隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)地震波激發(fā)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)技術(shù)領(lǐng)域，具體是指隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)地震波激發(fā)裝置，通過(guò)這種無(wú)損方式激發(fā)地震波，實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道已施工段襯砌無(wú)破壞的前提下進(jìn)行地震波法地質(zhì)超前預(yù)報(bào)，實(shí)現(xiàn)了地震波超前地質(zhì)預(yù)報(bào)過(guò)程自動(dòng)化控制。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)交通建設(shè)事業(yè)的快速發(fā)展，越來(lái)越多的隧道工程需要穿越更為復(fù)雜的地質(zhì)條件，既有圍巖軟弱、節(jié)理裂隙發(fā)育、穩(wěn)定性差、易坍塌的影響；也有穿越巖溶地區(qū)時(shí)，各種巖溶水系統(tǒng)的相互作用，易造成涌突水、突泥等特大災(zāi)害的困惑；還有地鐵穿越市區(qū)建筑物、立交橋等市政設(shè)施、穿越河流與淺埋軟弱人工填土及特殊地層，極易突水、塌方等難題。如何排除險(xiǎn)情、防止坍塌、確保施工安全已成為地下工程發(fā)展丞待解決的重要問(wèn)題。(參見葉英.隧道施工超前地質(zhì)預(yù)報(bào)可靠性研宄[J].鐵道工程學(xué)報(bào)，2013，
(I):66-71.)。因此對(duì)在隧道施工中進(jìn)行隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)是必需的，是隧道施工不可缺的重要工序，是隧道等洞室工程安全施工的指導(dǎo)書。尤其在復(fù)雜地質(zhì)條件下的隧道工程應(yīng)在施工前(及過(guò)程中)進(jìn)行地質(zhì)超前預(yù)報(bào)具有重大意義。通過(guò)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)可以提前發(fā)現(xiàn)隧道開挖過(guò)程中可能遇到的地質(zhì)病害，預(yù)報(bào)可能發(fā)生的事故和險(xiǎn)情，以便及時(shí)采取措施，防患于未然，保證施工安全；同時(shí)也為隧道施工的方法、支護(hù)形式的變更提供依據(jù)，減少施工的盲目性，節(jié)約隧道工程建設(shè)的投資。
[0003]隧道施工超前地質(zhì)預(yù)報(bào)是指對(duì)隧道開挖掌子面前方地質(zhì)變化情況及不良地質(zhì)體的工程性質(zhì)、位置及形狀進(jìn)行探測(cè)、分析解釋及預(yù)報(bào)，并提出工程措施建議。隨著超前預(yù)報(bào)技術(shù)在隧道應(yīng)用中越來(lái)越廣泛，預(yù)報(bào)方法種類也越來(lái)越多，綜合國(guó)內(nèi)外研宄現(xiàn)狀，常見的有地質(zhì)類方法、超前鉆探法、地球物理探測(cè)類等。當(dāng)前，物理探測(cè)技術(shù)因其探測(cè)成本低、時(shí)間短、靈活方便、占用空間資源少等特點(diǎn)，是隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)主要采用的檢測(cè)技術(shù)。地質(zhì)超前預(yù)報(bào)的物探技術(shù)主要有地震波、高密度電、電磁波等多種技術(shù)。在眾多隧道超前預(yù)報(bào)方法中，地震波法隧道超前探測(cè)技術(shù)精度高，探測(cè)距離遠(yuǎn)，技術(shù)方法也相對(duì)比較成熟(參見杜立志.隧道施工地質(zhì)地震波法超前探測(cè)技術(shù)研宄[D].吉林大學(xué)博士學(xué)位論文，2008)。是利用彈性波在均勻介質(zhì)中反射折射基本原理，主要工作內(nèi)容包括在隧道掌子面一側(cè)布置檢波器和有規(guī)律的爆源，對(duì)布置的震源依次進(jìn)行激發(fā)，產(chǎn)生有規(guī)律的地震波，地震波在巖體中傳播，當(dāng)遇到巖體性質(zhì)變化的分界面時(shí)，地震波會(huì)產(chǎn)生不同程度的反射和折射，應(yīng)用布置好的檢波器接收反射回來(lái)的波形圖像，再應(yīng)用配套的專業(yè)分析軟件分析，推斷前方巖層的基本變化。