三维电法超前地质预报装置及其预报方法制造方法及图纸

本公开涉及一种三维电法超前地质预报装置及其预报方法

【技术实现步骤摘要】
三维电法超前地质预报装置及其预报方法


[0001]本公开涉及隧道地质预报领域，尤其涉及一种三维电法超前地质预报装置及其预报方法
。

技术介绍

[0002]随着国内穿江过海隧道工程的增多，近年来，大直径泥水盾构机逐步增多，同时，隧道施工中的施工风险也更大，由于隧道开挖面较大，其地质构造不均性更强
、
复杂度更高，这些复杂不良地质构造对盾构机带来的安全威胁更大
。
[0003]为了保障大直径泥水盾构机的安全施工掘进，常用的地震波法和电法超前地质预报方法大都采用一维地质解释或二维地质解释，这些地质解释方案已经不能很好地满足大断面详细地质解释的需求
。
在一些相关技术中，提出了针对于地质的三维解释方案，但只能进行较粗粒度的超前地质评价，难以满足盾构机对较大直径掌子面施工时精细化的三维超前地质预报需求
。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本公开实施例提供一种三维电法超前地质预报装置及其预报方法，能够满足较大直径掌子面施工时精细化的三维超前地质预报需求
。
[0005]在本公开的一个方面，提供一种三维电法超前地质预报装置，应用于隧道掘进设备，包括：
[0006]多个方位发射电极，安装在所述隧道掘进设备的刀盘上，并位于不同的径向位置；
[0007]屏蔽电极，至少部分设置在所述隧道掘进设备的盾体上；
[0008]回流电极，在所述隧道掘进设备的后侧接地；和
[0009]主控单元，与所述多个方位发射电极r/>、
所述屏蔽电极和所述回流电极信号连接，被配置为：
[0010]使所述多个方位发射电极在所述刀盘转动的过程中依次且循环地向刀盘前侧的掌子面发射程控电流，并同时使所述屏蔽电极发射对所述多个方位发射电极发出的程控电流进行聚焦的屏蔽电流；
[0011]获得各个方位发射电极在所述刀盘转动到不同转动角度时的电流电压信息；
[0012]根据所述电流电压信息和与所述电流电压信息对应的所述方位发射电极的径向位置信息和角度位置信息，确定表征所述刀盘前侧待挖掘区域的地质构造信息的数据
。
[0013]在一些实施例中，所述主控单元被配置为使所述多个方位发射电极在所述刀盘转动的过程中依次且循环地向刀盘前侧的掌子面发射程控的混频交变电流
。
[0014]在一些实施例中，所述主控单元被配置为使所述屏蔽电极发射对所述多个方位发射电极发出的程控电流进行聚焦的混频交变电流作为所述屏蔽电流
。
[0015]在一些实施例中，所述主控单元被配置为各个方位发射电极在所述刀盘转动到不同转动角度的位置，向刀盘前侧的掌子面发射程控电流时，记录所述方位发射电极的径向
位置信息和角度位置信息
。
[0016]在一些实施例中，表征所述刀盘前侧待挖掘区域的地质构造信息的数据包括所述刀盘前侧待挖掘区域的各个径向位置和各个角度位置的视电阻率分布
。
[0017]在一些实施例中，所述多个方位发射电极位于所述刀盘的同一安装角度下不同的径向位置
。
[0018]在一些实施例中，所述多个方位发射电极位于所述刀盘的至少两个安装角度
。
[0019]在一些实施例中，所述多个方位发射电极为2～8个方位发射电极
。
[0020]在一些实施例中，所述多个方位发射电极中的至少部分为安装在所述刀盘上的刀具
。
[0021]在本公开的一个方面，提供一种基于前述的三维电法超前地质预报装置的预报方法，包括：
[0022]使所述多个方位发射电极在所述刀盘转动的过程中依次且循环地向刀盘前侧的掌子面发射程控电流，并同时使所述屏蔽电极发射对所述多个方位发射电极发出的程控电流进行聚焦的屏蔽电流；
[0023]获得各个方位发射电极在所述刀盘转动到不同转动角度时的电流电压信息；
[0024]根据所述电流电压信息和与所述电流电压信息对应的所述方位发射电极的径向位置信息和角度位置信息，确定表征所述刀盘前侧待挖掘区域的地质构造信息的数据
。
[0025]在一些实施例中，使所述多个方位发射电极在所述刀盘转动的过程中依次且循环地向刀盘前侧的掌子面发射程控电流的步骤包括：
[0026]使所述多个方位发射电极在所述刀盘转动的过程中依次且循环地向刀盘前侧的掌子面发射程控的混频交变电流
。
[0027]在一些实施例中，使所述屏蔽电极发射对所述多个方位发射电极发出的程控电流进行聚焦的屏蔽电流的步骤包括：
[0028]使所述屏蔽电极发射对所述多个方位发射电极发出的程控电流进行聚焦的混频交变电流作为所述屏蔽电流
。
[0029]在一些实施例中，所述预报方法还包括：
[0030]在各个方位发射电极在所述刀盘转动到不同转动角度的位置，向刀盘前侧的掌子面发射程控电流时，记录所述方位发射电极的径向位置信息和角度位置信息
。
