一种用于tbm的钻孔电阻率超前探测装置及其探测方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于TBM的钻孔电阻率超前探测装置及其探测方法，探测包括外套管、内传动杆、电极、旋转轴承和限位装置；所述旋转轴承的内圈套在所述内传动杆上；所述电极置于外套管内的电极收容部，头部朝向外套管侧壁的外侧，所述电极的后部与所述电极压缩引线的一端连接，所述电极压缩引线的另一端与所述旋转轴承的外圈连接，所述电极的后端设有弹簧；所述限位装置包括相互配合的外套管阻挡部和内传动杆凸出部，当所述凸出部与所述阻挡部有重叠部分时，所述外套管阻止所述内传动杆的轴向相对运动；当所述凸出部与所述阻挡部位置错开时，所述内传动杆与所述外套管处于轴向自由运动状态。
【专利说明】
一种用于TBM的钻孔电阻率超前探测装置及其探测方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种钻孔电阻率超前探测装置及其探测方法，尤其是一种用于TBM的钻孔电阻率超前探测装置及其探测方法。
【背景技术】
[0002]我国已经是世界上隧道修建规模与难度最大的国家，在铁路公路交通工程、水利水电工程中将会修建更多的深长隧道。TBM(全断面隧道掘进机)施工具有安全高效经济的诸多优势，我国的隧道建设将会越来越多的采用TBM施工。当隧道穿越不良地质段落，尤其是穿越断层、溶洞等致灾构造发育的段落时，极易发生坍塌、突水突泥灾害，对施工人员安全与设备安全构成巨大威胁，并导致工期延误。因此开展断层、溶洞等致灾构造的超前预报研究工作，实现隧道施工前方致灾构造的精细化探测，对保证隧道安全施工具有重要意义。
[0003]直流电阻率法是一种常用的超前预报方法，具有探测效率高、对致灾构造敏感的特点，在隧道超前地质预报中发挥了巨大的作用，但由于电场探测位场效应导致对掌子面前方的分辨能力不足。而利用超前钻孔开展孔中电阻率超前探测可以较好的解决这一问题，大幅提高超前探测的分辨率与定位精度，同时也可解决单纯超前钻孔带来的一孔之见的问题。对于钻爆法隧道超前探测，基于超前水平钻孔的现有电阻率探测装置与方法，可以实现水平钻孔中电极的递送和耦合，进行钻孔电阻率超前探测。但是在TBM施工隧道中，施工速度较快，对超前探测的时间要求更高;一般情况下是在TBM护盾后方施做超前钻孔，钻孔具有一定的仰角，不能使用普通水封等方法进行电极耦合，倾斜钻孔中电极与钻孔岩壁的耦合问题成为TBM施工隧道电阻率超前探测需解决的先决条件;探测装置进入钻孔中的深度往往通过人工记录，自动化程度较低，不能与TBM施工的机械化、自动化相适应。
[0004]综上所述，在TBM施工隧道孔中电阻率超前预报工作中，尚缺乏TBM施工隧洞专用的探测装置与方法，导致直流电阻率法不能完全发挥对断层、溶洞等地质异常体敏感的优势，地质钻孔存在有效信息有限，钻孔利用率不足的问题。因此需要一种在TBM施工隧道中将超前地质钻孔与直流电阻率法探测有效结合的探测装置，从而发挥两者优势，为隧道施工期精细化超前探测提供一条可行途径。
[0005]现有的钻孔电阻率探测装置，存在以下缺点:
[0006]1、一般探测装置的电极暴露在外，探测装置进出钻孔时电极与钻孔孔壁摩擦，容易损坏，探测装置的使用寿命较短；
[0007]2、对于具有仰角情况的钻孔，不能使用普通水封等方法进行电极耦合，电极与钻孔岩壁缺少电解质环境，导致电极与岩壁之间不能很好耦合，无法保证探测结果的准确性；
[0008]3、探测装置进入钻孔的深度需要人工记录，不能与TBM施工的机械化、自动化相适应，增加施工时间和施工成本。