在地震波法隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)中人工地震波的激發(fā)其中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)和技術(shù)，只有恰當(dāng)?shù)募ぐl(fā)方式和激發(fā)能量才能最大程度降低雜波干擾，提高預(yù)報(bào)精度。一般來(lái)講，如TSP技術(shù)等應(yīng)用非常廣泛的地震波地質(zhì)超前預(yù)報(bào)方法中，人工地震波的激發(fā)都是用鉆孔炸藥爆破的方式獲取，雖然這種方法得到的地震波能量大，傳播距離遠(yuǎn)，但是卻存在著操作工序復(fù)雜、破壞性強(qiáng)、聲波發(fā)育嚴(yán)重和存在安全隱患等問(wèn)題，尤其在洞口或弱圍巖地帶應(yīng)用受到很大限制。為了解決這一問(wèn)題，可以采用安全可控的機(jī)械能方式代替炸藥爆破方式激發(fā)地震波，現(xiàn)有的陸地聲納法探測(cè)技術(shù)就是利用了一原理用錘擊法進(jìn)行地震波激發(fā)(參見邱道宏，鐘世航，李術(shù)才等.陸地聲納法在隧道不良地質(zhì)超前預(yù)報(bào)中的應(yīng)用[J].山東大學(xué)學(xué)報(bào):工學(xué)版，2009，(4):17-20.)，而這種錘擊的方式是一種手工操作方式，受人為因素影響大，敲擊能量不能有效控制，導(dǎo)致數(shù)據(jù)離散型大，不利于預(yù)報(bào)分析。
[0004]因此，為了解決地震波法隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)中炸藥爆破方式破壞性強(qiáng)、安全隱患大、聲波發(fā)育明顯的問(wèn)題，機(jī)械能激發(fā)裝置是一種很好的選擇，而為了讓機(jī)械能激發(fā)裝置既能安全可控、操作便捷，又能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制過(guò)程，發(fā)明一種新型的地震波超前預(yù)報(bào)自動(dòng)化裝置是非常有必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]基于上述，為了使得地震波法地質(zhì)超前預(yù)報(bào)既能安全可控、無(wú)破壞性，又能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制過(guò)程，本發(fā)明的目的旨在提供一種隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)地震波激發(fā)裝置，通過(guò)這種無(wú)損方式激發(fā)地震波，實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道已施工段襯砌無(wú)破壞的前提下進(jìn)行地震波法地質(zhì)超前預(yù)報(bào)，并實(shí)現(xiàn)了地震波超前地質(zhì)預(yù)報(bào)過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。
[0006]本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0007]一種隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)地震波激發(fā)裝置，包括機(jī)械能自動(dòng)化激發(fā)裝置，地震波接收裝置兩部分。所述機(jī)械能自動(dòng)化激發(fā)裝置，包括激發(fā)球、彈性擋片、擋片開關(guān)、搖桿、搖桿拉繩、壓力彈簧、保護(hù)筒、手把、滾輪、墊板和觸發(fā)開關(guān)；所述地震波接收系裝置，包括信號(hào)傳輸線、檢波器、地震波采集儀器。保護(hù)筒上部設(shè)有半圓形手把，筒體外壁設(shè)置擋片開關(guān)下側(cè)設(shè)有觸發(fā)開關(guān)，底部有滾輪，滾輪放置在隧道底板的墊板上；觸發(fā)開關(guān)通過(guò)信號(hào)傳輸線連接地震波采集儀器，地震波采集儀器通過(guò)信號(hào)傳輸線與埋于隧道掌子面內(nèi)的檢波器連接；筒體內(nèi)激發(fā)球?yàn)榻饘偾蝮w，頂部連有壓力彈簧，搖桿拉繩通過(guò)壓力彈簧與搖桿連接，激發(fā)球上的凹槽結(jié)構(gòu)卡在內(nèi)壁兩側(cè)設(shè)有的彈性擋片上。
