【技術實現步驟摘要】
本技術涉及復雜地質條件下盾構施工安全防護，具體涉及一種盾構機載式圍巖地質雷達探測系統。
技術介紹
1、目前在隧道施工領域，超前地質預報是施工中重要的一環。常用的超前地質預報方法有鉆孔取芯法、地震波法和電磁波法，其中鉆孔取芯在復雜地質條件下由于受到鉆孔數量的限制，預測精度難以保證，同時占用施工時間。地震波法雖然監測范圍廣，但是準確度難以保證。電磁波法監測雖然精度高但是信號傳輸距離近，適用于淺層探測。目前尚未形成一種監測精度高才不影響施工的超前地質預報方法。
2、現有
內，在已公開的專利文獻中，專利cn?114488015?b公開了一種用于隧道超前地質預報的地質雷達探測面適應裝置及方法，該技術包含搭載平臺、夾持機構、適應機構和移動機構，雖然通過采用彈簧與適應機械輪組組合結構的適應機構，以調整雷達天線與探測面的貼合，使得雷達天線沿測線移動，從而利于信號的接收，但是此種監測方式依然未實現與一體化搭載。專利cn?117075104?b種隧道地質雷達移動智能檢測設備，包括裝載有雷達天線的雷達天線檢測裝置，但是該技術僅用于檢測隧道拱頂、拱腰襯砌質量，無法實現掌子面圍巖的實時監測。因此，在既有領域內目前缺乏一種精準有效的超前地質預報方法，本技術為解決以上技術問題，旨在研究一種既能夠滿足隧道內掌子面地質雷達探測距離近的要求，同時還能實現隨掘隨測的圍巖地質探測系統，為隧道安全施工提供了有力支持。
技術實現思路
1、本技術要解決的技術問題是提供一種盾構機載式圍巖地質雷達探測系統，能夠滿
2、為解決上述技術問題，本技術采用如下技術方案：
3、設計一種盾構機載式圍巖地質雷達探測系統，設置在盾構機刀盤上，在刀盤上設有多個地質雷達探測裝置安裝點，且每個安裝點均位于滾刀轉動方向的后側；在包括盾構機刀盤、設置在刀盤上的滾刀刀箱，在滾刀刀箱后側安裝有刮渣板，在刀盤面板上開設有預留孔，在所述預留孔內安裝有地質雷達探測裝置，所述地質雷達探測裝置包括殼體，在殼體內設置有信號發射機、信號發射天線、信號接收機、信號接收天線以及地質雷達主控單元；在所述殼體的底部設置有滾輪，所述殼體頂部與刀盤背板之間通過伸縮連接件安裝在一起。
4、在刀盤轉動過程中，滾刀擠壓巖石實現破巖，然后由刮渣板實現掌子面表面的清渣，隨后地質雷達探測裝置上的滾輪接觸掌子面，在伸縮連接件的作用下可靈活控制地質雷達與掌子面接觸距離，進而實現掌子面圍巖的精準監測。
5、優選的，所述伸縮連接件為緩沖彈簧，所述緩沖彈簧的頂端固定在刀盤背板上，緩沖彈簧的底端與所述殼體的頂部固定連接；地質雷達探測裝置在移動過程中依托頂部的緩沖彈簧實現與掌子面距離的靈活調節，進而調整信號發射天線與探測面的距離；使滾輪始終與掌子面貼合，避免掌子面上的凹凸不平造成地質雷達探測裝置的探測不準確。
6、在所述緩沖彈簧松弛狀態下，所述滾輪底部邊緣與所述刮渣板的底邊處于同一水平面上，地質雷達監測裝置位于刮渣板的后側，且滾輪底部邊緣不會超出刮渣板邊緣，這就使得在滾刀擠壓巖石實現破巖、刮渣板清渣之后，滾輪才能夠接觸到掌子面，避免巖石碎渣損壞滾輪和地質雷達監測裝置本體。
7、進一步的，所述伸縮連接件包括液壓油缸和緩沖彈簧，所述液壓油缸安裝在刀盤背板上，所述緩沖彈簧的頂端與液壓油缸的伸縮端對應連接，緩沖彈簧的底端與所述殼體的頂部固定連接；在預留孔的開口處一側設置有液壓伸縮門，在滾刀進行破巖時，液壓伸縮門處于伸出狀態，將預留口的開口關閉；當需要進行雷達探測時，液壓伸縮門縮回，所述液壓油缸控制地質雷達探測裝置伸出預留孔，使所述滾輪與掌子面接觸。
