隧道用瞬变电磁超前探测定点转角度天线.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107015283A(43)申请公布日2017.08.04(21)申请号201710243219.8(22)申请日2017.04.14(71)申请人招商局重庆交通科研设计院有限公司地址400067重庆市南岸区学府大道33号(72)发明人刘明伟秦之富王连成赵文轲秦峰曾知法钟鸣李汶洋王星星张银金刘瑞全卫轶科程曦(74)专利代理机构北京海虹嘉诚知识产权代理有限公司11129代理人谢殿武(51)Int.Cl.G01V3/10(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称隧道用瞬变电磁超前探测定点转角度天线(57)摘要本发明公开了一种隧道用瞬变电磁超前探测定点转角度天线，包括天线单元和转角度支架，天线单元包括中心轴线重合并形成重叠回线设置的发射天线和接收天线，转角度支架包括竖直设置的支撑架和以可相对支撑架上下转动的方式与支撑架配合设置的连接杆，天线单元以可相对连接杆左右摆动的方式连接于连接杆；在探测使用时，发射天线和接收天线可同步按照不同角度对隧道前方及四周地质信息的探测，即使得采集的数据可组成三维数据体，为进一步的隧道超前方多方位三维成像实现提供基础数据；采用该定点转角度天线探测的超前预报成果，可实现对含水异常体的空间位置准确定位，进而可有针对性地布设超前探、放水钻孔，既节约了钻探成本，又提高了掘进工效，减少隧道掘进事故。CN107015283ACN107015283A权利要求书1/1页1.一种隧道用瞬变电磁超前探测定点转角度天线，其特征在于：包括天线单元和转角度支架，所述天线单元包括中心轴线重合并形成重叠回线设置的发射天线和接收天线，所述转角度支架包括竖直设置的支撑架和以可相对支撑架上下转动的方式与所述支撑架配合设置的连接杆，所述天线单元以可相对连接杆左右摆动的方式连接于所述连接杆。2.根据权利要求1所述的隧道用瞬变电磁超前探测定点转角度天线，其特征在于：所述发射天线包括发射线框和多匝缠绕在发射线框上设置的发射线圈；所述接收天线包括接收线框和多匝缠绕在发射线框上设置的接收线圈。3.根据权利要求2所述的隧道用瞬变电磁超前探测定点转角度天线，其特征在于：所述发射天线与所述接收天线在线框轴向上的间距为2cm。4.根据权利要求3所述的隧道用瞬变电磁超前探测定点转角度天线，其特征在于：所述发射线圈匝数为24匝，所述接收线圈匝数为64匝。5.根据权利要求4所述的隧道用瞬变电磁超前探测定点转角度天线，其特征在于：所述发射线圈采用直径为2mm的单股漆包线，所述接收线圈采用直径1mm的单股漆包线。6.根据权利要求5所述的隧道用瞬变电磁超前探测定点转角度天线，其特征在于：所述发射线圈和所述接收线圈为同一顺序并行缠绕。7.根据权利要求6所述的隧道用瞬变电磁超前探测定点转角度天线，其特征在于：所述连接杆与所述支撑架的连接处、所述天线单元与所述连接杆的连接处均设置有用于测量活动角度的角度测量装置。2CN107015283A说明书1/3页隧道用瞬变电磁超前探测定点转角度天线技术领域[0001]本发明涉及隧道超前探测领域，特别涉及一种隧道用瞬变电磁超前探测定点转角度天线。背景技术[0002]我国是世界上隧道数量最多、情况最复杂、发展最快的国家。在建隧道围岩复杂多变，存在不良地质及含水构造，由于地调资料、勘察设计、现有技术手段的局限性，导致隧道地质可靠性受限，造成了隧道施工的不确定性，进而造成工期、安全、经济风险。超前探测技术预测前方富水性及规模成为迫切需要。[0003]瞬变电磁法是现有在隧道进行超前地质预报中常用的一种方法，其是采用电磁感应原理，对水体等低阻体的不良地质体具有独到的优势。根据以往工程实例，瞬变电磁法进行隧道超前地质预报能有效地预报预防低阻水体，从而减少隧道开掘过程的的突水突泥事故的发生。现有技术中，公开了一种用于物理模拟试验的隧道瞬变电磁超前探测阵列式天线(CN103050769A)的专利，其提到了一种阵列式天线的探测方法，但隧道开挖的掌子面的范围有限，且天线本身具有一定的线圈大小和受金属干扰明显，以及其进行阵列式布设方式的实施过程中的不方便性，急需一种方便操作，又可以提高对隧道掌子面低阻体探测效果的方法。而且，现有的瞬变电超前探测技术反映的主要是隧道掘进正前方的地质情况，对掘进前方四周信息无法反馈，进而造成隧道施工过程中四周出水的事故，影响施工安全。发明内容[0004]有鉴于此，本发明提供一种隧道用瞬变电磁超前探测定点转角度天线及其探测方法，可按照不同角度进行探测，实现隧道前方及四周地质信息的探测，从而实现对含水异常体的空间位置准确定位，进而可有针对性地布设超前探、防水钻孔，既节约了钻探成本，又提高了掘进工效，减少隧道掘进事故。[0005]本发明的