[0008]本實(shí)用新型的主要優(yōu)點(diǎn)和產(chǎn)生的有益效果是:
[0009]( I)本實(shí)用新型不在襯砌上打孔，不破壞襯砌和防水板，不影響隧道施工質(zhì)量；
[0010](2)本實(shí)用新型不使用炸藥，利用機(jī)械能量來(lái)激發(fā)地震波，不僅有效壓制聲波或使聲波微弱，不干擾反射數(shù)據(jù)，而且徹底解決了炸藥爆破給地質(zhì)超前預(yù)報(bào)工作帶來(lái)的安全隱患問(wèn)題；
[0011](3)本實(shí)用新型的機(jī)械能自動(dòng)化激發(fā)裝置實(shí)現(xiàn)了人工地震波激發(fā)過(guò)程從手動(dòng)劉敲擊到激發(fā)球自由落體的轉(zhuǎn)變，大大提高了檢測(cè)效率；
[0012](4)本實(shí)用新型占用的人力、物力、空間資源低，不影響施工；
[0013](5)本實(shí)用新型還具有工作原理明確、檢測(cè)流程簡(jiǎn)單快捷、易于操作等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本實(shí)用新型示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案再做進(jìn)一步的說(shuō)明:
[0016]如圖1所示，一種隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)地震波激發(fā)裝置，包括機(jī)械能自動(dòng)化激發(fā)裝置，地震波接收裝置兩部分。所述機(jī)械能自動(dòng)化激發(fā)裝置包括激發(fā)球1、彈性擋片2、擋片開關(guān)3、搖桿4、搖桿拉繩5、壓力彈簧6、保護(hù)筒7、手把8、滾輪9、墊板10和觸發(fā)開關(guān)11 ;所述地震波接收裝置包括信號(hào)傳輸線12、檢波器13、地震波采集儀器14。激發(fā)球I為金屬球體，重量可根據(jù)激發(fā)能量要求自行選擇。激發(fā)球I頂部連接有壓力彈簧6為其提供沖擊地震波時(shí)需要的儲(chǔ)備能量。與激發(fā)球I連接的搖桿拉繩5通過(guò)壓力彈簧6與搖桿4連接，并通過(guò)搖桿4實(shí)現(xiàn)其在地震波激發(fā)完成后回到初始位置。而在初始位置處的保護(hù)筒7內(nèi)壁兩側(cè)設(shè)有彈性擋片2，激發(fā)球I上設(shè)有凹槽，激發(fā)球I上的凹槽結(jié)卡在內(nèi)壁兩側(cè)設(shè)有的彈性擋片2上，可通過(guò)擋片開關(guān)3控制其伸縮，實(shí)現(xiàn)在不使用狀態(tài)下彈性擋片2將激發(fā)球I控制在初始位置。保護(hù)筒7上部設(shè)有半圓形手把8，底部有滾輪9，放置在隧道底板16的墊板10上，方便移動(dòng)和位置調(diào)節(jié)。在筒體外壁下側(cè)設(shè)有觸發(fā)開關(guān)11，當(dāng)激發(fā)球I沖擊墊板10產(chǎn)生振動(dòng)后觸動(dòng)觸發(fā)開關(guān)11，通過(guò)信號(hào)傳輸線12連接的地震波采集儀器14收到采集信號(hào)，激發(fā)后產(chǎn)生的地震波及反射波信息通過(guò)檢波器13拾取，并傳輸?shù)降卣鸩ú杉瘍x器14采集和存儲(chǔ)。
