[發(fā)明專利]一種TBM施工隧道超前探測(cè)磁共振裝置系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710020193.0
• 申請(qǐng)日: 2017-01-11
• 公開（公告）號(hào): CN106707351B
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 秦勝伍;馬中駿;呂江峰;林君;趙曉嵐
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號(hào): G01V3/14
• 分類號(hào): G01V3/14
• 代理公司: 合肥順超知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 34120
• 代理人: 陳波;鄭志強(qiáng)

本發(fā)明為涉及掘進(jìn)機(jī)探測(cè)系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種TBM施工隧道超前探測(cè)磁共振裝置系統(tǒng)，包括，發(fā)射線圈、接收線圈、磁共振主機(jī)、人工場(chǎng)源、核磁共振反演模塊等，所述發(fā)射線圈與接收線圈布設(shè)于隧道掘進(jìn)機(jī)刀盤后方，所述發(fā)射線圈與接收線圈通過(guò)高速導(dǎo)電滑環(huán)與磁共振主機(jī)連接，在發(fā)射線圈中通入交變電流，通過(guò)接收線圈接收到核磁共振信號(hào)，核磁共振反演模塊得出隧道掌子面前方含水地質(zhì)體的含水量，實(shí)現(xiàn)含水地質(zhì)體的實(shí)時(shí)、定量化超前探測(cè)，確保隧道的施工安全。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明為涉及掘進(jìn)機(jī)探測(cè)系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種TBM施工隧道超前探測(cè)磁共振裝置系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著西部大開發(fā)戰(zhàn)略的深入開展與實(shí)施，我國(guó)的工程建設(shè)重心逐步向地質(zhì)條件復(fù)雜的西部山區(qū)與巖溶地區(qū)轉(zhuǎn)移，隧道等地下工程建設(shè)面臨著大埋深、長(zhǎng)軸線、強(qiáng)巖溶等方面的挑戰(zhàn)，加之施工前期的地質(zhì)勘查工作難以查清隧洞沿線的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，導(dǎo)致在隧道施工中將面臨諸多地質(zhì)災(zāi)害，如：突水突泥、塌方、巖爆等。其中，突水突泥是隧道主要的地質(zhì)災(zāi)害之一。隧道在建設(shè)的過(guò)程中，高速、高壓的突水、突泥等事故頻發(fā)，輕則造成設(shè)備損失、工期延誤，重則造成人員傷亡、工程失效等，給隧道建設(shè)和人民生命財(cái)產(chǎn)帶來(lái)了難以估量的損失。

隧道全斷面掘進(jìn)機(jī)施工是施工、掘進(jìn)、出渣、襯砌、灌漿等一次完工的隧道施工方法，具有高效、快速、優(yōu)質(zhì)、安全等特點(diǎn)，越來(lái)越多地應(yīng)用到隧道等地下工程領(lǐng)域中，但是，隧道全斷面掘進(jìn)施工對(duì)不良工程地質(zhì)的適應(yīng)性較差，特別是在巖溶地區(qū)，一旦發(fā)生突水突泥事故，將會(huì)對(duì)整個(gè)工程造成毀滅性的打擊，為了能夠克服解決這些問(wèn)題，避免隧道掘進(jìn)機(jī)在施工的過(guò)程中遭受到突水突泥災(zāi)害的威脅，最有效的方法就是在隧道掘進(jìn)機(jī)施工的同時(shí)進(jìn)行隧道超前探測(cè)。

由于隧道掘進(jìn)機(jī)本身就是一個(gè)龐大的金屬構(gòu)件，電磁環(huán)境極為復(fù)雜，導(dǎo)致TEM、探地雷達(dá)等均不能應(yīng)用隧道掘進(jìn)機(jī)施工環(huán)境，同時(shí)，隧道掘進(jìn)機(jī)占據(jù)了隧道掌子面后方的大部分空間，不具備布置測(cè)線的空間，且在隧道掘進(jìn)機(jī)工作的時(shí)候，對(duì)邊墻掌子面震動(dòng)較大，導(dǎo)致地震波法(TSP、TRT等)均不能應(yīng)用于隧道超前預(yù)報(bào)中，隧道核磁共振超前探測(cè)是一種直接、定量化的超前探測(cè)手段，具有信息豐富、解譯唯一、高分辨率、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，能夠適應(yīng)于隧道掘進(jìn)機(jī)施工條件，可以對(duì)掌子面前方的含水地質(zhì)體進(jìn)行實(shí)時(shí)、定量化的超前探測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容

(一)解決的技術(shù)問(wèn)題

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種TBM施工隧道超前探測(cè)磁共振裝置系統(tǒng)，能夠有效克服現(xiàn)有技術(shù)所存在的抗干擾能力差、工作空間受限制等缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)隧道掘進(jìn)機(jī)施工的實(shí)時(shí)、定量化隧道超前探測(cè)。

(二)技術(shù)方案

為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種TBM施工隧道超前探測(cè)磁共振裝置系統(tǒng)，包括發(fā)射線圈、接收線圈、高速導(dǎo)電滑環(huán)、電流輸入輸出線、信號(hào)輸入輸出線、核磁共振主機(jī)、反演模塊、人工場(chǎng)源等。所述發(fā)射線圈與接收線圈固定于刀盤后方，所述發(fā)射線圈與接收線圈通過(guò)高速導(dǎo)電滑環(huán)與核磁共振主機(jī)相連。

所述發(fā)射線圈采用粗芯銅導(dǎo)線，導(dǎo)電能力強(qiáng)，能夠保證發(fā)射脈沖的強(qiáng)度，采用圓形線圈，且直徑比隧道掘進(jìn)機(jī)刀盤直徑略小，固定于刀盤的后端。

在所述發(fā)射線圈后方設(shè)置電磁屏蔽艙門，防止后方高壓輸電線對(duì)于探測(cè)結(jié)果的影響。

所述的電流輸出線與信號(hào)輸入線分別于發(fā)射、接收線圈相連，且采用剛性材料。

優(yōu)選地，電流輸出線與信號(hào)輸入線與發(fā)射、接收線圈之間通過(guò)防爆航空插頭相連，保證該裝置系統(tǒng)在隧道中的工作安全。

所述的高速導(dǎo)電滑環(huán)為多通道高速導(dǎo)電滑環(huán)，有轉(zhuǎn)子與定子兩部分組成，轉(zhuǎn)子端與發(fā)射線圈和接收線圈相連，定子端與核磁共振主機(jī)相連，多通道導(dǎo)電滑環(huán)同時(shí)傳輸電流與多組核磁共振信號(hào)，保證隧道掘進(jìn)機(jī)在工作的過(guò)程中對(duì)隧道進(jìn)行超前探測(cè)。