阅读说明：本技术 用于双护盾tbm地震波超前探测的辅助信号采集装置及系统 (Auxiliary signal acquisition device and system for double-shield TBM seismic wave advanced detection ) 是由 李尧 陈安东 左志武 陈磊 李铎 孙法合 李凯 周鹏飞 于 2020-10-10 设计创作，主要内容包括：本公开提出了用于双护盾TBM地震波超前探测的辅助信号采集装置及系统,包括：管片及传导杆,所述管片上开设有灌注孔,所述传导杆一端通过灌注孔与围岩直接贴合,另一端超出管片内壁至外侧。本公开技术方案适用于双护盾TBM地震波超前探测的辅助信号装置,既要充分利用双护盾TBM现有管片结构,还要操作简便,不影响TBM施工进度。(The utility model provides an auxiliary signal collection system and system for two shield TBM seismic wave advanced detection, include: duct piece and conduction pole, the filling hole has been seted up on the duct piece, conduction pole one end is passed through the filling hole and is directly laminated with the country rock, and the other end surpasss duct piece inner wall to the outside. The technical scheme is suitable for the auxiliary signal device for the advance detection of the seismic waves of the double-shield TBM, not only needs to fully utilize the existing segment structure of the double-shield TBM, but also needs to be simple and convenient to operate and does not influence the construction progress of the TBM.)

用于双护盾TBM地震波超前探测的辅助信号采集装置及系统

技术领域

本公开属于地震勘探领域，尤其涉及用于双护盾TBM地震波超前探测的辅助信号采集装置及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

在交通、水利、市政等隧道及地下工程建设过程中，由于地质条件的复杂多变和现有技术水平的限制，初期的勘查水平无法全部探明开挖轴线上的不良地质。尤其是在TBM施工隧道中，掘进机对地质条件的适应性较差，在不良地质段因不能采取合理的施工方案造成卡机等事故频发。因此，在施工中开展超前地质预报对前方不良地质体进行探测，摸清地质情况，及时优化施工和支护参数显得十分必要，具有重要的安全和经济价值。

在目前的隧道施工中，地震波法是一种比较常用且有效的超前地质预报手段，可以对隧道掌子面前方断层、构造破碎带、软弱地层、溶洞等不良地质体进行探测，且探测距离较远。

现有技术中的检波器安装需要搭载一定的装置之后，需要在TBM上进行改造和安装。对于没有搭载的双护盾TBM不能适用。

发明人在研究中发现，检波器作为地震波法的重要部件，以往在钻爆法或敞开式TBM隧道中通过锚固剂或在边墙打孔插入椎体固定检波器，但在双护盾TBM隧道中，受管片影响，使得检波器安装受限，检波器无法直接在围岩上安装，且管片与围岩之间存在空隙，存在较强的反射界面，严重影响数据质量，因此直接在管片安装信号不好。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本公开提供了用于双护盾TBM地震波超前探测的辅助信号采集装置，充分利用双护盾TBM现有管片结构，还要操作简便，不影响TBM施工进度。

为实现上述目的，本公开的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

第一方面，公开了用于双护盾TBM地震波超前探测的辅助信号采集装置，包括：管片及传导杆，所述管片上开设有灌注孔，所述传导杆一端通过灌注孔与围岩直接贴合，另一端超出管片内壁至外侧。

第二方面，公开了探测系统，包括上述辅助信号采集装置，所述传导杆另一端超出管片内壁至外侧后与检波器固定连接，所述检波器用于进行地震波超前探测。

以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

本公开技术方案适用于双护盾TBM地震波超前探测的辅助信号装置，既要充分利用双护盾TBM现有管片结构，还要操作简便，不影响TBM施工进度。

本公开技术方案不用改变现有管片结构或钻孔可能带来的损坏，通过现有灌注孔，然后在孔内放入信号采集传导螺栓，并与围岩紧密耦合，检波器在管片内侧与螺栓连接，实现了在双护盾TBM环境下地震波超前探测，提高了数据采集质量，且操作方便，可重复使用。

本公开技术方案是在没有搭载装置的双护盾TBM适用，是一种便携式的辅助装置。

本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

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

图1为本公开实施例的结构示意图；

图中标记为，1-检波器，2-管片，21-灌注孔，3-固定内衬，4-信号采集传导螺栓，5-围岩。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开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公开的示例性实施方式。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。

