1.貯末腔，32.貯水腔，33.水回轉(zhuǎn)腔，34.油回轉(zhuǎn)腔，35.高阻材料回轉(zhuǎn)腔，36.線纜回轉(zhuǎn)滑環(huán)，37.隔離模塊，38.采集卡，39.固定裝置，40.線圈板，41.線圈。
【具體實施方式】
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[0066]下面結(jié)合附圖與實施例對本實用新型作進一步說明。
[0067]本實用新型所述的三維激電法超前預(yù)報系統(tǒng)如圖1所示搭載在土壓平衡盾構(gòu)2上，推進電極設(shè)備4布置于土壓平衡盾構(gòu)刀盤上，三維激電法探測中控系統(tǒng)布置于土壓平衡盾構(gòu)主控室，高阻材料注漿系統(tǒng)6，多芯電纜7布置于盾構(gòu)主體內(nèi)，探測全過程主要操作都在盾構(gòu)主控室內(nèi)完成。
[0068]首先介紹測量/供電/屏蔽電極系統(tǒng)4在土壓平衡盾構(gòu)中的布置。測量/供電推進電極設(shè)備12如圖2所示呈“米”字型布置在刀盤開孔邊沿，屏蔽電極推進設(shè)備11布置于刀盤內(nèi)周。
[0069]推進電極設(shè)備油缸部分結(jié)構(gòu)如圖3所示，探測時油缸進油口打開，油管供油，油缸控制如圖3由節(jié)流閥進行調(diào)速，壓力傳感器和溢流閥控制推進壓力的增減，底部活塞處磁環(huán)檢驗活塞位置，確認油缸推進情況。
[0070]推進電極設(shè)備電極部分如圖4所示由端部電極21，亞克力絕緣套管22組成，屏蔽電極電極材料選為銅質(zhì)，供電/測量電極為固體不極化電極。盾構(gòu)掘進時，電極如圖4-a所示縮入油缸中腔前部橡膠保護內(nèi)；超前探測時，如圖4-b所示端部電極自中腔前端橡膠保護中推出貫入土體，亞克力絕緣套管則很好地保證了電極與油缸設(shè)備的絕緣，同時起到了防止土體進入阻塞油缸的作用。
[0071]如圖1所示推進電極設(shè)備油缸中空腔內(nèi)有線纜連接電極，油缸后部有供油油管連接，在刀盤中走線至刀盤中軸處匯成一束，在盾構(gòu)壓力墻后設(shè)快速插頭37。
[0072]固定供電電極B和固定測量電極N在盾尾處固定布設(shè)，在激電三級法中可認為在無窮遠處。
[0073]之后介紹高阻材料注漿系統(tǒng)，如圖5所示，在盾構(gòu)刀盤上的原有噴水設(shè)備上進行改造，水箱處加設(shè)高阻材料緩凝馬麗散貯存腔31，為防止原有噴水孔阻塞，原有噴水口 25和抽水噴射栗30基礎(chǔ)上另布抽末噴射栗29和噴末口 26，工作時噴水設(shè)備和噴末設(shè)備分別噴射水和高阻材料緩凝馬麗散，兩者在刀盤前方土體內(nèi)混合充填，形成高阻屏障。瑪麗散與緩凝劑配比為4:1.
[0074]而后介紹多路固液回轉(zhuǎn)接頭，探測開始時，工控機下達指令，抽末噴射栗29，抽水噴射栗30，液壓栗站抽末噴射栗29工作，分別經(jīng)由水回轉(zhuǎn)腔36，油回轉(zhuǎn)腔34，高阻材料回轉(zhuǎn)腔35相刀盤內(nèi)相應(yīng)部分供給材料。
[0075]最后，介紹三維激電法探測中控系統(tǒng)在主控室中的布置，三維激電發(fā)射設(shè)備、三維激電接受設(shè)備、電極轉(zhuǎn)換箱、工控機分層設(shè)置于專有機柜中，各部分間由線纜進行連接，機柜安置于主控室，可獨立進行操作。多芯線纜采用漆包多芯線纜，線纜間和線纜與設(shè)備間采用多針插頭連接。
[0076]供電/測量電極12、屏蔽電極11、固定電極5通過電纜7與三維激電發(fā)射設(shè)備和三維激電接收設(shè)備連接。探測時，三維激電發(fā)射設(shè)備可按前述探測方式多路同時供電，三維激電接收設(shè)備可并行采集電勢差U半衰時t數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)儲存于工控機并有工控機進行反演，掌子面前方地質(zhì)情況的三維反演圖像隨之呈現(xiàn)于工控機顯示屏。
[0077]供電/測量電極數(shù)量很多，每個電極都有一個單獨與之相配套的推進裝置，組成推進電極設(shè)備。
[0078]如圖7(a)、圖7(b)，測量電極按一定順序布置在刀盤上，采用了分布式采集裝置對各個電極進行信號采集與傳輸，其中與測量電極相接的采集端子上集成了隔離與濾波模塊，對采集的信號進行簡單濾波的處理。并經(jīng)集線裝置將各采集端子的傳輸線纜集成在一起，再與磁耦合諧振傳輸模塊連接。
[0079]采用磁耦合諧振傳輸模塊，通過兩個具有相同諧振頻率的線圈41進行信號的傳輸，其中線圈41在固定裝置的夾持下，固定于指定位置，并且可以隨著刀盤的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)了刀盤內(nèi)的信號向刀盤外部的傳輸。
[0080]基于盾構(gòu)機的復雜機械結(jié)構(gòu)，信號經(jīng)分布式采集裝置與磁耦合諧振傳輸模塊傳輸?shù)诫姶挪o線傳輸模塊，經(jīng)電磁波無線發(fā)射端將信號傳輸?shù)街骺厥业碾姶挪o線接收端，實現(xiàn)信號在掘進機內(nèi)的傳輸，避免了在掘進機上鋪設(shè)、安裝電纜的麻煩，且不影響施工。