【发明内容】
[0009]本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种用于TBM的钻孔电阻率超前探测装置及其探测方法，可以利用超前钻孔高效便捷的进行电阻率探测，实现对致灾构造的超前探测。
[0010]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案。
[0011]—种用于TBM的钻孔电阻率超前探测装置，包括外套管、内传动杆、电极、旋转轴承和限位装置;所述旋转轴承的内圈套在所述内传动杆上;所述电极置于外套管内的电极收容部，电极头部朝向外套管侧壁的外侧，所述电极的后部与所述电极压缩引线的一端连接，所述电极压缩引线的另一端与所述旋转轴承的外圈连接，所述电极的后端设有弹簧;通过锁定或放开所述限位装置，来控制所述内传动杆在所述外套管内的轴向相对运动。
[0012]将所述内传动杆的凸出部旋转至所述外套管阻挡部一侧，所述外套管阻止所述内传动杆的相对运动，所述弹簧呈压缩状态，所述内传动杆牵引所述电极压缩引线使所述电极收在外套管内；
[0013]当探测装置安装到位后，将所述内传动杆的凸出部与所述外套管阻挡部错开，所述内传动杆与所述外套管处于自由运动状态，所述弹簧将所述电极推出所述外套管，所述内传动杆通过所述推杆带动所述活塞向前移动，将所述电解液挤压排出至电极处，所述电极与岩壁耦合接触，实现电极的电流供电或信号采集。
[0014]在探测装置进出钻孔过程中，本装置与钻孔岩壁接触部分始终是高强绝缘外套管，电极始终收在外套管内部，可以避免电极与岩壁接触的摩擦损耗，防止出现钻孔塌孔导致探测装置无法进入或取出的情况。本装置结构简单，不易损坏，成本低廉。内传动杆外周设有旋转轴承，可以保证通过旋转轴承与内传动杆连接的部件，只作沿钻孔轴向的线性运动，不发生绕内传动杆的旋转运动。电极在其他结构的配合下，探测时，可以将电极弹出，与钻孔岩壁接触耦合;不探测时，可以将电极收回至外套管内部，保护电极，防止被卡。
[0015]所述电极的头部为柔性导电材料。
[0016]对于电极头部采用柔性导电材料的柔性耦合电极，柔性导电材料可以蓄含电解液，同时增大电极与岩壁的接触面积，实现电极与岩壁的良好耦合。柔性耦合电极可以实现电阻率探测的供电与采集功能。
[0017]所述外套管内设有用以调整所述电极压缩引线两端方向的转向滑轮。
[0018]通过转向滑轮，可以使电极压缩引线的两端分别与电极的后部和旋转轴承的外圈平顺的连接。
[0019]在所述外套管内设有电解液盛放装置，所述电解液盛放装置的电解液出口部设有朝向所述电极的单向阀，所述电解液盛放装置的后部为活塞，所述活塞通过推杆与所述旋转轴承的外圈固定连接。
[0020]利用电解液盛放装置释放电解液，可以有效解决仰角钻孔中电极与钻孔岩壁的耦合问题，使得电极与岩壁之间可以很好耦合，确保探测结果的准确性。此外，利用推杆与旋转轴承的外圈连接，巧妙的实现了内传动杆对电解液释放进程的控制，避免电解液的浪费。
[0021]在超前探测装置的同一截面处，设置若干所述电极及其配套的所述弹簧和所述电解液盛放装置。
[0022]在同一截面处，布置若干电极，可以实现在同一钻孔中，电极的多角度布置，增大电阻率探测区域内电流线密度，提高电阻率探测的深度与准确性，扩大钻孔周围的探测范围，避免钻孔数量少造成遗漏异常体的情况。
[0023]所述限位装置包括相互配合的外套管阻挡部和内传动杆凸出部，所述凸出部处于所述阻挡部的一侧，所述外套管阻止所述内传动杆的轴向相对运动;所述凸出部与所述阻挡部位置错开，所述内传动杆在所述外套管内沿轴向自由运动。
