[實用新型]一種聲波探測裝置及其盾構機

有效

• 申請號: 202021014048.5
• 申請日: 2020-06-05
• 公開（公告）號: CN211928200U
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發明（設計）人: 賈連輝;魏曉龍;鄧方青;路亞緹;董興蒙;李光;翟宇文;王杜娟;成思;孫志洪;賀開偉;林福龍;葉蕾;孫偉;苑洪偉;楊艷軍;張必波;王振;喬喜梅;王文新;曹碩
• 申請（專利權）人: 中鐵工程裝備集團有限公司;中國電子科技集團公司第二十二研究所
• 主分類號: G01V1/20
• 分類號: G01V1/20;G01V1/02;E21D9/08
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司 41125
• 代理人: 鄭園

本實用新型公開了一種聲波探測裝置及其盾構機，包括設置在刀盤上的聲波發射機構和聲波接收機構，所述刀盤上設有若干個同心圓，且同心圓的圓心均與刀盤的中心重合，所述聲波接收機構中包含至少一組聲波接收組件，同一組聲波接收組件設置在刀盤的同一直徑上，且聲波接收組件中包含若干個聲波接收器；所述聲波發射機構的數量至少為一個，且聲波發射機構和聲波接收器均與控制系統相連接。本實用新型聲波發射機構和聲波接收機構布置方式簡單、有規律性，可以保證發射信號有效地穿透掌子面前方土層，提高接收信噪比，延長探測距離，方便控制系統基于深度偏移原理對反射聲波信號進行處理并成像，以對開挖地質進行直觀展現。

技術領域

本實用新型屬于隧道施工中地質探測研究與工程實踐技術領域，具體涉及一種聲波探測裝置及其盾構機。

背景技術

隨著我國隧道交通工程的快速發展，其安全和高效地施工受到人們更多的重視。開展隧道超前預報的工作，準確掌握隧道掌子面前方的地質情況，并提前做好預防工作，是隧道工程安全和高效施工的重要保障。當前已有很多孤石探測的方法，主要以地表鉆探和物探為主。地表鉆探是在盾構機前方鉆取探測孔，將探測設備放置于探測孔內，使得探測設備更接近探測地層；該方法所需鉆孔數量多、操作復雜、施工成本高、花費時間較長。地表工程物探方法利用孤石與圍巖的物性差異對孤石進行探測，常用的探測方法為地震反射波法、二維微動剖面法；但是，地表工程物探方法容易受到地表環境的限制，從而使得孤石探測方法難以向探測的方向發展。

ISIS(integrated seismic imaging system)是一種隧道洞內主動源地震波超前探測技術，它利用磁致伸縮震源產生重復高分辨率信號，利用安裝在隧道邊墻上的三分量接收器接收信號，從而實現隧道的超前探測，但是該技術對不良地質體精確定位、探測范圍、分辨率等方面的不足，使其難以滿足隧道施工需要。國內學者提出了一種利用超聲波進行孤石探測的方法，該方法是首先在盾構機刀盤上的鉆孔通道內鉆取多個探測孔，然后將超聲波探測儀放入探測孔內進行移動來獲取孤石信息，但是此技術由于成本高，探測時間長，操作不便的問題而應用前景不大。

實用新型內容

針對現有的地表探測技術背景干擾大、探測過程復雜且洞內孤石探測的時間成本和經濟成本要求高的問題，本實用新型提出了一種聲波探測裝置及其盾構機，能夠滿足盾構施工復雜環境下快速、高效、準確和成本低的要求。

為解決以上技術問題，本實用新型所采用的技術方案如下：

一種聲波探測裝置，包括設置在刀盤上的聲波發射機構和聲波接收機構，所述刀盤上設有若干個同心圓，且同心圓的圓心均與刀盤的中心重合，所述聲波接收機構中包含至少一組聲波接收組件，同一組聲波接收組件設置在刀盤的同一直徑上；所述聲波接收組件中包含若干個聲波接收器，且相鄰的兩個聲波接收器之間的間距相等或不等；所述聲波發射機構的數量至少為一個，且聲波發射機構和聲波接收器均與控制系統相連接。聲波發射機構用于發射聲波信號，聲波接收組件用于接收反射信號，控制系統對聲波接收組件所接收的信號進行處理。

優選地，至少一個聲波發射機構與一組聲波接收組件設置在聲波接收組件所在直徑的直線上。

當聲波發射機構的數量大于一，且聲波接收組件的數量為一組時，所有的聲波發射機構均設置在同一同心圓上或者分別位于不同的同心圓上，至少一個聲波發射機構與聲波接收組件設置在聲波接收組件所在直徑的直線上。

當聲波發射機構的數量大于一，且聲波接收組件的數量大于一組時，所有的聲波發射機構均設置在同一同心圓上或者分別位于不同的同心圓上，聲波發射機構與聲波接收組件對應設置，每個聲波發射機構與對應的聲波接收組件設置在同一直線上。

當聲波發射機構的數量為一個，且聲波接收組件的數量大于一組時，所述聲波發射機構設置在任一組聲波接收組件所在直徑所對應的直線上。