阅读说明：本技术 搭载于tbm上的激震装置多自由度支架、激震装置与方法 (Multi-degree-of-freedom bracket of vibration exciting device carried on TBM, vibration exciting device and method ) 是由 杨为民 郭旭 孙法合 张凤凯 高雪池 杨森林 李阳 解冬东 于 2020-10-16 设计创作，主要内容包括：本发明属于地震波法地质探测技术领域,提供了一种搭载于于TBM上的激震装置多自由度支架、激震装置与方法。其中,搭载于TBM上的激震装置多自由度支架包括：滑轨、基座、控制模块、机械臂、旋转法兰和旋转模块；滑轨安装在TBM主梁两侧,基座可沿滑轨在隧道轴线方向前后移动；机械臂安装在基座上,机械臂的长度及角度均可调；旋转法兰安装在机械臂上,旋转法兰用于固定激震装置；控制模块通过相应驱动机构与基座和机械臂分别相连,用于控制基座移动及机械臂动作；控制模块还与旋转模块相连,旋转模块与旋转法兰相连,用于控制旋转法兰旋转,以调整激震装置与隧道壁之间的角度。其可实现激震装置在TBM隧道支护时避开支护位置移动到有效激震作业位置。(The invention belongs to the technical field of geological detection by a seismic method, and provides a multi-degree-of-freedom bracket of a shock excitation device carried on a TBM (tunnel boring machine), a shock excitation device and a method. The multi-degree-of-freedom bracket of the shock excitation device loaded on the TBM comprises: the device comprises a slide rail, a base, a control module, a mechanical arm, a rotary flange and a rotary module; the sliding rails are arranged on two sides of the main beam of the TBM, and the base can move back and forth along the sliding rails in the direction of the axis of the tunnel; the mechanical arm is arranged on the base, and the length and the angle of the mechanical arm are adjustable; the rotary flange is arranged on the mechanical arm and used for fixing the vibration exciting device; the control module is respectively connected with the base and the mechanical arm through corresponding driving mechanisms and is used for controlling the movement of the base and the action of the mechanical arm; the control module is further connected with the rotating module, and the rotating module is connected with the rotating flange and used for controlling the rotating flange to rotate so as to adjust the angle between the vibration exciting device and the tunnel wall. The device can realize that the shock excitation device avoids the support position to move to the effective shock excitation operation position when the TBM tunnel is supported.)

搭载于TBM上的激震装置多自由度支架、激震装置与方法

技术领域

本发明属于地震波法地质探测技术领域，尤其涉及一种搭载于TBM上的激震装置多自由度支架、激震装置与方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

TBM施工在隧道建设中越来越广泛地应用，但TBM对地质条件变化的适应性较差，经常遇到影响施工进程和施工安全的各种不良地质情况，如TBM掘进掌子面前方地层可能出现的断层、破碎带等，极易引发卡机、地表塌陷、机械损坏等严重后果，轻则造成巨大经济损失，重则引起严重工期延误甚至人员伤亡。工程应用中，最为有效的解决办法就是采用超前地质探测技术提前探明工作面前方的地质情况，尤其是断层、破碎带等不良地质体，从而能够预先制定合理的处理措施和施工预案。地震波超前预报法用于在隧道施工过程中探测掌子面前方可能存在的不良地质体，通过在隧道边墙激发地震波，地震波遇到不良地质体界面时，一部分信号反射回来被布置在边墙上的地震传感器(检波器)所接收，通过对反射信号的处理分析了解隧道掌子面前方的地质情况。

发明人发现，目前TBM隧道施工中的地震波超前探测预报法中，激震装置支架只能实现激震装置在水平方向上的转动。但是，TBM隧道施工中经常会进行支护作业，导致激震装置不能移动至有效激震作业位置，不利于完成正常探测作业。

发明内容

针对现有激震装置在TBM隧道施工支护时不能有效移动到有效激震作业位置的问题，本发明的第一个方面提供一种搭载于TBM上的激震装置多自由度支架，其可实现激震装置在TBM隧道支护时避开支护位置移动到有效激震作业位置。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

在一个或多个实施例中，一种搭载于TBM上的激震装置多自由度支架，包括滑轨、基座、控制模块、机械臂、旋转法兰和旋转模块；

滑轨安装在TBM主梁两侧，基座可沿滑轨在隧道轴线方向前后移动；

机械臂安装在基座上，机械臂的长度及角度均可调；

旋转法兰安装在机械臂上，旋转法兰用于固定激震装置；

控制模块通过相应驱动机构与基座和机械臂分别相连，用于控制基座移动及机械臂动作；

控制模块还与旋转模块相连，旋转模块与旋转法兰相连，用于控制旋转法兰旋转，以调整激震装置与隧道壁之间的角度。

本发明的第二个方面提供一种搭载于TBM上的激震装置多自由度支架的工作方法，其包括：

控制基座沿滑轨在隧道轴线方向运动，并移动至激震装置的工作水平位置；

控制机械臂的角度至工作角度以及机械臂的长度至工作距离；

控制旋转模块带动旋转法兰旋转，调整激震装置与隧道壁垂直。

本发明的第三个方面提供一种激震装置，其包括上述所述的搭载于TBM上的激震装置多自由度支架。

本发明的有益效果是：

本发明的滑轨安装在TBM主梁两侧，基座可沿滑轨在隧道轴线方向前后移动，控制模块能够控制基座沿滑轨在隧道轴线方向运动，并移动至激震装置的工作水平位置，控制机械臂的角度至工作角度以及机械臂的长度至工作距离，控制旋转模块带动旋转法兰旋转，调整激震装置与隧道壁垂直，能够有效的避免现有激震装置支架在TBM隧道进行支护作业后无法保证激震装置进行工作的情况，还能够快速将激震装置移动至可工作位置，提高了激震装置工作的适应性。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明实施例的搭载于TBM上的激震装置多自由度支架侧面结构示意图；