8、通過將預留孔設置為內嵌、封閉式，在破巖時關閉，在進行雷達探測時開啟，可以減少巖石碎渣進入到預留孔內的幾率，避免地質雷達探測裝置被巖石碎渣碰撞、損壞。通過設置液壓油缸和緩沖彈簧，可以控制地質雷達探測裝置的伸縮，在破巖時，液壓油缸收回，地質雷達探測裝置位于預留孔內，此時液壓伸縮門關閉。當需要雷達探測時，液壓伸縮門打開，液壓油缸控制地質雷達探測裝置伸出，使其滾輪與掌子面接觸，完成地質雷達探測后，液壓油缸再將地質雷達探測裝置收回，液壓伸縮門再次關閉。
9、優選的，所述刮渣板的高度低于滾刀刀圈高度，能夠避免滾刀刀圈出現磨損后刮渣板直接接觸掌子面。
10、優選的，所述刮渣板、殼體和滾輪均為高強合金耐磨材質，這些部件或要接觸掌子面、或要接觸碎石、或可能被碎石碰撞，因此采用高強合金耐磨材質，能夠增加使用壽命。
11、優選的，以刀盤中心為圓心，按照刀盤上滾刀的轉動軌跡線，將刀盤劃分為多個環形區間，每個環形區間內設置有至少一個所述地質雷達探測裝置。
12、優選的，相鄰兩個環形區間內的地質雷達探測裝置不在刀盤的同一直徑上。
13、優選的，相鄰兩個環形區間內的地質雷達探測裝置所在的刀盤半徑之間的夾角為45度。
14、優選的，所述信號發射機和信號接收機采用型號為kjh-d-j的防爆地質雷達接收和發射機；所述信號發射天線和信號接收天線采用主頻100mhz，脈寬0.25ns的天線；所述地質雷達主控單元采用信號穩定性強的cuii主機，或其他型號的數字雷達主機。
15、采用上述盾構機載式圍巖地質雷達探測系統進行圍巖地質探測的方法，包括下列步驟：
16、（1）在刀盤面板上不同的軌跡線區間內對應的位置分別安裝所述地質雷達探測裝置，刀盤轉動時，地質雷達探測裝置跟隨刀盤轉動；
17、（2）在進行破巖時，滾刀隨刀盤轉動對前方巖石進行破碎，刮渣板將掌子面圍巖碎渣清理進入土倉，在伸縮連接件的作用下，滾刀后側的地質雷達探測裝置底部的滾輪與掌子面接觸，并跟隨刀盤面板轉動實現前方地質情況的雷達探測；地質雷達探測裝置在移動過程中依托頂部的伸縮連接件來實現與掌子面距離的靈活調節，使滾輪始終與掌子面貼合，進而調整信號發射天線與探測面的距離；
18、（3）地質雷達探測裝置中的信號發射機通過信號發射天線發射信號，隨后通過信號接收天線接收相關地質信息傳輸到信號接收機，經地質雷達主控單元對信號進行解譯，進而實現前方掌子面地層信息的實時探測。
19、本技術的有益效果在于：
20、針對既有地震波法超前地質預報設備預測精度不高的弊端，地質雷達電磁波法探測精度高但是只能近距離探測，若在刀盤后端由于距離掌子面較遠監測精度難以達到要求的現狀，本技術通過地質雷達監測裝置與盾構機刀盤的嵌入式搭載，實現不良地質隧道前方圍巖的實時、精準監測。本技術通過在刀盤面板上嵌入地質雷達探測裝置，在跟隨滾刀轉動過程中可實現前方地質情況的實時監測預警，有效的降低了隧道施工風險，確保了安全施工。
21、本技術相較于傳統的超前地質預報方式具有自動化程度高，安全性能高等優點。本技術實現了隧道掌子面地質情況的自動化監測，同本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種盾構機載式圍巖地質雷達探測系統，設置在盾構機刀盤上，其特征在于，在刀盤上設有多個地質雷達探測裝置安裝點，且每個安裝點均位于滾刀轉動方向的后側；在滾刀刀箱后側安裝有刮渣板，在刮渣板后側的刀盤面板上開設有預留孔，在所述預留孔內安裝有地質雷達探測裝置，所述地質雷達探測裝置包括殼體，在殼體內設置有信號發射機、信號發射天線、信號接收機、信號接收天線以及地質雷達主控單元；在所述殼體的底部設置有滾輪，所述殼體頂部與刀盤背板之間通過伸縮連接件安裝在一起。
