞，支撐連接桿2兩側(cè)均設(shè)置連接接頭，連接接頭在其左側(cè)為3cm插口，右側(cè)為3cm承口，支撐連接桿2縱向中心部位設(shè)有與支撐連接桿2配套的插槽型接口22。

如圖6所示，彎頭連接桿3，內(nèi)部設(shè)置八根呈米字形分布的內(nèi)置電纜，彎頭連接桿3中心實(shí)心，接口端長為1.5m，彎頭連接桿3兩側(cè)均設(shè)置連接接頭，連接接頭在其一側(cè)為3cm插口，另一側(cè)為3cm承口，轉(zhuǎn)角90°，轉(zhuǎn)角31中心半徑為0.1m，轉(zhuǎn)彎處配有加強(qiáng)筋32。

如圖7所示，外接連接桿4，長度為1m，內(nèi)部設(shè)置八根呈米字形分布的內(nèi)置電纜42，內(nèi)置電纜42錯位相接以將整個框架構(gòu)成回路。桿中心圓形空洞，左邊3cm外接接頭(11)，右邊為3cm內(nèi)接承口(12)；外接連接桿4在中部將一個電纜中部截開并配置引線接頭，同時將電纜向外引出與外接電纜41連接，并配有高壓接頭。

內(nèi)置電纜42錯位相接是指，外接連接桿4兩端的連接接頭之間的呈米字形的8根電纜一一錯開連接，即若將外接連接桿4連接接頭處與8根電纜連通的位置分別定義為1號-8號，則外接連接桿4一端的連接接頭的1號位置的電纜與另一端連接接頭的2號位置的電纜連接，一端連接接頭的2號位置的電纜與另一端連接接頭的3號位置的電纜連接，依次類推，使整體線圈電纜連接成一個閉合回路，也可以采用其他方式錯位相接(如1號位置電纜與3號位置電纜連接，依次類推，或1號位置電纜與4號位置或5號位置或其他電纜連接，依次類推)，只要保證可以連接成一個閉合回路即可。若不進(jìn)行錯位連接，線纜正常相接，八個電纜都是一個單獨(dú)的閉合回路，無法形成整體通路。

各連接桿均由高強(qiáng)度樹脂材料制成，截面形狀一般為正方形，連接桿的中心為圓形孔洞，直徑為正方形邊長的一半，正方形邊長為電纜直徑的4倍，連接桿具有較大的剛度。連接桿的插口和承口由低電阻率材料制成。

如圖8所示，支撐桿5，包括桿體52，桿體52端部設(shè)置支撐桿接頭51，整體為板型螺栓連接，相鄰支撐桿5之間通過螺栓連接。

適用于臺階法施工中核磁共振超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的發(fā)射線圈的制作過程，包括以下步驟：

步驟1：制作發(fā)射線圈的各連接桿；

步驟2：在外接連接桿4中部將其內(nèi)部一電纜截?cái)?，并將截?cái)嗟膬呻娎|斷頭與引線接頭連接，引線接頭使兩電纜斷頭與外接電纜41連接；

步驟3：將各連接桿承插連接起來組成框式結(jié)構(gòu)，將設(shè)定的支撐連接桿2之間通過支撐桿5連接成一體，完成制作。

可依據(jù)臺階法施工工序添加各桿的數(shù)量組合為3m×6m、6m×6m兩種矩形發(fā)射線圈，圖1為6m×6m的發(fā)射線圈，圖2為3m×3m的發(fā)射線圈，其均由含有內(nèi)置電纜的普通連接桿1、支撐連接桿2、彎頭連接桿3和外接連接桿4以及支撐桿5組成，將各連接桿的插口與上一桿的承口依次相接連接，組成框式結(jié)構(gòu)，框式結(jié)構(gòu)中部在支撐連接桿2之間配以支撐桿5，組合后，置于隧道掌子面后通過外接電纜41與核磁共振儀器連接。

本實(shí)用新型采用組裝式結(jié)構(gòu)，為核磁共振發(fā)射線圈，具有適應(yīng)性廣，便于攜帶，易于組裝，方便維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。其中普通連接桿和彎頭連接桿完成了整個線圈的連接，支撐連接桿和支撐桿保證了線圈的穩(wěn)定，外接連接桿實(shí)現(xiàn)了整個線路的通路和外接。

實(shí)施例2：

一種核磁共振超前地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)，包括核磁共振儀，核磁共振儀與實(shí)施例1的發(fā)射線圈的外接電纜41連接。

上述雖然結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但并非對本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本實(shí)用新型的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍以內(nèi)。