[實用新型]一種信號收發(fā)裝置及軟土地質(zhì)隧道掘進(jìn)中地質(zhì)勘探系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520469077.3
• 申請日: 2015-07-01
• 公開（公告）號: CN204754993U
• 公開（公告）日: 2015-11-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王正庭;黃惠敏
• 申請（專利權(quán)）人: 海瑞克(廣州)隧道設(shè)備有限公司
• 主分類號: E21F17/18
• 分類號: E21F17/18;E21D9/10;G08C17/04;H04B1/40
• 代理公司: 廣州新諾專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44100
• 代理人: 張蓮珍

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于隧道地質(zhì)勘探系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種信號收發(fā)裝置及軟土地質(zhì)隧道掘進(jìn)中地質(zhì)勘探系統(tǒng)。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的機械式隧道掘進(jìn)技術(shù)，由于開挖前方的地質(zhì)不確定性，可能會遇到巨石或其他異常地質(zhì)的干擾，導(dǎo)致掘進(jìn)機的掘進(jìn)速率嚴(yán)重下降，甚至需要停機處理，預(yù)測開挖前方地質(zhì)狀態(tài)的成本大，而且影響施工工期，繼而影響后續(xù)建筑施工。

常規(guī)的預(yù)探方法如預(yù)鉆孔法，由鉆進(jìn)速度的變化、鉆孔取芯鑒定、鉆孔沖洗液顏色、氣味、巖粉及遇到的其它情況來預(yù)報地質(zhì)的大概情況，這種預(yù)探方法只能逐點探測刀盤前方的地質(zhì)條件，探測效率低，探測成本高，在掘進(jìn)機作業(yè)期間嚴(yán)重降低日掘進(jìn)效率。

另外軟土地質(zhì)對于信號的衰減嚴(yán)重，使得勘探的距離范圍不大，探測信號不能有效地傳遞，而且需要應(yīng)對隧道掘進(jìn)中高水壓和高土壓力，增加了勘探的難度，勘探地質(zhì)的效率低、操作困難。

實用新型內(nèi)容，

為了克服上述隧道地質(zhì)狀況預(yù)測方法效率低、影響施工工期的技術(shù)缺陷，本實用新型提供一種不需額外停機的、可連續(xù)勘探地質(zhì)狀況的耐高壓和耐磨性強的信號收發(fā)裝置及軟土地質(zhì)隧道掘進(jìn)中地質(zhì)勘探系統(tǒng)，該系統(tǒng)可探測到的隧道地質(zhì)信息可以深達(dá)隧道掌子面前方40m,隧道截面20mX20m的區(qū)域。

為了解決上述問題，本實用新型按以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

本實用新型所述信號收發(fā)裝置，包括信號發(fā)射器和信號接收器，所述信號發(fā)射器，包括殼體、設(shè)置在殼體內(nèi)的磁鐵、繞在磁鐵外的電磁線圈、以及第一膜片，所述殼體形成用于容納所述磁鐵和電磁線圈的容納腔，所述第一膜片設(shè)置在所述殼體的一端，所述磁鐵與所述第一膜片之間設(shè)置有第一壓力平衡艙；所述殼體的另一端設(shè)置有密封蓋板；

還包括氣管，所述氣管的一端與所述第一壓力平衡艙連通，另一端與氣體儲存裝置連通；

所述信號接收器，包括安裝座、第二膜片、用于檢測所述第二膜片振動的振動傳感器、用于密封的第二蓋板，所述第二膜片設(shè)置在所述安裝座的一端，所述安裝座的一端與第二膜片連接，另一端與第二蓋板連接，所述安裝座上設(shè)置有與所述第二膜片連通的第二壓力平衡艙，所述振動傳感器設(shè)置在所述第二膜片與所述安裝座之間，所述第二壓力平衡艙與氣體儲存裝置連接。

進(jìn)一步地，所述氣體儲存裝置上儲存惰性氣體或氮氣，避免了氣體與信號發(fā)射器或信號接收器的部件發(fā)生反應(yīng)，增加使用壽命。

進(jìn)一步地，所述密封蓋板的外端面上設(shè)置有連接座，所述連接座形成中空的氣腔，所述連接座上設(shè)置有密封所述氣腔的第一蓋板，所述連接座上還設(shè)置有與氣體儲存裝置連接的第一管道接頭。

進(jìn)一步地，為了方便第二壓力平衡艙與氣體儲存裝置相連接，所述安裝座上設(shè)置有與氣體儲存裝置相連接的第二管道接頭。

進(jìn)一步地，還有氣管，氣管的一端與所述第一氣壓平衡艙連通，另一端與所述氣腔連通，所述氣管貫穿所述磁鐵和所述密封蓋板。因此可以保證第一氣壓平衡艙的壓力和氣體儲存裝置設(shè)置的氣體壓力相一致。而氣體儲存裝置壓力設(shè)定和隧道中的土壓和水壓相協(xié)調(diào)，確保了第一膜片的內(nèi)外壓力的平衡，因此第一膜片即使在高壓狀態(tài)下也不會損壞。

進(jìn)一步地，第二壓力平衡艙和氣體儲存裝置連接，可以保證第二氣壓平衡艙的壓力和氣體儲存裝置設(shè)置的輸出壓力相一致。而氣體儲存裝置壓力設(shè)定和隧道中的土壓和水壓相協(xié)調(diào)，確保了第二膜片的內(nèi)外壓力的平衡，因此第二膜片即使在高壓狀態(tài)下也不會損壞。

進(jìn)一步地，為了更好地控制發(fā)出的信號，便于后續(xù)信號的分析，還包括用于控制所述電磁線圈通電信號的PLC控制器。

進(jìn)一步地，為了更好地平衡所述第一膜片和第二膜片內(nèi)外兩側(cè)的壓力，還包括用于控制所述氣體儲存裝置輸出氣壓的調(diào)節(jié)裝置，所述調(diào)節(jié)裝置與所述PLC控制器連接。

進(jìn)一步地，用于檢測信號發(fā)射器的溫度，所述氣腔內(nèi)設(shè)置有溫度傳感器。溫度傳感器設(shè)立的目的是確保裝置內(nèi)的溫度不超過本實用新型技術(shù)參數(shù)設(shè)定的最高溫度，確保裝置檢測到的數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

一種軟土地質(zhì)隧道掘進(jìn)中地質(zhì)勘探系統(tǒng)，包括一個信號發(fā)射器、兩個以上的信號接收器、上位機，所述PLC控制器與所述上位機連接；

所述信號發(fā)射器及所述信號接收器分別設(shè)置在掘進(jìn)機的刀盤上，所述信號接收器與所述刀盤中心的距離不等；

所述PLC控制器控制所述信號發(fā)射器發(fā)出聲音信號，聲音信號經(jīng)隧道土體傳播，巨石或其他異常地質(zhì)將聲音信號反饋成回音信號；

所述信號接收器接收所述回音信號，并將所述回音信號反饋至上位機，所述振動傳感器與所述上位機連接；