相連接的線圈隨著刀盤的轉動而轉動，不因刀盤的轉動而使得分布式采集裝置的傳輸線扭斷，另一個線圈連接電磁波無線傳輸模塊。
[0030]所述磁耦合諧振傳輸模塊的線圈分別纏繞在不同的線圈板上，每個線圈板的兩端分別通過一個固定裝置固定在與刀盤的軸心水平的位置，線圈板端部卡套在固定裝置內(nèi)，與其活動連接。
[0031]所述電磁波無線傳輸模塊包括發(fā)射端和接收端，接收端設置于三維激電探測控制系統(tǒng)，發(fā)射端設置在磁耦合諧振傳輸裝置上，發(fā)射端和接收端均包括濾波電路、信號處理傳輸電路和天線，其中，濾波電路連接有信號處理傳輸模塊，信號處理傳輸模塊連接天線。
[0032]所述濾波電路為8階巴特沃斯濾波電路，對采集的信號進行進一步的去噪處理。
[0033]所述供電轉換裝置為設置在刀盤背板處的電極轉換箱，電極轉換箱前端接出多根單芯電纜沿刀盤背板分別與測量電極連接，后端接出供電電纜，通過固液回轉接頭與控制系統(tǒng)內(nèi)恒流源裝置相連接。
[0034]所述高阻材料注漿系統(tǒng)包括噴水設備、噴末設備及高阻注漿材料；
[0035]所述嗔末設備與嗔水設備連接，嗔末設備包括It末fe、抽末栗和輸末官，其中，貝二末腔中設有抽末栗，抽末栗通過輸末管連接噴末口，噴水設備包括貯水腔、抽水栗和輸水管，其中，貯水腔中設有抽水栗，抽水栗通過輸水管連接噴水口，貯末腔里填充有高阻注漿材料。
[0036]所述高阻注漿材料為緩凝馬麗散，由瑪麗散與緩凝劑配比而成，瑪麗散與緩凝劑按6:1組份配比而成，該材料電阻率高，具有有機材料高阻特性；膨脹性好，能迅速在盾構與土體間形成高阻屏障；緩凝性好，在探測結束后不會由于凝固而影響掘進。
[0037]所述三維激電探測控制系統(tǒng)包括三維激電探測中控機和三維激電探測發(fā)射設備，三維激電探測中控機在探測過程中用于控制發(fā)射設備供電，接收采集數(shù)據(jù)，并與盾構控制臺通訊，控制高阻材料注漿系統(tǒng)的開關，并在數(shù)據(jù)采集完成后用于所采集數(shù)據(jù)的存儲計算和反演成像，處理和展示探測結果；
[0038]所述三維激電發(fā)射設備采用設定值高精度恒流源，直接連接普通民用電源經(jīng)由頻率與占空比共同調(diào)制輸出，保證電信號發(fā)射穩(wěn)恒。
[0039]所述三維激電探測中控機與發(fā)射設備位于盾構機控制室，設有專有機柜安置。
[0040]所述三維激電法探測中控系統(tǒng)置于盾構操作室內(nèi)專有機柜中，體積小，不會對盾構既有操作環(huán)境產(chǎn)生影響。
[0041]所述探測信號傳輸系統(tǒng)包括多芯電纜及多路固液回轉接頭設備，所述多芯電纜用于連接探測電極系統(tǒng)的供電電極與三維激電發(fā)射機，所述多路固液回轉接頭設備分為液氣回轉腔與線纜回轉腔，其中液氣回轉腔分為三層，分別用以存儲、運輸回轉輸運刀盤噴射用7K、電極油缸推進用油和高阻材料；每層旋轉接頭內(nèi)設軸承于剛性轉軸上，液氣回轉腔層間設有密封圈與封閉環(huán)。
[0042]—種盾構搭載的三維激電法超前預報系統(tǒng)的超前探測方法，該方法利用地質(zhì)體電阻率和極化率差異實現(xiàn)了球狀風化體、軟硬分層地層、前方全斷面硬巖、卵石層和淤泥質(zhì)層的探測；利用激發(fā)極化半衰時實現(xiàn)了富水層含水情況的探測，應用激電法中的三極法，利用刀盤測量/供電推進電極設備在刀盤上形成的“米”字型布置作為供電和測量電極A/M，刀盤邊緣開孔處布置推進電極作為屏蔽電極P，盾尾邊墻處布設的固定電極作為認為是無窮遠處的測量電極N和供電電極B，由三維激電探測控制系統(tǒng)控制，進行前向三維激電法超前探測，包括以下步驟:
[0043]進行超前探測時，土壓平衡盾構暫停掘進，刀盤上“米”字型排布的推進電極自刀盤推出貫入土體，而后打開貯存注漿材料腔體閥門，由噴沫孔向土體噴射高阻注漿材料高阻材料注漿系統(tǒng)進行探測；
[0044]所述三維激電探測控制系統(tǒng)控制刀盤周邊屏蔽推進電極設備P同時供入正電流10，盾尾邊墻處供電電極B供入負電流-10，刀盤的測量/供電推進電極設備中依次將每個電極作為供電電極，輸入正電流10，其他電極作為測量電極M，依次記錄測量電極M和接收電極N之間的電勢差U和半衰時t，完成整個超前探測的數(shù)據(jù)采集過程。
[0045]如掘進至地質(zhì)復雜地段，可調(diào)整供電電流大小為210，310，進行二次、三次測量，增加反演可用數(shù)據(jù)量，將測得的電勢差U進行反演，實現(xiàn)掌子面前方地質(zhì)情況的三維電阻率成像。