图2是本发明实施例的搭载于TBM上的激震装置多自由度支架立体结构示意图。

其中，1、基座，2、主动轮，3、从动轮，4、滑轨，5、控制模块，6、支撑臂，7、转轴，8、伸缩油缸，9、激震装置，10、支撑油缸，11、伸缩臂，12、旋转模块，13、旋转法兰。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本发明中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。

本发明中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。

为了解决背景技术中提及到的现有激震装置在TBM隧道施工支护时不能有效移动到有效激震作业位置的问题，本发明提供了一种可以实现无线控制激震装置在TBM隧道内沿隧道轴线及隧道截面方向移动及角度调整的支架。其中，本发明的该激震装置多自由度支架，用于TBM隧道施工超前地质预报中地震波法探测的激震装置上。

参照图1和图2，本实施例的搭载于TBM上的激震装置多自由度支架，包括滑轨4、基座4、控制模块5、机械臂、旋转法兰13和旋转模块12。

其中，机械臂包括支撑臂6和伸缩臂11，支撑臂6和伸缩臂11通过转轴7相连。机械臂安装在基座1上，机械臂的长度及角度均可调、

在具体实施过程中，滑轨4安装在TBM主梁两侧，基座1可沿滑轨4在隧道轴线方向前后移动。

具体地，基座1上安装有主动轮2和从动轮3，主动轮2及从动轮3轮缘凸起卡在滑轨4内起到限位作用。

如图2所示，主动轮2和从动轮3的分别布设在基座两端，且主动轮2的数量为两个，从动轮3的数量也为两个。这样有利于提高基座移动的稳定性。

在其他实施例中，主动轮和从动轮也可均为一个。

旋转法兰13安装在机械臂上，旋转法兰13用于固定激震装置；

控制模块5通过相应驱动机构与基座1和机械臂分别相连，用于控制基座移动及机械臂动作。

在本实施例中，控制模块通过驱动电机驱动基座沿滑轨移动。

此处需要说明的是，在其他实施例中，控制模块也可通过其他驱动机构来驱动基座沿滑轨移动，比如液压缸机构等等，此处不再累述。

在本实施例中，控制模块通过支撑油缸和伸缩油缸来控制机械臂动作。具体地，伸缩臂11的角度通过支撑油缸10的伸缩来调整；支撑油缸10的尾部固定在支撑臂6上，支撑油缸10的顶部固定在伸缩臂11上。

伸缩臂11与隧道壁的距离通过伸缩油缸8的伸缩来调整。其中，伸缩油缸8固定在伸缩臂11上，伸缩油缸的尾部与伸缩臂相连，伸缩油缸的前部与伸缩臂的伸缩杆相连。

此处需要说明的是，在其他实施例中，控制模块也可通过其他驱动机构来驱动机械臂动作，比如驱动机构等等，此处不再累述。

在本实施例中，控制模块5还与旋转模块12相连，旋转模块12与旋转法兰13相连，用于控制旋转法兰13旋转，以调整激震装置与隧道壁之间的角度。

其中，旋转模块可采用旋转电机或是其他具有旋转功能的现有驱动机构来实现。

为了提高整个激震装置多自由度支架的控制效率，控制模块还与无线遥控器相互通信。利用无线遥控器实现激震装置多自由度支架的远程遥控控制。

在本实施例中，控制模块可采用PLC或是其他具有可编程逻辑器件来实现。

基于图1和图2所示的搭载于TBM上的激震装置多自由度支架的工作方法，包括：

控制基座沿滑轨在隧道轴线方向运动，并移动至激震装置的工作水平位置；

控制机械臂的角度至工作角度以及机械臂的长度至工作距离；

控制旋转模块带动旋转法兰旋转，调整激震装置与隧道壁垂直。

本实施例的滑轨安装在TBM主梁两侧，基座可沿滑轨在隧道轴线方向前后移动，控制模块能够控制基座沿滑轨在隧道轴线方向运动，并移动至激震装置的工作水平位置，控制机械臂的角度至工作角度以及机械臂的长度至工作距离，控制旋转模块带动旋转法兰旋转，调整激震装置与隧道壁垂直，能够有效的避免现有激震装置支架在TBM隧道进行支护作业后无法保证激震装置进行工作的情况，还能够快速将激震装置移动至可工作位置，提高了激震装置工作的适应性。

在一个或多个实施例中，还提供了激震装置，包括搭载于TBM上的激震装置多自由度支架。其中，搭载于TBM上的激震装置多自由度支架的具体结构如上述所述，此处不再累述。

此处可以理解的是，激震装置的其他结构均是现有结构，此处不再详述。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。