[0081]由于采集到的信號混有不同的噪聲，首先在測量電極處的分布式采集裝置中進行簡單的濾波，其次在電磁波無線傳輸模塊中嵌入8階巴特沃斯濾波，最后在主機采集到信號后，軟件中進行小波閾值濾波與滾動平滑濾波處理，實現(xiàn)對有用信號的采集。
[0082]分布式采集裝置包括采集模塊與集線模塊。其中采集模塊是與測量電極連接的采集端子與傳輸線。其中在每個采集端子上安裝有隔離與濾波模塊，對采集到的信號進行初步的處理，通過傳輸線將信號向后傳輸。
[0083]如圖8所示，磁耦合諧振傳輸模塊包括兩個相同諧振頻率的線圈41，其中與刀盤相連接的線圈41可以隨著刀盤的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動，不因刀盤的轉(zhuǎn)動而使得分布式采集裝置的傳輸線扭斷。
[0084]電磁波無線傳輸模塊實現(xiàn)了信號與主機間的傳輸，在模塊硬件中嵌入了 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，并且電磁波的傳播減少的因鋪設(shè)繁雜電纜而帶來的諸多麻煩，使得信號在盾構(gòu)機內(nèi)傳輸而不影響正常的施工作業(yè)。
[0085]首先分布式采集裝置的采集端子與測量電極連接，各采集端子的傳輸線經(jīng)過集線裝置匯成一條電纜與后續(xù)裝置連接；采集端子與測量電極的連接，其中采集端子內(nèi)部有隔離與濾波模塊，實現(xiàn)了對信號的初步處理；集線模塊通過帶有多接線端子的插頭與采集端子的傳輸線相連，并通過后端的橡膠管套將傳輸線束縛成緊密的傳輸電纜。
[0086]首先分布式采集裝置的傳輸電纜經(jīng)航空插頭連接到磁耦合諧振傳輸模塊的線圈41板上，實現(xiàn)各傳輸線與對應(yīng)的線圈41 一一對應(yīng)；其次通過四個固定裝置39分別將兩個連接在一起的線圈板40固定在與刀盤的軸心水平的位置，但固定裝置39僅起到固定作用，線圈板40與固定裝置39可以相對滾動，因此在刀盤轉(zhuǎn)動時，線圈板40會隨著刀盤的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動，但是其位置保持不變；最后通過右線圈板40經(jīng)傳輸線連接到電磁波無線傳輸模塊上，實現(xiàn)信號傳輸其中在線圈板40上布設(shè)了一定數(shù)量的線圈41，通過固定裝置39將線圈板40固定；磁親合諧振傳輸模塊的傳輸正是由于左右兩個線圈41依賴于內(nèi)部的電感和電容達到諧振，因此左右兩個線圈41具有相同的諧振頻率，在磁場的作用下，兩個線圈41通過耦合實現(xiàn)信號傳輸。其中諧振頻率ω = I/ V LC0
[0087]電磁波無線傳輸模塊分為發(fā)射端與接收端兩個部分，在傳輸模塊內(nèi)嵌入了 8階巴特沃斯濾波模塊，對信號進一步處理，實現(xiàn)測量裝置與主機間的信號傳輸。
[0088]高阻材料注漿系統(tǒng)包括噴水設(shè)備、噴末設(shè)備及高阻注漿材料；
[0089]噴末設(shè)備在原有盾構(gòu)刀盤噴水設(shè)備基礎(chǔ)上改造，貯水箱處假設(shè)高阻注漿材料貯存腔，為防止原有噴水孔阻塞，采用獨立栗站、輸末管和噴射孔，使材料粉末與水在刀盤前方土體內(nèi)混合充填，形成高阻屏障；所述噴水設(shè)備利用原有盾構(gòu)刀盤噴水系統(tǒng)實現(xiàn)；所述高阻注漿材料為緩凝馬麗散，由瑪麗散與緩凝劑按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(gòu)與土體間形成高阻屏障；緩凝性好，在探測結(jié)束后不會由于凝固而影響掘進。
[0090]三維激電探測控制系統(tǒng)包括三維激電探測中控機，三維激電探測發(fā)射設(shè)備組成。
[0091]在三維激電探測中控機在探測過程中用于控制發(fā)射設(shè)備供電，接收設(shè)備采集，并與盾構(gòu)控制臺通訊控制液壓傳動系統(tǒng)的伸縮，注漿噴水、噴末設(shè)備的開關(guān)，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(jié)果。
[0092]三維激電發(fā)射設(shè)備采用設(shè)定值高精度恒流源，可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。
[0093]三維激電探測中控機與發(fā)射設(shè)備位于盾構(gòu)機控制室，設(shè)專有機柜安置
[0094]三維激電法探測中控系統(tǒng)置于盾構(gòu)操作室內(nèi)專有機柜中，體積小，不會對盾構(gòu)既有操作環(huán)境產(chǎn)生影響。探測信號傳輸系統(tǒng)主要由多芯電纜及多路固液回轉(zhuǎn)接頭設(shè)備組成。所述多芯電纜用于連接上述各供電電極與三維激電發(fā)射機，各測量電極與三維激電接收機以及中控系統(tǒng)內(nèi)部各裝置，各接口處選用多針快速插頭。
[0095]多路固液回轉(zhuǎn)接頭設(shè)備分為液氣回轉(zhuǎn)腔與線纜回轉(zhuǎn)腔。其中液氣回轉(zhuǎn)腔分為三層，分別用以回轉(zhuǎn)輸運刀盤