[0031]在一些实施例中，根据所述电流电压信息和与所述电流电压信息对应的所述方位发射电极的径向位置信息和角度位置信息，确定表征所述刀盘前侧待挖掘区域的地质构造信息的数据的步骤包括：
[0032]根据所述电流电压信息和与所述电流电压信息对应的所述方位发射电极的径向位置信息和角度位置信息，确定所述刀盘前侧待挖掘区域的各个径向位置和各个角度位置的视电阻率分布
。
[0033]因此，根据本公开实施例，在刀盘上不同径向位置设置多个方位发射电极，配合刀盘的转动，不同径向位置的各个方位发射电极在刀盘的不同角度位置可以确定出各个方位发射电极在掌子面范围内的坐标，通过各个方位发射电极依次且循环地发射程控电流，并通过屏蔽电极发出的屏蔽电流将程控电流聚焦到刀盘前侧的待挖掘区域，可以获得各个方位发射电极在不同转动角度时的电流电压信息，结合方位发射电极的径向位置信息和角度
位置信息，可以确定出表征刀盘前侧待挖掘区域的地质构造信息的数据
。
由于获得了不同径向位置的方位发射电极在不同角度位置下发出程控电流时的电流电压信息，使得刀盘前侧待挖掘区域在掌子面范围下由径向位置信息和角度位置信息确定的更多的坐标位置，使得三维电法超前地质预报装置对刀盘前侧待挖掘区域的地质构造信息的探测更加精细化，满足较大直径掌子面施工时精细化的三维超前地质预报需求
。
附图说明
[0034]构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理
。
[0035]参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：
[0036]图1是根据本公开三维电法超前地质预报装置的一些实施例的控制关系示意图；
[0037]图2是根据本公开三维电法超前地质预报装置实施例在隧道掘进场景下的结构示意图；
[0038]图3是根据本公开三维电法超前地质预报装置的一些实施例中方位发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种三维电法超前地质预报装置，应用于隧道掘进设备，其特征在于，包括：多个方位发射电极
(2)
，安装在所述隧道掘进设备的刀盘
(11)
上，并位于不同的径向位置；屏蔽电极
(3)
，至少部分设置在所述隧道掘进设备的盾体
(12)
上；回流电极
(4)
，在所述隧道掘进设备的后侧接地；和主控单元
(5)
，与所述多个方位发射电极
(2)、
所述屏蔽电极
(3)
和所述回流电极
(4)
信号连接，被配置为：使所述多个方位发射电极
(2)
在所述刀盘
(11)
转动的过程中依次且循环地向刀盘
(11)
前侧的掌子面
(HF)
发射程控电流，并同时使所述屏蔽电极
(3)
发射对所述多个方位发射电极
(2)
发出的程控电流进行聚焦的屏蔽电流；获得各个方位发射电极
(2)
在所述刀盘
(11)
转动到不同转动角度时的电流电压信息；根据所述电流电压信息和与所述电流电压信息对应的所述方位发射电极
(2)
的径向位置信息和角度位置信息，确定表征所述刀盘
(11)
前侧待挖掘区域
(EA)
的地质构造信息的数据
。2.
根据权利要求1所述的三维电法超前地质预报装置，其特征在于，所述主控单元
(5)
被配置为使所述多个方位发射电极
(2)
在所述刀盘
(11)
转动的过程中依次且循环地向刀盘
(11)
前侧的掌子面
(HF)
发射程控的混频交变电流
。3.
根据权利要求1所述的三维电法超前地质预报装置，其特征在于，所述主控单元
(5)
被配置为使所述屏蔽电极
(3)
发射对所述多个方位发射电极
(2)
发出的程控电流进行聚焦的混频交变电流作为所述屏蔽电流
。4.
根据权利要求1所述的三维电法超前地质预报装置，其特征在于，所述主控单元
(5)
被配置为各个方位发射电极
(2)
在所述刀盘
(11)
转动到不同转动角度的位置，向刀盘
(11)
前侧的掌子面
(HF)
发射程控电流时，记录所述方位发射电极
(2)
的径向位置信息和角度位置信息
。5.
根据权利要求1所述的三维电法超前地质预报装置，其特征在于，表征所述刀盘
(11)
前侧待挖掘区域
(EA)
的地质构造信息的数据包括所述刀盘
(11)
前侧待挖掘区域
(EA)
的各个径向位置和各个角度位置的视电阻率分布
。6.
根据权利要求1所述的三维电法超前地质预报装置，其特征在于，所述多个方位发射电极
(2)
位于所述刀盘
(11)
的同一安装角度下不同的径向位置
。7.
根据权利要求1所述的三维电法超前地质预报装置，其特征在于，所述多个方位发射电极
(2)
位于所述刀盘
(11)
的至少两个安装角度
。8.

【专利技术属性】
技术研发人员：魏晓龙，张志国，郑俊祥，王宁，宋加加，王昆，孟祥波，黄震，王豪，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十二研究所，
类型：发明
国别省市：