发明内容

本发明的目的是为了解决在隧道施工过程中地震波法对不良地质体的超前预报遇到的诸多问题而提供的一种机载式隧道超前预报用液压伺服可控震源。

本发明提供的隧道超前预报用液压伺服可控震源包括有承台、机械臂、第一液压杆、第二液压杆、激振锤、液压油箱和控制器，其中机械臂的底部铰接在承台上，第一液压杆的底部也铰接在承台上，第一液压杆的顶端固连在机械臂的上端底部，第一液压杆的伸缩能够带动机械臂绕着底部的铰接轴进行转动，机械臂的顶端枢接有旋转板，第二液压杆装配在机械臂的上部，第二液压杆的顶端固连在旋转板的一端，第二液压杆的伸缩能够带动旋转板绕着与机械臂之间的枢接轴进行转动，旋转板的后部设置有固定架，激振锤装配在固定架内，旋转板转动的过程中能够带动激振锤进行同步转动，液压油箱也设在承台上，液压油箱上设置有液压油泵，第一液压杆、第二液压杆和激振锤通过管路均与液压油泵相连接，第一液压杆、第二液压杆和激振锤由液压油泵控制工作，液压油泵与控制器相连接，控制器控制液压油泵的工作。

承台上还装配有支撑架，控制器设在支撑架的顶盖上。

液压油泵与第一液压杆之间的连接管路上设置有第一电控阀，液压油泵与第二液压杆的连接管路上设置有第二电控阀，液压油泵与激振锤之间的连接管路上设置有第三电控阀，液压油泵还连接有电机，液压油泵由电机进行驱动，第一电控阀、第二电控阀、第三电控阀和电机均与控制器相连接并由控制器控制工作。

旋转板后部的固定架上设置有导向杆，激振锤穿设在导向杆上，激振锤与导向杆滑动连接，激振锤能够沿导向杆进行滑动，导向杆的底端固连有激振板，激振板上设置有第一加速度传感器，激振锤的顶端设置有第二加速度传感器，第一加速度传感器和第二加速度传感器均与控制器相连接，第一加速度传感器和第二加速度传感器能够把采集的数据实时传输给控制器，激振板的两端分别设置有限位杆，两个限位杆的顶端连接有压板，压板和激振板之间设置有空气弹簧。

液压油泵与激振锤之间的连接管路上还设置有蓄能器总成，蓄能器总成设在固定架的连接板上，蓄能器总成通过液压高压油管和液压低压油管与激振锤相连接，液压高压油管和液压低压油管与激振锤的连接处设置有伺服阀，伺服阀与控制器连接并由控制器控制工作，伺服阀上装配有LVDT传感器，LVDT传感器与控制器相连接，LVDT传感器能够把采集的数据实时传输给控制器。

上述的第一液压杆、第二液压杆、激振锤、控制器、液压油泵、第一电控阀、第二电控阀、第三电控阀、电机、第一加速度传感器、第二加速度传感器、空气弹簧、蓄能器总成、伺服阀和LVDT传感器均为现有设备的组装，因此具体型号和规格没有进行赘述。

本发明的工作原理：

本发明提供的隧道超前预报用液压伺服可控震源在使用时将承台固定于TBM隧道开挖平台上，通过控制器操控第二液压杆伸缩长度，使旋转板与后部固定架中的激振板调整至与掌子面平行贴合，通过操控第一液压杆伸缩长度调整机械臂角度以达到调整激振板与掌子面的距离，使液压伺服可控震源达到准备工作状态。

液压油泵由电机提供动力，将液压油从液压油箱传输至第一电控阀、第二电控阀和第三电控阀，控制器控制第一电控阀、第二电控阀和第三电控阀将液压油分别传输至第一液压杆、第二液压杆和激振锤，每根液压油管通过安装在装置上的固定组件进行固定，到达激振锤的液压油先通过蓄能器总成，分别由液压低压油管和液压高压油管进入伺服阀然后进入激振锤为激振锤提供液压能。

旋转板与机械臂顶端通过枢接轴连接，旋转板通过固定架与激振锤连接，连接处用固接螺母固定，使旋转板与激振锤形成整体，在第二液压杆伸缩过程中旋转板与激振锤保持同步旋转。

控制器装配有电源开关分别控制第一电控阀、第二电控阀和第三电控阀的开合，从而调节第一液压杆和第二液压杆的伸缩距离以及激振锤的关停。

第一加速度传感器、第二加速度传感器和LVDT传感器能够采集震源的加速信号与出力信号并传输到控制器，控制器内输入有激振参数，激振信号通过控制线束传至伺服阀，伺服阀根据控制器输入的激振参数调整激振锤的激振频率，从而产生频率可控以及能量持续稳定的地震波。

本发明的有益效果：

本发明提供的机载式隧道超前预报用液压伺服可控震源通过机载式基座能够直接在TBM隧道开挖平台进行安装使用，方便在TBM隧道全断面开挖施工中进行超前地质预报，液压伺服可控震源通过第一液压杆以及第二液压杆的伸缩调整，与掌子面平行贴合，旋转板与机械臂末端通过枢接轴连接能够进行大角度调整，以此来满足对不同角度掌子面激振，装置中的电子器件通过控制线束与控制器连接，控制器内输入所需的激振参数至伺服阀，使液压伺服可控震源产生地震波，加速度传感器与LVDT传感器可采集震源的加速信号与发力信号，激振频率可控，脉冲能量持续稳定，可明显提高可控震源工作效率，提高预报准确度，加快工程进展并提高经济效益。由于公路隧道建设中使用TBM隧道开挖占比很大，以往的炸药震源需报备申请手续等复杂流程，并且使用时有安全隐患等问题，本发明机械化程度高，能够有效解决现有隧道超前地质预报地震波法震源工作效率低，能量不稳定的问题。