本发明涉及城市盾构隧道电阻率法探测领域,特别涉及一种盾构刀盘及护盾为供电电极的电法探测装置及方法。
背景技术:
1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术,并不必然构成现有技术。
2、为了解决城市交通拥堵的问题,地铁成为了人口密集城市必不可少的交通措施。盾构是城市地铁建设的主流施工方法,但是城市地铁盾构隧道施工也面临着诸多问题,例如城市地下地质条件复杂,赋存溶洞、软弱夹层、富水带等不良地质,极易诱发突涌水、地层失稳、地表塌陷等灾害,严重的会造成经济损失和人员伤亡,给盾构隧道施工安全带来了严重威胁。
3、据了解,直流电阻率法可以有效识别地下水、断层、溶洞、泥岩、硬岩和其他地质结构,并对为开挖的风险区域进行处理,避免造成突涌水、地层失稳等灾害,保障施工人员的安全。但是在盾构隧道进行探测时存在以下问题:
4、(1)常用探测方法需要在隧道掌子面上布置测量电极并在隧道边墙上布置供电电极,需要掌子面前方留有部分空间,影响盾构掘进工期;(2)探测仪器需要人为运输,每次探测都需要重新布置测量电极和供电电极,降低了探测效率提高了人力消耗;(3)传统盾构隧道探测需要工人进入盾构刀盘布设电极,工人安全得不到保障。
技术实现思路
1、为了解决现有技术的不足,本发明提供了一种盾构刀盘及护盾为供电电极的电法探测装置及方法,用盾构刀盘及盾构护盾充当供电电极,节省了洞内供电电极布置的时间,提高了探测效率和盾构掘进效率。
2、为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
3、第一方面,本发明提供了一种盾构刀盘及护盾为供电电极的电法探测装置。
4、一种盾构刀盘及护盾为供电电极的电法探测装置,包括:发射机单元、接收机单元、发射电极单元和接收电极单元;
5、用于搭载在盾构机主控室内的发射机单元通过线缆与发射电极单元连接,所述发射电极单元为盾构刀盘与盾构护盾;
6、用于布置在盾构机上的接收机单元通过线缆与接收电极单元连接,接收电极单元包括多个布置在盾构管片缝隙中的接收电极。
7、作为本发明第一方面进一步的限定,所述发射机单元,包括:电源滤波模块、电源开关、信号解译模块、恒压控制模块、恒流控制模块、电流数据接收模块、电压数据接收模块和发射开关,交流电源与所述电源滤波模块连接,所述电源滤波模块与所述电源开关连接,所述电源开关与所述信号解译模块连接;
8、所述信号解译模块分别与所述恒压控制模块和所述恒流控制模块连接,所述恒压控制模块和所述恒流控制模块分别与所述发射开关连接,所述发射开关与所述发射电极单元连接;
9、所述电流数据接收模块、所述电压数据接收模块以及所述信号解译模块分别与盾构主控室计算机连接。
10、作为本发明第一方面更进一步的限定,所述信号解译模块,用于接收盾构主控室计算机中设置好的发射信号,并控制恒压控制模块或者恒流控制模块的发射工作。
11、作为本发明第一方面更进一步的限定,所述发射机单元的恒压控制模块和恒流控制模块,用于执行设置好的发射任务,控制发射电流和发射电压的大小。
12、作为本发明第一方面更进一步的限定,所述发射机单元还包括指示灯,所述指示灯用于表示发射机单元的状态,熄灭状态表示发射机单元关机并未接入电源,第一颜色状态表示接入电源但并未发射,第二颜色状态表示发射机单元正在发射。
13、作为本发明第一方面更进一步的限定,所述电流数据接收模块和电压数据接收模块,用于在发射机单元发射电流后收集发射的电流和电压大小,并传输给盾构主控室计算机,盾构主控室计算机显示发射机单元的实际发射信号。
14、作为本发明第一方面进一步的限定,所述接收机单元,包括:电源开关模块、数据采集模块、wi-fi模块、gps、数据传输模块、电极信息传输模块和接收电极接入模块;