[0017]實(shí)施過(guò)程中，先對(duì)地震波激發(fā)點(diǎn)與接收點(diǎn)的布置形式和位置進(jìn)行規(guī)劃，在規(guī)劃好的接收點(diǎn)位置如隧道掌子面15進(jìn)行鉆孔后，將檢波器13放置在孔內(nèi)，通過(guò)信號(hào)傳輸線12與地震波采集儀器14相連。在規(guī)劃好的激發(fā)點(diǎn)位置如隧道底板16放置好墊板10，將整個(gè)機(jī)械能自動(dòng)化激發(fā)裝置放置在墊板10上，通過(guò)手把8和滾輪9可進(jìn)行位置的移動(dòng)和微調(diào)，調(diào)整好位置后，將觸發(fā)開關(guān)11通過(guò)信號(hào)傳輸線12與地震波采集儀器14連接。準(zhǔn)備工作完成后，打開擋片開關(guān)3，彈性擋片2隨之縮退，激發(fā)球I在壓力彈簧6和重力作用下急速下降至墊板10，完成地震波的第一次激發(fā)，同時(shí)在接收到振動(dòng)信號(hào)后觸發(fā)開關(guān)11自動(dòng)打開，地震波采集儀器14開始采集和存儲(chǔ)檢波器13接收到的地震直達(dá)波和反射波。第一次激發(fā)完成后，搖動(dòng)搖桿4，通過(guò)連接在其上的搖桿拉繩5將激發(fā)球I恢復(fù)到初始位置，彈性擋片2推進(jìn)，將激發(fā)球I控制在初始位置。然后將整個(gè)機(jī)械能自動(dòng)化激發(fā)裝置移動(dòng)至第二個(gè)激發(fā)點(diǎn)，重復(fù)上述步驟進(jìn)行下一次工作。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)地震波激發(fā)裝置，包括機(jī)械能自動(dòng)化激發(fā)裝置，地震波接收裝置兩部分:所述機(jī)械能自動(dòng)化激發(fā)裝置，包括激發(fā)球(1)、彈性擋片(2)、擋片開關(guān)(3)、搖桿(4)、搖桿拉繩(5)、壓力彈簧(6)、保護(hù)筒(7)、手把(8)、滾輪(9)、墊板(10)和觸發(fā)開關(guān)(11);所述地震波接收裝置，包括信號(hào)傳輸線(12)、檢波器(13)、地震波采集儀器(14)，其特征是保護(hù)筒(7)上部設(shè)有半圓形手把(8)，筒體外壁設(shè)置擋片開關(guān)(3)下側(cè)設(shè)有觸發(fā)開關(guān)(11)，底部有滾輪(9)，滾輪(9)放置在隧道底板(16)的墊板(10)上；觸發(fā)開關(guān)(11)通過(guò)信號(hào)傳輸線(12)連接地震波采集儀器(14)，地震波采集儀器(14)通過(guò)信號(hào)傳輸線(12)與埋于隧道掌子面(15)內(nèi)的檢波器(13)連接；筒體內(nèi)激發(fā)球(I)為金屬球體，頂部連有壓力彈簧(6)，搖桿拉繩(5)通過(guò)壓力彈簧(6)與搖桿(4)連接，激發(fā)球(I)上的凹槽結(jié)構(gòu)卡在內(nèi)壁兩側(cè)設(shè)有的彈性擋片(2)上。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)地震波激發(fā)裝置，其特征是保護(hù)筒上部設(shè)有半圓形手把，筒體外壁設(shè)置擋片開關(guān)下側(cè)設(shè)有觸發(fā)開關(guān)，底部有滾輪，滾輪放置在隧道底板放墊板上；觸發(fā)開關(guān)通過(guò)信號(hào)傳輸線連接地震波采集儀器，再通過(guò)信號(hào)傳輸線與埋于隧道掌子面內(nèi)的檢波器連接；筒體內(nèi)激發(fā)球?yàn)榻饘偾蝮w，頂部連有壓力彈簧，連接搖桿拉繩通過(guò)壓力彈簧與搖桿連接，激發(fā)球上的凹槽結(jié)構(gòu)卡在內(nèi)壁兩側(cè)設(shè)有彈性擋片上。本實(shí)用新型使得地震波法地質(zhì)超前預(yù)報(bào)既能安全可控、無(wú)破壞性，又能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制過(guò)程，通過(guò)這種無(wú)損方式激發(fā)地震波，實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道已施工段襯砌無(wú)破壞的前提下進(jìn)行地震波法地質(zhì)超前預(yù)報(bào)。
【IPC分類】G01V1/147
【公開號(hào)】CN204705721
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520370665
【發(fā)明人】王長(zhǎng)江, 李娟 , 任文宏, 樊曉龍, 劉東坡, 李佳, 楊濤濤
【申請(qǐng)人】甘肅智通科技工程檢測(cè)咨詢有限公司, 甘肅路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司
【公開日】2015年10月14日
【申請(qǐng)日】2015年6月2日