[0024]所述内传动杆凸出部的截面形状为方形，所述外套管阻挡部的内周形状为尺寸大于凸出部外周尺寸的方形。
[0025]凸出部和阻挡部采用方形的变截面设计，结构简单，受力均衡合理，容易制造。
[0026]所述超前探测装置在钻孔孔口处设有保护套管，所述保护套管包括朝向钻孔的突出部，和置于钻口外侧的凸缘，所述保护套管上设有深度感应接收端子，在所述外套管内的设定位置设有深度发射端子。
[0027]保护套管和深度感应接收端子共同构成导向定深装置。在探测套管(包括外套管和内传动杆)深入钻孔时，保护套管可以减小探测装置与钻孔洞口围岩的摩擦。深度感应接收端子与深度发射端子配合，可以实时得到电极递送装置进入钻孔中的深度，并发送回探测主机。
[0028]所述内传动杆的内径设有多芯排线，所述电极后端的电缆引线通过所述多芯排线与探测主机连接。
[0029]在内传动杆的内径设有多芯排线，可以对线缆起到有效的保护，且设计简单，避免线缆的缠绕。
[0030]所述超前探测装置由多节内外配合的所述外套管和所述内传动杆拼接而成，各节所述探测装置根据需要设置相应的所述电极、所述旋转轴承、所述弹簧和所述电解液盛放装置，在每节所述内传动杆的两端分别设有多芯排线正接口和多芯排线负接口；第一根进入钻孔的外套管前端安装有锥形密封帽。
[0031]超前探测装置由多节拼装而成，在相应的节段设置电极，可以增加每个钻孔电极的布设数量，增大电阻率探测区域内电流线密度，提高电阻率探测的深度与准确性，扩大钻孔周围的探测范围。在测量精度一定的情况下，可以减少钻孔数量，节约施工时间和施工成本。
[0032]一种用于TBM的钻孔电阻率超前探测装置的探测方法，包括以下步骤:
[0033]步骤I:在超前钻孔孔口安装保护套管，建立深度感应接收端子与钻孔电阻率超前探测主机的联系；
[0034]步骤2:将初始状态的探测装置通过保护套管送入所述钻孔；
[0035]步骤3:续接下一节初始状态的所述探测装置，对接相邻两节内传动杆之间的多芯排线接口，并通过外箍紧螺帽和内箍筋螺帽将相邻的两外套管和所述内传动杆分别连接；
[0036]步骤4:重复续接步骤，在所述探测装置不断深入钻孔过程中，每节装置上的深度感应发射端子不断将信号传输给所述深度感应接收端子，进而使所述主机实时获取所述探测装置的深度数据，当所述探测装置深入预定深度并安装到位后，停止续接；
[0037]步骤5:保持所述外套管不动，旋转所述内传动杆，使凸出部与所述外套管的阻挡部错开，所述弹簧将电极推出所述外套管并与岩壁接触，所述内传动杆带动活塞移动，释放出电解液，使所述电极与所述岩壁耦合接触，进而实现所述电极的电流供电或信号采集。
[0038]本发明的有益效果是:
[0039](I)本装置应用在TBM施工隧道，将超前地质钻孔与电阻率超前探测结合，利用伸入到钻孔中的电极与掌子面分布式电极进行电阻率探测，可以降低TBM庞大施工机械对探测造成的干扰，增大电阻率探测区域内电流线密度，提高电阻率探测的深度与准确性，扩大钻孔周围的探测范围，避免钻孔数量少造成遗漏异常体的情况，实现掌子面前方地质情况的精确探测。
[0040](2)本装置中接触式柔性电极在推送弹簧和电解液的联合作用下，实现与钻孔岩壁的良好接触，可以克服TBM施工隧道中的超前钻孔因具有一定仰角电极语岩壁耦合不良的问题。本装置同样可以用在普通钻爆法开挖隧道中的超前水平钻孔中。
[0041](3)本装置进出钻孔过程中，装置与钻孔岩壁接触部分始终是高强绝缘外套管，电极始终收在外套管内部，可以避免进出钻孔过程中电极与岩壁接触的摩擦损耗，防止出现钻孔塌孔导致探测装置无法进入或取出的情况。