15、所述数据采集模块与所述数据传输模块连接,所述数据传输模块与所述wi-fi模块连接,所述wi-fi模块与盾构主控室计算机连接,所述接收电极接入模块与各个接收电极连接,所述接收电极接入模块与所述电极信息传输模块连接,所述电极信息传输模块与所述盾构主控室计算机连接。
16、作为本发明第一方面更进一步的限定,所述接收电极单元包括多个独立电极,各个独立电极在盾构管片缝隙中呈多圈布置。
17、第二方面,本发明提供了一种盾构机,所述盾构机上搭载有本发明第一方面所述的盾构刀盘及护盾为供电电极的电法探测装置。
18、第三方面,本发明提供了一种盾构刀盘及护盾为供电电极的电法探测装置的作业方法,利用本发明第一方面所述的盾构刀盘及护盾为供电电极的电法探测装置,包括以下过程:
19、在盾构机中将发射机单元与盾构机护盾连接,盾构刀盘与盾构机护盾充当供电电极,在盾构机后部将测量电极布置在盾构管片的缝隙中,布设三圈,并与接收机单元连接;
20、将发射机单元与外接电源连接,打开发射机单元的开关,待指示灯亮起红色,接收机单元打开电源开关,接收机单元和盾构主控室计算机用wi-fi模块连接,启动盾构主控室计算机中的探测软件,为探测作业做准备;
21、将发射机单元、接收机单元及盾构主控室计算机连接好后,通过主控室的盾构主控室计算机选择发射机单元的发射模式、占空比、供电周期、供电和采集通道路数;
22、确定好盾构刀盘与盾构护盾处无施工人员之后开始进行探测,主控室的盾构主控室计算机控制恒流大功率发射模块发射电流,并查看发射机单元的指示灯,此时为绿色;
23、探测时的全部数据会全部储存在盾构主控室计算机中,通过盾构主控室计算机中特定的数据处理软件对探测数据进行处理,得到探测区域的具体情况。
24、与现有技术相比,本发明的有益效果是:
25、1、本发明的发射机单元搭载在盾构机内部,用盾构刀盘及护盾充当供电电极,节省了洞内供电电极布置的时间,提高了探测效率和盾构掘进效率。
26、2、本发明的发射机单元随盾构机移动不必人力运输,探测时电缆不必暴露在盾构机外侧,保护了发射机单元不受漏水和粉尘的损害。
27、3、本发明在施工完成的区域布置接收机单元,接收机单元与主控室内的盾构主控室计算机用wi-fi模块连接,可以实时传输位置信息和探测信息,并用专属软件控制发射机单元发射与接收机单元接收,有利于实现探测的高效化。
28、4、本发明在探测时工人不必进入刀盘仓安装电极,保证了工人安全。
29、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。
1.一种盾构刀盘及护盾为供电电极的电法探测装置,其特征在于,
2.如权利要求1所述的盾构刀盘及护盾为供电电极的电法探测装置,其特征在于,
3.如权利要求2所述的盾构刀盘及护盾为供电电极的电法探测装置,其特征在于,
4.如权利要求2所述的盾构刀盘及护盾为供电电极的电法探测装置,其特征在于,
5.如权利要求2所述的盾构刀盘及护盾为供电电极的电法探测装置,其特征在于,
6.如权利要求2所述的盾构刀盘及护盾为供电电极的电法探测装置,其特征在于,
7.如权利要求1-6任一项所述的盾构刀盘及护盾为供电电极的电法探测装置,其特征在于,
8.如权利要求1-6任一项所述的盾构刀盘及护盾为供电电极的电法探测装置,其特征在于,
9.一种盾构机,其特征在于,所述盾构机上搭载有权利要求1-8任一项所述的盾构刀盘及护盾为供电电极的电法探测装置。
10.一种盾构刀盘及护盾为供电电极的电法探测装置的作业方法,其特征在于,利用权利要求1-8任一项所述的盾构刀盘及护盾为供电电极的电法探测装置,包括以下过程: