CN106291421B - 适用于台阶法施工中核磁共振超前地质预报的发射线圈 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于台阶法施工中核磁共振超前地质预报的发射线圈，包括由至少一个直连接杆和至少一个弯头连接杆交错设置连接构成的发射线圈体，所述直连接杆和弯头连接杆之间连接至少一个支撑连接杆，相邻连接杆之间承插连接；所述发射线圈体相对侧的支撑连接杆之间通过支撑杆连接，所述发射线圈体的一个直连接杆与外接电缆连接。本发明采用组合式结构，利用该结构携带方便，易于组合，适用性广的特点，在隧道台阶法施工的情况下，保证了核磁共振法操作时发射线圈的标准布设。直连接杆和弯头连接杆完成了整个线圈的连接，支撑连接杆和支撑杆的设置保证了线圈的稳定，在其中直连接杆上连接外接电缆实现了整个线路的发射线圈通路和外接。

Description

适用于台阶法施工中核磁共振超前地质预报的发射线圈

技术领域

本发明涉及一种适用于台阶法施工中核磁共振超前地质预报的发射线圈。

背景技术

随着我国经济的不断发展，越来越多的大埋深特长隧道开始出现，因施工风险的不可预见性，经常会出现各种各样的地质灾害，而隧道中的突水突泥便是主要的一类。

针对隧道中可能存在的地质灾害，超前地质预报是行之有效的预报方法，经过多年的发展，在一些方面，例如地质调查法和地震波法方面已经有了大量的工程经验，能够对隧道掌子面前方的各种不良地质体经行定性的判断和预报，但是如何定量的探测隧道前方的含水体，却一直是一个急需解决的科学难题，而核磁共振方法的引入，却能很好的解决这个问题。

要在隧道中实现核磁共振方法的超前预报，首要问题就是发射线圈在掌子面的布置问题，使用核磁共振方法对隧道进行超前地质预报时，为了保证发射、接收信号的质量，需将发射装置整体紧贴掌子面上并且保证线圈的几何形状。为了隧道安全快速的施工，部分隧道开挖时选择的施工工艺为台阶法开挖，若按常规方法在隧道的下台阶布设，边墙上固定传统发射线圈时，传统发射线圈的几何形状几乎无法保证，而且上台阶处，发射线圈前方为临空，且距离掌子面较远，对信号的采集及后期处理都带来巨大的影响，如何在台阶法开挖的隧道中实现发射线圈的标准布置，保证核磁共振方法探测的精度和深度，是亟待解决的一个技术难题。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种适用于台阶法施工中核磁共振超前地质预报的发射线圈，在隧道台阶法的施工条件下，在多种隧道断面形式下，本发明在保证原有发射线圈的功能下，采用米字型布设的方式将电缆内置于高强度树脂材料中，制成功能不同的连接杆，采用分段组合的形式，可以将线圈布置在上台阶的掌子面上且能完美的保证线圈的几何形状，有效的实现了发射线圈的标准布设。本发明解决了隧道台阶法施工中，使用核磁共振法进行超前探测时，在隧道掌子面无法挂设核磁共振发射线圈或者挂设线圈不规整的困难。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

适用于台阶法施工中核磁共振超前地质预报的发射线圈，包括由至少一个直连接杆和至少一个弯头连接杆交错设置连接构成的发射线圈体，所述直连接杆和弯头连接杆之间连接至少一个支撑连接杆，相邻连接杆之间承插连接；所述发射线圈体相对侧的支撑连接杆之间通过支撑杆连接，所述发射线圈体的一个直连接杆与外接电缆连接。整个发射线圈由各连接杆交错设置连接构成，在框式结构的支撑连接杆之间设置支撑杆，保证了发射线圈的稳定，在台阶法的施工条件下，依据上台阶掌子面的开挖尺寸，使用上述的具有多种功能的连接杆组合成合适的发射线圈，同时将其直立的置于上台阶掌子面，可以有效的实现发射线圈的布设。相邻连接杆之间承插连接，使发射线圈便于拆卸，方便组装，容易携带，在隧道等复杂环境中操作简单。