[0042](4)设置在外套管内侧的深度感应发射端子与设置在钻孔口的深度感应接收端子，可以实时确定探测装置进入钻孔的深度并将深度数据传送给探测主机，对探测装置安装连接与电阻率探测起到深度导向作用，可有效提高现场探测、后期数据处理效率。
【附图说明】
[0043]图1是本装置整体示意图。
[0044]图2是孔中电极递送装置和电极耦合装置整体结构示意图。
[0045]图3是电极耦合装置剖面结构图。
[0046]图4-1是电极收回状态时外套管与内传动杆截面变化段落相对位置剖面图。
[0047]图4-2是电极收回状态时外套管与内传动杆截面变化段落相对位置截面图
[0048]图5-1是电极伸出状态时外套管与内传动杆限位装置相对位置剖面图。
[0049]图5-2是电极伸出状态时外套管与内传动杆限位装置相对位置截面图。
[0050]图6-1是电极递送装置连接端正接口示意图。
[0051]图6-2是电极递送装置连接端负接口示意图。
[0052]图7-1是导向定深装置截面图。
[0053]图7-2是导向定深装置剖面图。
[0054]图中:I电极递送装置，2导向定深装置，3多芯电缆，4掌子面阵列式电极，5电极耦合装置，6外套管，7内传动杆，8锥形密封帽，9深度感应反射端子，10限位装置，11电解液盛放装置，12电解液推杆，13旋转轴承，14柔性耦合电极，15推送弹簧，16转向滑轮，17电极压缩引线，18多芯排线，19电极引线，20液体单向阀门，21外箍紧螺帽，22内箍紧螺帽，23多芯排线正接口，24多芯排线负接口，25深度感应接收端子。
【具体实施方式】
[0055]下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。应该说明的是，下述说明仅是为了解释本发明，并不对其内容进行限定。
[0056]一种隧道施工钻孔电阻率超前探测装置，包括孔中电极递送装置，电极耦合装置，导向定深装置，掌子面阵列式电极，多芯电缆。
[0057]孔中电极递送装置为整体性结构，包括有外套管，内传动杆等。其中外套管，为高强度绝缘套管，外套管两端有螺纹，前后两个外套管通过外箍紧螺帽连接。外套管某局部段落的内径截面变为正方形，用来配合内传动杆进行电极的伸出与收回操作。外套管内侧设有电解液盛放装置，深度感应发射端子。外套管还有柔性耦合电极进出口，用于电极的弹出与收回。第一根进入钻孔的外套管前端安装有锥形密封帽，在整个结构向钻孔深入时可减小阻力，并对后续结构件起到密封保护作用。
[0058]内传动杆，为电极递送装置伸入钻孔提供动力。内传动杆内径设有多芯排线，在内传动杆前后两端，分别设有多芯排线正负接口。前后两个内传动杆连接时，将多芯排线正负接口按顺序对准连接，通过内箍紧螺帽将两个内传动杆连为一体。内传动杆某局部段落的外径截面变为正方形，与外套管内径截面变化的段落配合，用来牵引固定在内传动杆上的电极压缩引线。内传动杆外周设有旋转轴承，旋转轴承上设有电极压缩引线和电解液推杆，可以保证压缩引线和电解液推杆只作沿钻孔方向的线性运动，不发生绕内传动杆的旋转运动。
[0059]外套管截面内径变化段落与内传动杆截面外径变化段落，截面变化需满足对应关系，既可以实现柔性耦合电极收缩状态时相互卡住，又可在柔性耦合电极需伸出是发生前后移动，变化后的截面可以是正方形、长方形、三角形等。
