盾构施工隧道使用的激电测深法超前预报系统及方法.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CN113031082A(43)申请公布日2021.06.25(21)申请号202110290083.2(22)申请日2021.03.18(71)申请人中国科学院地理科学与资源研究所地址100101北京市朝阳区大屯路甲11号(72)发明人王伟李郎平(74)专利代理机构北京金咨知识产权代理有限公司11612代理人尤樟华(51)Int.Cl.G01V3/08(2006.01)权利要求书2页说明书9页附图3页(54)发明名称盾构施工隧道使用的激电测深法超前预报系统及方法(57)摘要本发明提供一种盾构施工隧道使用的激电测深法超前预报系统及方法，激电测深法超前预报系统包括供电电极系、测量电极系、多通道激电数据采集仪和数据处理终端；供电电极系包括供电电极A和无穷远供电电极B，测量电极系包括测量电极M和无穷远测量电极N，供电电极A用于产生激发极化点电源场，测量电极M用于测量电位差，供电电极系、测量电极系组成激电二极测深装置；供电电极A和测量电极M利用盾构机支撑环上的注浆预留孔道布置在掌子面或其附近的隧道壁处，供电电极A和多个测量电极M呈环形布置；无穷远供电电极B和无穷远测量电极N布置在隧道的远离掌子面的侧壁或底板上且相互隔离；实现对隧道掌子面前方地质体电性分布特征的探测目的。CN113031082ACN113031082A权利要求书1/2页1.一种盾构施工隧道使用的激电测深法超前预报系统，其特征在于，所述激电测深法超前预报系统包括供电电极系、测量电极系、多通道激电数据采集仪和数据处理终端；其中，所述供电电极系包括供电电极A和无穷远供电电极B；所述测量电极系包括测量电极M和无穷远测量电极N，所述供电电极A用于产生激发极化点电源场，所述测量电极M用于测量产生的激发极化点电源场的电位差，所述供电电极系、测量电极系组成激电二极测深装置；所述供电电极A和测量电极M布置在掌子面或其附近的隧道壁处，供电电极A布置有一个，测量电极M布置有多个，且供电电极A和多个测量电极M呈环形布置；所述无穷远供电电极B和无穷远测量电极N布置在隧道的远离掌子面的侧壁或底板上，且相互隔离；所述多通道激电数据采集仪与所述供电电极系和测量电极系连接的各个电极连接，其也与数据处理终端连接，用于设置供电参数及测量各个测点的一次场电位差以及二次场电位差，并将供电参数及测得的电位差传输至数据处理终端；所述数据处理终端利用采集的一次场及二次场绘制曲线图并进行分析，从而判断掌子面前方地层地质情况。2.根据权利要求1所述的盾构施工隧道使用的激电测深法超前预报系统，其特征在于，所述供电电极A和测量电极M是在盾构机内穿过支撑环盘周上的多个预留注浆预留孔道，从而伸出到盾构机支撑环外，所述供电电极A和测量电极M的数量与盾构机的支撑环上的注浆预留孔道数量一致，位置与各个预留注浆预留孔道的位置对应。3.根据权利要求1所述的盾构施工隧道使用的激电测深法超前预报系统，其特征在于，所述供电电极A和测量电极M为软体不极化电极，所述软体不极化电极包括软袋和设置在所述软袋内的传导体盐液，所述传导体盐液透过所述软袋渗透至隧道壁，使其形成电的通路。4.根据权利要求3所述的盾构施工隧道使用的激电测深法超前预报系统，其特征在于，所述软体不极化电极的后端设有定位安装杆，以使得所述软体不极化电极伸出盾构机支撑环盘周上的预留注浆预留孔道；所述软体不极化电极的后端也设有与所述多通道激电数据采集仪连接的信号传输线。5.根据权利要求4所述的盾构施工隧道使用的激电测深法超前预报系统，其特征在于，所述软体不极化电极包括设置在所述软袋内的金属电极、金属盐晶体和吸水体，所述传导体盐液通过金属盐晶体浸泡溶剂形成，所述金属盐晶体填充于所述金属电极周边，所述金属电极一端伸出所述软袋的开口并与所述定位安装杆连接。6.根据权利要求1所述的盾构施工隧道使用的激电测深法超前预报系统，其特征在于，所述无穷远供电电极B、无穷远测量电极N与所述供电电极A、测量电极M的水平距离不小于750米。7.根据权利要求1所述的盾构施工隧道使用的激电测深法超前预报系统，其特征在于，所述多通道激电数据采集仪的供电参数包括供电电流、供电电压、波形和供电周期；所述多通道激电数据采集仪对所述供电电极A和无穷远供电电极B供以正负交替的矩形脉冲电流，占空比为1：1，供电周期为2～20s，供电电流2～8A，供电电压600～1000V。8.根据权利要求1所述的盾构施工隧道使用的激电测深法超前预报系统，其特征在于，所述供电电极A位于掌子面的最高位置，各所述测量电极M均匀且在掌子面的竖向直径两侧水平对称布置，使得对称分布的两个测点位置的测量电极M到供电电极A的距离是相等的。2CN113031082A权利要求书2/2页9.一种