[發明專利]一種基于雙路電流平衡及隧道掘進機的地質超前探測方法

有效

• 申請號: 201610859703.9
• 申請日: 2016-09-28
• 公開（公告）號: CN106226822B
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發明（設計）人: 趙斌;高昕星
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01V3/02
• 分類號: G01V3/02
• 代理公司: 華中科技大學專利中心42201
• 代理人: 梁鵬

技術領域

本發明屬于地質超前探測技術相關領域，更具體地，涉及一種基于雙路電流平衡及隧道掘進機的地質超前探測方法。

背景技術

電法探測是一種應用較廣的地質勘測方法，在地質體內通以強度一定、頻率可調的電流，根據不同的地質體在電場下呈現的不同特征(電阻率和激發極化率)，以此來判斷地質體的含水量或其他信息。

本領域相關的人員已經針對地質體的勘測方法做出了一些研究，如德國GEO公司于2002年將電法探測應用在隧道掘進機(Tunnel Boring Machine，TBM)上，以TBM的刀盤和護盾作為探測電極向地質體內輸送電流，用于預報掘進方向上的地質狀況。為了增強對前方地質體的預報能力，需要增加探測電流的大小，然而，由于護盾和刀盤是通過主驅動軸承連接在一起的，探測電流會從護盾經主驅動軸承流向刀盤，較大的探測電流會損害主驅動軸承的接觸面，為了確保主驅動軸承的安全，對流經主驅動軸承的探測電流的大小有安全限制，影響了對前方地質體的預報能力。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種基于雙路電流平衡及隧道掘進機的地質超前探測方法，其基于基爾霍夫電流定律及疊加定理，針對地質超前探測方法進行了設計。所述地質超前探測方法采用雙路恒流源同時分別給隧道掘進機的護盾及刀盤供電；通過調節流經所述護盾的電流及流經所述刀盤的電流，使流經所述隧道掘進機的主驅動軸承的電流基本保持為0，在保證流經所述刀盤的電流大小足夠的情況下，實現了流經所述主驅動軸承的電流的減小，確保了所述主驅動軸承不受損害，且保證了預報能力。

為實現上述目的，本發明提供了一種基于雙路電流平衡及隧道掘進機的地質超前探測方法，其包括以下步驟：

(1)提供位于待測地質體內的隧道掘進機及光纖電流傳感器，所述隧道掘進機包括護盾、刀盤及連接所述護盾及所述刀盤的主驅動軸承；所述光纖電流傳感器纏繞在所述主驅動軸承上，其用于測量流經所述主驅動軸承的電流值；

(2)提供雙路恒流源，所述雙路恒流源形成有第一路電流及第二路電流，所述第一路電流及所述第二路電流同時分別施加于所述護盾及所述刀盤；所述雙路恒流源的地端連接于錨桿，所述錨桿設置于所述隧道后方的巖層中；

(3)調節所述第一路電流及所述第二路電流的大小，使所述光纖電流傳感器的示數保持為0；

(4)根據電壓與電流的關系分別計算出所述隧道掘進機的側向地質體及前方地質體的視電阻率，進而依據計算結果分別分析所述側向地質體及所述前方地質體的地質狀況。

進一步的，所述光纖電流傳感器的示數保持為0時，由所述護盾流向所述側向地質體的電流為所述第一路電流，由所述刀盤流向所述前方地質體的電流為所述第二路電流。

進一步的，將所述護盾對地電壓除以所述第一路電流以得到所述側向地質體的視電阻率；將所述刀盤對地電壓除以所述第二路電流以得到所述前方地質體的視電阻率。

總體而言，通過本發明所構思的以上技術方案與現有技術相比，本發明提供的基于雙路電流平衡及隧道掘進機的地質超前探測方法，其采用雙路恒流源同時分別給隧道掘進機的護盾及刀盤供電；通過調節流經所述護盾的電流及流經所述刀盤的電流，使流經所述隧道掘進機的主驅動軸承的電流基本保持為0，在保證流經所述刀盤的電流大小足夠的情況下，實現了流經所述主驅動軸承的電流的減小，確保了所述主驅動軸承不受損害。

附圖說明

圖1是本發明較佳實施方式提供的基于雙路電流平衡及隧道掘進機的地質超前探測方法的流程圖。

圖2是圖1中的基于雙路電流平衡及隧道掘進機的地質超前探測方法涉及的掘進機的護盾上施加電流時的狀態圖。

圖3是圖1中的基于雙路電流平衡及隧道掘進機的地質超前探測方法涉及的掘進機的刀盤上施加電流時的狀態圖。

圖4是圖1中的基于雙路電流平衡及隧道掘進機的地質超前探測方法涉及的掘進機的護盾及刀盤上同時施加電流時的狀態圖。

在所有附圖中，相同的附圖標記用來表示相同的元件或結構，其中：1-護盾，2-主驅動軸承，3-刀盤，4-光纖電流傳感器。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。此外，下面所描述的本發明各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。