[0060]电极耦合装置，包括电解液盛放装置，柔性耦合电极，电极推送弹簧，电极压缩引线，转向滑轮结构。其中，电解液盛放装置设在外套管内侧，电解液推杆一端固定在旋转轴承上，另一端伸入到电解液盛放装置。电解液盛放装置靠近电极一侧设有单向阀门。当内传动杆相对外套管进行前后移动时，电解液推杆随内传动杆前后移动，挤压电解液从盛放装置中单向排出到耦合电极。
[0061 ]柔性耦合电极顶端为柔性导电材料，中部为棒状电极，后端接有高强度的推送弹簧，电极压缩引线和电缆引线。柔性导电材料可以蓄含电解液，同时增大电极与岩壁的接触面积，实现电极与岩壁的良好耦合。柔性耦合电极可以实现电阻率探测的电流供电与信号米集功能。
[0062]电极推送弹簧可以将电极推出外套管，实现电极与岩壁接触耦合。
[0063]电极压缩引线一端连接在电极上，通过转向滑轮后，另一端固定在旋转轴承外周。初始状态下，内传动杆牵引电极压缩引线，从而压缩弹簧，将电极收在外套管内，当内传动杆相对外套管向前运动时，电极压缩引线放松，在电极推送弹簧的推力作用下，电极推出外套管，实现与岩壁的接触。
[0064]转向滑轮的转动轴固定在外套管上，转动轴的方向垂直于外套管轴线方向。
[0065]电缆引线由电极后端引出，接到内传动杆内部的多芯排线处。
[0066]导向定深装置，包括定向保护套管与深度感应接收端子。定向保护套管采用高强度绝缘材料，固定在钻孔孔口处，一部分可伸入钻孔，在探测套管伸入钻孔时，可减小探测装置与钻孔洞口围岩的摩擦。深度感应接收端子固定在保护套管上，与外套管内侧设置的深度感应发射端子相配合，可以得到电极递送装置进入钻孔中的深度，并发送回探测主机。
[0067]掌子面阵列式电极，是通过TBM刀盘刀孔、人孔、进渣孔等位置，在掌子面阵列式布设电极，实现供电或者采集功能。
[0068]多芯电缆，可以实现探测主机与掌子面阵列式电极、主机与钻孔中电极的连接。
[0069]需要进一步说明的是，外套管某截面内径变化段落与内传动杆某截面外径变化段落对应。外套管内径与内传动杆外径都为正方形。初始状态时，因为两者边长方向不同，内传动杆截面变化段落卡在外套管变化段落后面，电极压缩引线处于牵引电极状态，压缩推送弹簧，保证电极处在外套管内部，同时电解液推杆处于拉开状态。随后，旋转内传动杆，使两个段落处边长方向平行，两个段落重合，实现内传动杆相对外套管向前移动，电极压缩引线慢慢放松，电极在推送弹簧的推力作用下伸出外套管，实现与岩壁耦合接触，电解液推杆向前运动，挤压电解液单向排出盛放装置到耦合电极处，有利于电极与岩壁的耦合。测量结束后，探测装置回到初始状态，向后抽动内传动杆一段距离后，再旋转内传动杆，使内传动杆截面外径变化段落卡在外套管截面内径变化段落后面，柔性耦合电极在压缩引线牵引作用下，回到外套管内部。
[0070]实施例1:
[0071]如图1所示，一种隧道钻孔电阻率超前探测装置，主要包括孔中电极递送装置1，电极耦合装置5，导向定深装置2，掌子面阵列式电极4。电极递送装置I为整体性结构，主要包括绝缘高强度外套管6，内传动杆7。电极耦合装置5，包括电解液盛放装置11，柔性耦合电极14，电极推送弹簧15，电极压缩引线17，转向滑轮16。在进入钻孔和推出钻孔的过程中，柔性親合电极14收缩在外套管6内部;在进行电阻率测量时，柔性親合电极14弹出外套管6，与钻孔岩壁耦合接触，同时释放电解液。导向定深装置2安装在钻孔口，用于减小电极递送装置I与钻孔口岩壁摩擦，并与深度感应发射端子9共同确定装置进入钻孔的深度。掌子面阵列式电极4与深入钻孔中的柔性耦合电极14，可以完成供电与测量。多芯电缆3可以实现电极与超如探测主机的联系。
