[發明專利]雙側壁導坑法開挖隧道的激發極化分離式探測電纜系統及其布設方法

有效

• 申請號: 201711349254.4
• 申請日: 2017-12-15
• 公開（公告）號: CN108121011B
• 公開（公告）日: 2019-11-15
• 發明（設計）人: 李術才;卜林;石少帥;李利平;周宗青;謝肖坤;陳雨雪;趙瑞杰
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01V3/02
• 分類號: G01V3/02
• 代理公司: 37221 濟南圣達知識產權代理有限公司
• 代理人: 張勇<國際申請>=<國際公布>=<進入國

本發明公開了一種雙側壁導坑法開挖隧道的激發極化分離式探測電纜系統，及方法，系統包括測量線纜系、供電線纜系及接地線纜，測量電纜系包括測量線纜、電極接入單元、彈簧式測量電極和測量線纜集線器，所述彈簧式測量電極包括多個，依次設置在掌子面不同位置的鉆孔中，通過電極接入單元連接測量線纜，不同位置的測量線纜通過測量線纜集線器匯成一股測量總纜連接至激發極化儀上；供電電纜系包括供電總纜和彈簧式供電電極，所述彈簧式供電電極包括多個，依次設置在掌子面的鉆孔中，彈簧式供電電極通過分孔導線連接到位于供電總纜上的供電電極接入單元上。

技術領域

本發明屬于應用地球物理學電法探測的激發極化法的技術領域，尤其涉及以雙側壁導坑法開挖隧道掌子面前方及周邊含水體或其他不良地質體的電法超前探測與預報技術，具體涉及一種雙側壁導坑法開挖隧道的激發極化分離式探測電纜系統及其布設方法。

背景技術

區別于傳統的隧道全斷面開挖法，雙側壁導坑法主要適用于斷面很大、地層較差的Ⅳ、Ⅴ級圍巖地層、不穩定巖體和淺埋段、偏壓段、洞口段。在隧道施工過程中，常常會遇到斷層、溶洞、破碎帶、含水構造等不良地質情況，實施有效的超前地質預報是避免掘進機施工災害與事故發生的有效手段。激發極化法是根據巖石、礦石的激發極化效應來尋找金屬和解決水文地質、工程地質等問題的一組電法勘探方法。以其獨特的優點(經濟、無損、快速及信息豐富等)廣泛應用于資源勘探與工程勘探中。激發極化可實現掌子面前方30m內不良地質體三維位置和空間形態的準確描述，尤其是水量的定量問題，因此將激發極化法應用在隧道雙側壁導坑法施工中，通過供電/測量自動化，探明隧道掘進過程中掌子面前方的各種不良地質體，可減少施工過程中事故的發生，提高了施工效率，縮短工期。

常規激發極化法主要應用于全斷面開挖的隧道或坑道中，對于采用分部開挖法的隧道，由于其掌子面各部分進尺不一，目前尚未有一種可應用于此種情況的探測線纜及相應布設方法，只能在掌子面各部分別進行探測，最后將數據進行整合，整個過程耗時耗力，對隧道的正常開挖造成了一定的影響。

發明內容

本發明為了解決上述問題，提出了一種雙側壁導坑法開挖隧道的激發極化分離式探測電纜系統及其布設方法，本發明可實現便捷，快速，高效的雙側壁導坑法施工激發極化超前預報。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種雙側壁導坑法開挖隧道的激發極化分離式探測電纜系統，包括測量線纜系、供電線纜系及接地線纜，其中：

測量電纜系包括測量線纜、電極接入單元、彈簧式測量電極和測量線纜集線器，所述彈簧式測量電極包括多個，依次設置在掌子面不同位置的鉆孔中，通過電極接入單元連接測量線纜，不同位置的測量線纜通過測量線纜集線器匯成一股測量總纜連接至激發極化儀上；

供電電纜系包括供電總纜和彈簧式供電電極，所述彈簧式供電電極包括多個，依次設置在掌子面的鉆孔中，彈簧式供電電極通過分孔導線連接到位于供電總纜上的供電電極接入單元上。

進一步的，所述測量線纜為航空電纜，其上設有測量電極接入單元。

進一步的，所述彈簧式測量電極通過纏繞的方式與電極接入單元相連接。

進一步的，所述測量線纜由獨立的三段組成，分別設置于掌子面兩側和中部。

更進一步的，位于掌子面兩側的測量線纜上有M個電極接入單元，電極接入單元具有一定間隔，位于掌子面中部的測量線纜上有N個電極接入單元，電極接入單元具有一定間隔，且M大于等于N。

掌子面不同位置的測量線纜通過測量線纜集線器匯成一股測量總纜，測量總纜末端通過航空插頭與激發極化儀相連接。

進一步的，所述彈簧式測量電極包括測量電極、彈簧、彈簧環和彈簧卡扣，測量電極末端設置有彈簧卡扣，通過彈簧連接彈簧環。

上述探測電纜系統的布設包含以下步驟：