[0046]反演的具體步驟如下:
[0047]進行反演成像時，首先設定網(wǎng)格電阻率的初值，確定網(wǎng)格電阻率的變化范圍，建立三維有限元反演模型，；然后，利用有限單元法進行數(shù)值正演，利用Cholesky分解法求解正演計算中的大型方程組，并得到理論觀測數(shù)據(jù)；之后進行反演收斂判斷，若理論觀測數(shù)據(jù)與實際觀測數(shù)據(jù)之間的誤差滿足收斂判據(jù)rus < z ιην，其中rus為觀測數(shù)據(jù)與正演理論值Clni之間的均方誤差，ε ιην為反演收斂的容許值，將此時得到的模型參數(shù)作為反演結果輸出，反之進行下一步計算；計算偏導數(shù)矩陣、光滑度矩陣，求解反演方程，得到模型增量；計算得到新一代模型參數(shù)，按照遞減數(shù)列更新參數(shù)，進入下一循環(huán)，直至正演的理論觀測數(shù)據(jù)與測量數(shù)據(jù)的方差小于根據(jù)精度確定的設定值進而輸出模型參數(shù)，從而反演得到工作面前方地質(zhì)體的三維電阻率圖像，實現(xiàn)不良地質(zhì)體的超前預報。
[0048]本實用新型的有益效果為:
[0049]I)本實用新型提出的土壓平衡盾構搭載的三維激電法超前預報系統(tǒng)，適應了土壓平衡盾構超前預報的復雜環(huán)境，可以實現(xiàn)掘進工作面前方孤石、軟弱不均、突涌水災害源等不良地質(zhì)體的超前探測。
[0050]2)本實用新型提出的測量/供電/屏蔽電極系統(tǒng)及其推進系統(tǒng)可將電極推入掌子面前方軟土地層中，使得電極與刀盤的距離增大，極大的壓制了刀盤金屬體的電磁干擾，從而解決了土壓平衡盾構占據(jù)整個探測空間且刀倉內(nèi)充滿土體而未有探測空間的難題。
[0051]3)本實用新型提出的高阻材料注漿系統(tǒng)向掌子面與盾構刀盤之間噴射高電阻率材料，從而將刀盤與掌子面隔離，避免了刀盤金屬體的電磁干擾的影響，解決電極探測電流被刀盤短路而造成電流無法流向掌子面前方的難題。
[0052]4)本實用新型提出的多路固液回轉接頭系統(tǒng)，通過多層回轉的方式將刀盤上電極的測量信號傳輸?shù)降侗P后方控制室的主機，同時也可將高電阻率材料輸送到刀盤進行噴射，從而解決了由于刀盤旋轉而后方不鉆探測信號以及高電阻率材料的傳輸難題。
[0053]5)進行超前探測操作可在主控室實現(xiàn)，設備自動探測，實現(xiàn)了盾構施工隧道地質(zhì)災害超前預報自動化，并且本實用新型提出的三維激電接收裝置采用了多路并行采集方式，省去了傳統(tǒng)的人工跑極和逐點測量，數(shù)倍降低了探測時間，解決了盾構施工超前探測時間短的難題。
[0054]6)本實用新型通過三維激電法探測，不但能通過電阻率和極化率異常對前方各種不利盾構掘進的不良地質(zhì)情況進行超前預報，獲得三維反演圖像，更能通過半衰時信息定量判斷富水體水量，實現(xiàn)了對不良地質(zhì)體的定性和定量預報。
【附圖說明】
[0055]圖1是本實用新型超前探測裝置整體搭載示意圖；
[0056]圖2是本實用新型刀盤電極系統(tǒng)布置示意圖；
[0057]圖3是本實用新型推進電極油缸設備示意圖；
[0058]圖4(a)是本實用新型推進電極電極設備結構示意圖；
[0059]圖4(b)是本實用新型推進電極電極設備結構示意圖；
[0060]圖5是本實用新型高阻材料注漿系統(tǒng)示意圖；
[0061]圖6是本實用新型多路固液回轉系統(tǒng)示意圖；
[0062]圖7(a)是本實用新型分布式采集供電系統(tǒng)示意圖；
[0063]圖7 (b)是本實用新型布式采集模塊示意圖；
[0064]圖8是本實用新型磁耦合諧振傳輸模塊示意圖。
[0065]其中，1.土壓平衡盾構掘進前方土體，2.土壓平衡盾構主體，3.土壓平衡盾構土倉及土倉內(nèi)土體，4.刀盤電極，5.遠端固定電極設備，6.高阻材料注漿系統(tǒng)7.分布式測量及供電系統(tǒng)，8.多路固液回轉接頭，9.盾構護盾，10.盾構刀盤，11.刀盤屏蔽電極，12.刀盤供電/測量電極，13.推進電極油缸外殼，14.電極連接處，15.油缸回油管，16.油缸回油孔，17.油缸供油孔，18.拉線盒，19.油缸推進桿，20.推進桿空腔，21.端部電極，22.亞克力絕緣套管，23.穿線空腔，24.線纜，25.噴水口，26.噴末口，27.輸末管，28.輸水管，29.抽末栗，30.抽水栗，3