[0072]限位装置10处，外套管6截面内径、内传动杆7截面外径都为正方形。如图4-1和图4-2所示，初始状态时，内传动杆7截面外径变化段落卡在外套管6截面内径变化段落的后方。此时，内传动杆7通过旋转轴承13牵引电极压缩引线17拉紧柔性耦合电极14，使推送弹簧15处于压缩状态，柔性親合电极14在外套管6内部。同时，电解液推杆12处于拉开状态，电解液盛放装置11内填充电解液。随后，如图5-1和图5-2所示，转动内传动杆7，使结构限位装置10处，内传动杆7截面外径变化段落可以通过外套管6截面内径变化段落，使内传动杆7可以相对外套管6向前运动。此时，电极压缩引线17随内传动杆7的向前运动而放松，推送弹簧15释放，推送柔性耦合电极14出外套管6，从而实现柔性耦合电极14与岩壁的良好接触。同时，电解液推杆12向前移动，挤电解液由压电解液盛放装置11经过液体单向阀门20排出到电极与岩壁接触部位。测量完成后，向后抽动内传动杆7后，再旋转内传动杆7，使限位装置10复位到初始状态，此时柔性耦合电极14被收回到外套管6内部。之后再缓缓抽出超前探测装置。内传动杆7内部设有多芯排线18，柔性耦合电极14通过电极引线19与多芯排线18连接。
[0073]在进行实际探测时，
[0074]I)在超前钻孔孔口安装导向定深装置2，建立深度感应接收端子25与钻孔电阻率超如探测主机的联系；
[0075]2)将锥形密封帽8与第一个初始状态下的钻孔电极递送装置I的外套管6连接，将连接好的探测装置通过导向定深装置2，缓缓送入地质钻孔；
[0076]3)第一个钻孔电极递送装置送入钻孔后，接续第二个初始状态下钻孔电极递送装置1，如图6-1和图6-2所示，两节装置之间通过多芯排线正接口 23、多芯排线负接口 24、外箍紧螺帽21、内箍紧螺帽22连接；
[0077]4)接续完成后，重复接续步骤。在钻孔电极递送装置I不断伸入钻孔过程中，每节装置上的深度感应发射端子9不断通过安装在钻孔口的深度感应接收端子25，深度感应接收端子25实时将深度信息数据发送到探测主机，当钻孔电极递送装置I深入到钻孔中预定深度后，停止接续。
[0078]5)钻孔电极递送装置I安装到位后，保持外套管6不动，旋转内传动杆7，调整外套管6和内传动杆7的限位装置10，使内传动杆7可以相对外套管6向前移动，弹出柔性耦合电极14，同时释放出电解液，实现柔性耦合电极14与钻孔岩壁良好的耦合接触。
[0079]6)在掌子面布设掌子面阵列式电极4，用多芯电缆3分别将掌子面阵列式电极4、钻孔中柔性耦合电极14连接至钻孔电阻率超前探测主机；
[0080]7)通过探测主机控制掌子面上与钻孔中电极，进行供电或采集，实现钻孔电阻率超如探测;
[0081]8)测量结束后，拆解掌子面阵列电极4、多芯电缆3。对于钻孔中电极递送装置1，保持外套管6不动，抽动内传动杆7后再旋转内传动杆7，使钻孔电极递送装置I回复到初始状态，从而使柔性耦合电极14收回在外套管6内部；
[0082]9)钻孔电极递送装置I回复到初始状态后，慢慢抽出该装置，并逐节拆解，完成探测。
[0083]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现，未予以详细说明的部分，为现有技术，在此不进行赘述。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和特点相一致的最宽的范围。
【主权项】