在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本公开技术方案解决了现有技术中双护盾TBM隧道地震法超前探测时，无法直接在围岩上布设检波器和之前探测需要预制特定结构的管片或在管片上钻孔才能进行探测，费时费力的问题，具有保证检波器与围岩耦合效果，布设省时省力的优点，其方案如下：用于双护盾TBM地震波超前探测的辅助信号采集装置，包括固定内衬、信号采集传导螺栓等，其中固定内衬连接管片和信号采集传导螺栓，三者之间均通过螺纹连接，便于安装和拆卸，并且通过固定内衬提供的反作用力使得信号采集传导螺栓与围岩紧密贴合；检波器通过吸铁石与信号采集传导螺栓连接，并调整正确方向。通过此装置，实时不特定预制管片和在管片钻孔对地震波超前探测的数据测量，方便快捷，不对管片等支护结构造成损坏。

地震探测采集的是震动信号，一般是检波器直接安装在围岩采集信号，由于双护盾TBM管片的限制，不能很好采集。因此，利用这根传导螺栓一侧定在围岩上，一侧伸出管片，利用螺栓与围岩的紧密贴合，将安装位置变换在螺栓上，采集信号。

具体的，参见附图1所示，本实施例公开了用于双护盾TBM地震波超前探测的辅助信号采集装置，包括检波器1，管片2，所述管片2上灌注孔21，所述固定内衬3置于灌注孔21内部，所述信号采集传导螺栓4通过螺纹与固定内衬3连接并穿过灌注孔21后与围岩5接触，检波器1按照正确方向固定在信号采集传导螺栓4上。

在一实施例子中，还包括固定内衬，固定内衬为环状，外侧与内侧均具有螺纹，所述外圈通过螺纹固定在管片上，内圈通过螺纹与信号采集传导螺栓连接。

固定内衬3置于管片灌注孔21内，外圈螺纹与管片灌注孔21连接，内圈螺纹与信号采集传导螺栓4连接，传导螺栓4穿过内圈与围岩5接触，并利用固定内衬3提供的反作用力与围岩5紧密贴合。螺纹连接的目的使得检波器1布设方便快捷，上述部件可拆卸重复利用。

在该实施例子中，灌注孔是管片上的孔，管片制作时需预留一个孔，灌注豆砾石或混凝土。固定内衬的外圈与管片灌注孔，固定内衬内圈与螺栓连接。

固定内衬3外直径与灌注孔21内径一致。所述固定内衬3内圈螺纹与信号采集传导螺栓4连接。

具体的，固定内衬是以环状金属构件，内外两侧均设有螺纹，螺纹尺寸按照施工隧道灌注孔和信号采集传导螺栓尺寸制定。其中，外侧螺纹用于固定内衬与管片的连接并固定位置，为方便拆卸，固定内衬总长的1/2在管片外部；内测螺纹用于与信号采集传导螺栓连接，并提供所需的作用力。根据检波器数量确定，固定内衬一般10个，根据不同开挖直径的双护盾TBM管片尺寸，这个关系到螺栓的尺寸和灌注孔的尺寸，决定固定内衬的尺寸。

信号采集传导螺栓的长度为500mm。信号采集传导螺栓的直径不大于50mm。信号采集传导螺栓是一种六角头圆弧螺纹螺栓，杆状部位设有外螺纹，穿过固定内衬内圈并螺纹连接之后，利用固定内衬提供的反作用力与围岩紧密贴合；在六角头部位通过吸铁石安装检波器，并按照方位要求调整检波器。

在另一实施例子中，用于双护盾TBM地震波超前探测的辅助信号采集装置的具体步骤如下：

步骤1：将固定内衬3置于灌注孔21内，固定内衬3外圈带有螺纹，与灌注孔21通过螺纹连接，便于安装与拆卸。

步骤2：将信号采集传导螺栓4通过螺纹与固定内衬3连接并穿过灌注孔21后与围岩5接触，并利用与固定内衬3螺纹连接提供的反作用力与围岩5紧密贴合。

步骤3：将检波器1利用吸铁石与信号采集传导螺栓4连接，并调整正确方位固定。

步骤4：检波器安装完成后，便可按照正常步骤进行地震波超前探测准备工作。

本发明通过管片上现有灌注孔和固定内衬将信号采集传导螺栓固定在灌注孔内，并利用固定内衬提供的反作用力将信号采集传导螺栓紧密贴合在围岩上，实现了在双护盾TBM环境下进行地震波法超前探测信号采集的目的，部件通过螺纹连接，便于安装与拆卸，有利于提高探测效率和数据信噪比，具有较高的应用价值。

本公开技术方案未便携式地震波探测，在双护盾TBM上，由于管片的存在，检波器无法直接安装在围岩上，影响数据质量。现有技术中是搭载式的方法，且通过搭载的机械手将检波器穿过注浆孔之后，将检波器固定在围岩之上，并调整方位达到适合探测的标准。这种方法的前提是在仪器上搭载机械装置，较好的解决了未发安装的问题，并且效率较高。但对于已经开始施工而没有的搭载机械装置的TBM并不能使用。因此，这个主要是针对已经施工但未搭载，属于便携式，操作简单且效果较好。

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

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。