[發明專利]盾構施工隧道使用的激電測深法超前預報系統及方法

有效

• 申請號: 202110290083.2
• 申請日: 2021-03-18
• 公開（公告）號: CN113031082B
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發明（設計）人: 王偉;李郎平
• 申請（專利權）人: 中國科學院地理科學與資源研究所
• 主分類號: G01V3/08
• 分類號: G01V3/08
• 代理公司: 北京金咨知識產權代理有限公司 11612
• 代理人: 尤樟華

本發明提供一種盾構施工隧道使用的激電測深法超前預報系統及方法，激電測深法超前預報系統包括供電電極系、測量電極系、多通道激電數據采集儀和數據處理終端；供電電極系包括供電電極A和無窮遠供電電極B，測量電極系包括測量電極M和無窮遠測量電極N，供電電極A用于產生激發極化點電源場，測量電極M用于測量電位差，供電電極系、測量電極系組成激電二極測深裝置；供電電極A和測量電極M利用盾構機支撐環上的注漿預留孔道布置在掌子面或其附近的隧道壁處，供電電極A和多個測量電極M呈環形布置；無窮遠供電電極B和無窮遠測量電極N布置在隧道的遠離掌子面的側壁或底板上且相互隔離；實現對隧道掌子面前方地質體電性分布特征的探測目的。

技術領域

本發明涉及隧道超前預報領域，尤其涉及一種盾構施工隧道使用的激電測深法超前預報系統及方法。

背景技術

目前，我國在建的隧道中盾構施工的隧道占比很大，由于盾構法施工較山地法施工掘進速度快、施工安全等優點。采用盾構法施工已成為主流方式。但是當采用盾構法施工時由于掌子面前方的孤石、流沙、巖溶等不良地質災害時都會造成刀盤、刀具損毀，影響盾構機正常掘進，甚至影響施工安全。

為了降低盾構施工中遭遇上述事故風險，采用各種超前地質預報方法進行預警，以便對這些不良地質病害及時調整或處理，降低施工風險。

由于盾構機龐大結構及施工特點，很多常規地質預報方法在盾構施工隧道內都無法使用或受到很大限制，致使盾構法隧道施工對不良地質條件的適應性較差，因成熟的專門針對或適合于盾構施工的地質超前預報系統較少，或不成熟。目前盾構施工隧道中預報中主要采用水平超前鉆方法，這種方法費工費時且有盲點，只能探明刀盤周邊而對于掌子面前方的孤石等無法查明。另一種是德國技術：BEAM(Bore-Tunneling Electrical AheadMonitoring),是一種受施工干擾大、價格昂貴且測試時間長，很費工費時的電磁類超前預報方法。目前在我國應用效果很不理想。因此在盾構施工隧道中，尚沒有有效預報方法。

發明內容

鑒于此，本發明實施例提供了一種盾構施工隧道使用的激電測深法超前預報系統和方法，以消除或改善現有技術中存在的一個或更多個缺陷。

本發明的技術方案如下：

根據本發明的一方面，所述激電測深法超前預報系統包括供電電極系、測量電極系、多通道激電數據采集儀和數據處理終端；其中，所述供電電極系包括供電電極A和無窮遠供電電極B，所述測量電極系包括測量電極M和無窮遠測量電極N，所述供電電極A用于產生激發極化點電源場，所述測量電極M用于測量產生的激發極化點電源場的電位差，所述供電電極系、測量電極系組成激電二極測深裝置；所述供電電極A和測量電極M布置在掌子面或其附近的隧道壁處，供電電極A布置有一個，測量電極M布置有多個，且供電電極A和多個測量電極M呈環形布置；所述無窮遠供電電極B和無窮遠測量電極N布置在隧道的遠離掌子面的側壁或底板上，且相互隔離；所述多通道激電數據采集儀與所述供電電極系和測量電極系連接的各個電極連接，其也與數據處理終端連接，用于設置供電參數及測量各個測點的一次場電位差以及二次場電位差，并將供電參數及測得的電位差傳輸至數據處理終端；所述數據處理終端利用采集的一次場及二次場繪制曲線圖并進行分析，從而判斷掌子面前方地層地質情況。

在一些實施例中，所述供電電極A和測量電極M是在盾構機內穿過支撐環盤周上的多個注漿預留孔道，從而伸出到盾構機支撐環外，所述供電電極A和測量電極M的數量與盾構機的支撐環上的注漿預留孔道數量一致，位置與各個預留注漿預留孔道的位置對應。

在一些實施例中，所述供電電極A和測量電極M為軟體不極化電極，所述軟體不極化電極包括軟袋和設置在所述軟袋內的傳導體鹽液，所述傳導體鹽液透過所述軟袋滲透至隧道壁，使其形成電的通路。

在一些實施例中，所述軟體不極化電極的后端設有定位安裝桿，以使得所述軟體不極化電極伸出盾構機支撐環盤周上的注漿預留孔道。