1.一种用于TBM的钻孔电阻率超前探测装置，其特征在于:包括外套管、内传动杆、电极、旋转轴承和限位装置;所述旋转轴承的内圈套在所述内传动杆上;所述电极置于外套管内的电极收容部，电极头部朝向外套管侧壁的外侧，所述电极的后部与所述电极压缩引线的一端连接，所述电极压缩引线的另一端与所述旋转轴承的外圈连接，所述电极的后端设有弹簧;通过锁定或放开所述限位装置，来控制所述内传动杆在所述外套管内的轴向相对运动。2.根据权利要求1所述的一种用于TBM的钻孔电阻率超前探测装置，其特征在于:所述电极的头部为柔性导电材料。3.根据权利要求1所述的一种用于TBM的钻孔电阻率超前探测装置，其特征在于:所述外套管内设有用以调整所述电极压缩引线两端方向的转向滑轮。4.根据权利要求1所述的一种用于TBM的钻孔电阻率超前探测装置，其特征在于:在所述外套管内设有电解液盛放装置，所述电解液盛放装置的电解液出口部设有朝向所述电极的单向阀，所述电解液盛放装置的后部为活塞，所述活塞通过推杆与所述旋转轴承的外圈固定连接。5.根据权利要求4所述的一种用于TBM的钻孔电阻率超前探测装置，其特征在于:在超前探测装置的同一截面处，设置若干所述电极及其配套的所述弹簧和所述电解液盛放装置。6.根据权利要求4所述的一种用于TBM的钻孔电阻率超前探测装置，其特征在于:所述超前探测装置在钻孔孔口处设有保护套管，所述保护套管包括朝向钻孔的突出部，和置于钻口外侧的凸缘，所述保护套管上设有深度感应接收端子，在所述外套管内的设定位置设有深度发射端子。7.根据权利要求6所述的一种用于TBM的钻孔电阻率超前探测装置，其特征在于:所述内传动杆的内径设有多芯排线，所述电极后端的电缆引线通过所述多芯排线与探测主机连接。8.根据权利要求7所述的一种用于TBM的钻孔电阻率超前探测装置，其特征在于:所述超前探测装置由多节内外配合的所述外套管和所述内传动杆拼接而成，各节所述探测装置根据需要设置相应的所述电极、所述旋转轴承、所述弹簧和所述电解液盛放装置，在每节所述内传动杆的两端分别设有多芯排线正接口和多芯排线负接口；第一根进入钻孔的外套管前端安装有锥形密封帽。9.根据权利要求8所述的一种用于TBM的钻孔电阻率超前探测装置，其特征在于:所述限位装置包括相互配合的外套管阻挡部和内传动杆凸出部，所述凸出部处于所述阻挡部的一侧，所述外套管阻止所述内传动杆的轴向相对运动;所述凸出部与所述阻挡部位置错开，所述内传动杆在所述外套管内沿轴向自由运动。10.根据权利要求9所述的一种用于TBM的钻孔电阻率超前探测装置的探测方法，包括以下步骤: 步骤I:在超前钻孔孔口安装保护套管，建立深度感应接收端子与钻孔电阻率超前探测主机的联系； 步骤2:将初始状态的探测装置通过保护套管送入所述钻孔； 步骤3:续接下一节初始状态的所述探测装置，对接相邻两节内传动杆之间的多芯排线接口，并通过外箍紧螺帽和内箍筋螺帽将相邻的两外套管和所述内传动杆分别连接； 步骤4:重复续接步骤，在所述探测装置不断深入钻孔过程中，每节装置上的深度感应发射端子不断将信号传输给所述深度感应接收端子，进而使所述主机实时获取所述探测装置的深度数据，当所述探测装置深入预定深度并安装到位后，停止续接； 步骤5:保持所述外套管不动，旋转所述内传动杆，使凸出部与所述外套管的阻挡部错开，所述弹簧将电极推出所述外套管并与岩壁接触，所述内传动杆带动活塞移动，释放出电解液，使所述电极与所述岩壁耦合接触，进而实现所述电极的电流供电或信号采集。
【文档编号】G01V3/02GK105824048SQ201610115081
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年3月1日
【发明人】聂利超, 王传武, 李术才, 刘斌, 郭谦, 任玉晓, 田明禛, 刘海东
【申请人】山东大学