2.根據權利要求1所述的盾構機載式圍巖地質雷達探測系統，其特征在于，所述伸縮連接件為緩沖彈簧，所述緩沖彈簧的頂端固定在刀盤背板上，緩沖彈簧的底端與所述殼體的頂部固定連接；在所述緩沖彈簧松弛狀態下，所述滾輪底部邊緣與所述刮渣板的底邊處于同一水平面上。
3.根據權利要求1所述的盾構機載式圍巖地質雷達探測系統，其特征在于，所述伸縮連接件包括液壓油缸和緩沖彈簧，所述液壓油缸安裝在刀盤背板上，所述緩沖彈簧的頂端與液壓油缸的伸縮端對應連接，緩沖彈簧的底端與所述殼體的頂部固定連接；在預留孔的開口處一側設置有液壓伸縮門，在滾刀進
4.根據權利要求2或3所述的盾構機載式圍巖地質雷達探測系統，其特征在于，所述刮渣板的高度低于滾刀刀圈高度。
5.根據權利要求2或3所述的盾構機載式圍巖地質雷達探測系統，其特征在于，所述刮渣板、殼體和滾輪均為高強合金耐磨材質。
6.根據權利要求1所述的盾構機載式圍巖地質雷達探測系統，其特征在于，以刀盤中心為圓心，按照刀盤上滾刀的轉動軌跡線，將刀盤劃分為多個環形區間，每個環形區間內設置有至少一個所述地質雷達探測裝置。
7.根據權利要求6所述的盾構機載式圍巖地質雷達探測系統，其特征在于，相鄰兩個環形區間內的地質雷達探測裝置不在刀盤的同一直徑上。
8.根據權利要求7所述的盾構機載式圍巖地質雷達探測系統，其特征在于，相鄰兩個環形區間內的地質雷達探測裝置所在的刀盤半徑之間的夾角為45度。
9.根據權利要求1所述的盾構機載式圍巖地質雷達探測系統，其特征在于，所述信號發射機和信號接收機采用型號為KJH-D-J的防爆地質雷達接收和發射機；所述信號發射天線和信號接收天線采用主頻100MHz，脈寬0.25ns的天線；所述地質雷達主控單元采用CUII主機。
...【技術特征摘要】
1.一種盾構機載式圍巖地質雷達探測系統，設置在盾構機刀盤上，其特征在于，在刀盤上設有多個地質雷達探測裝置安裝點，且每個安裝點均位于滾刀轉動方向的后側；在滾刀刀箱后側安裝有刮渣板，在刮渣板后側的刀盤面板上開設有預留孔，在所述預留孔內安裝有地質雷達探測裝置，所述地質雷達探測裝置包括殼體，在殼體內設置有信號發射機、信號發射天線、信號接收機、信號接收天線以及地質雷達主控單元；在所述殼體的底部設置有滾輪，所述殼體頂部與刀盤背板之間通過伸縮連接件安裝在一起。
2.根據權利要求1所述的盾構機載式圍巖地質雷達探測系統，其特征在于，所述伸縮連接件為緩沖彈簧，所述緩沖彈簧的頂端固定在刀盤背板上，緩沖彈簧的底端與所述殼體的頂部固定連接；在所述緩沖彈簧松弛狀態下，所述滾輪底部邊緣與所述刮渣板的底邊處于同一水平面上。
3.根據權利要求1所述的盾構機載式圍巖地質雷達探測系統，其特征在于，所述伸縮連接件包括液壓油缸和緩沖彈簧，所述液壓油缸安裝在刀盤背板上，所述緩沖彈簧的頂端與液壓油缸的伸縮端對應連接，緩沖彈簧的底端與所述殼體的頂部固定連接；在預留孔的開口處一側設置有液壓伸縮門，在滾刀進行破巖時，液壓伸縮門處于伸出狀態，將預留孔的開口關閉；當需要進行雷達探測時，液壓伸縮門縮回，所...
【專利技術屬性】
技術研發人員：趙強，劉超尹，孫成果，李研，盧高明，周建軍，馮通，董聰慧，李順彥，鞏嘉輝，岳宇航，
申請(專利權)人：中鐵七局集團第三工程有限公司，
類型：新型
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