所述直连接杆、弯头连接杆和支撑连接杆内均置有多根电缆，相邻连接杆之间的电缆相互连接；电缆置于连接杆内部，连接杆对内部的电缆起到保护作用，将相邻连接杆的电缆连接起来，使整体形成回路。

优选的，多根所述电缆位于以连接杆中心为圆心的同一圆环上，多根电缆沿连接杆中心呈米字形排布，使多根电缆的等效的形心位于连接杆的圆心，便于后续的数据处理。

优选的，所述直连接杆和支撑连接杆均为中空结构；将各连接杆均设置成中空结构，有利于减轻发射线圈整体自重。

优选的，所述直连接杆、弯头连接杆和支撑连接杆两侧均设置连接接头；相邻连接杆之间通过连接接头连接，使发射线圈的组装更加简易方便，便于在隧道这种复杂环境下进行操作。

优选的，所述弯头连接杆的杆身设有转角，弯头连接杆在转角处配置加强筋；通过在弯头连接杆的转角处设置加强筋，增强弯头连接杆的强度，进而使整体发射线圈的强度提高。

所述支撑连接杆中部设有与支撑杆配合的插孔，所述支撑杆端部设置与插孔配合的承插接头；将支撑连接杆和支撑杆之间通过插孔和承插接头连接，可以快速方便的将支撑连接杆和支撑杆连接起来。

优选的，与外接电缆连接的直连接杆中部设有引线接头，所述引线接头将直连接杆内的一根电缆和外接电缆连接起来；在与外接电缆连接的直连接杆处设置引线接头，通过引线接头将该直连接杆内部的一根电缆和外接电缆连接，保证无需其他操作即可实现发射线圈的内部电缆与探测仪器的连接。

所述外接电缆端部连接有高压接头；外接电缆端部设置高压接头，高压接头与核磁共振仪器连接即可进行探测。

优选的，与外接电缆连接的直连接杆内的多根电缆在两侧的连接接头之间错位连接，将杆内所有电缆错位连接，整个发射线圈的电缆可以形成一个单一的回路，可以将整个发射线圈框架连接构成回路。

一种核磁共振超前地质预报系统，包括核磁共振仪，所述核磁共振仪与发射线圈的外接电缆连接。

适用于台阶法施工中核磁共振超前地质预报的发射线圈的制作方法，包括以下步骤：

步骤1：制作发射线圈的各连接杆；

步骤2：将其中一直连接杆内部的电缆错位连接，并在该直连接杆中部将其内部一根电缆截断，并将截断的两电缆断头与引线接头连接，引线接头使两电缆断头与外接电缆连接；

步骤3：将各连接杆承插连接起来组成发射线圈体，将设定的支撑连接杆之间通过支撑杆连接成一体，完成制作。

本发明的工作原理为：

使用核磁共振方法对隧道进行超前地质预报时，为了保证发射、接收信号的质量，需将发射装置整体紧贴掌子面上并且保证线圈的几何形状。在隧道台阶法的施工条件下，在多种隧道断面形式下，本发明在保证原有发射线圈的功能下，采用米字型布设的方式将电缆内置于高强度树脂材料中，制成具有多种功能的连接杆，采用分段组合的形式，依据隧道上台阶掌子面的开挖尺寸，使用具有多种功能的连接杆组合发射线圈，可以将线圈布置在上台阶的掌子面上且能完美的保证线圈的几何形状，有效的实现了发射线圈的标准布设。保证了核磁共振方法探测的精度和深度。

本发明的有益效果为：

本发明发射线圈采用组合式结构，利用该结构携带方便，易于组合，适用性广的特点，在隧道台阶法施工的情况下，保证了核磁共振法操作时发射线圈的标准布设。

本发明发射线圈的直连接杆和弯头连接杆完成了整个线圈的连接，支撑连接杆和支撑杆的设置保证了线圈的稳定，在其中直连接杆上连接外接电缆实现了整个线路的发射线圈通路和外接。

附图说明

图1为本发明的6m×6m发射线圈整体结构示意图；

图2为本发明的3m×3m发射线圈整体结构示意图；

图3为本发明直连接杆的示意图；

图4为本发明连接杆内电缆的布设示意图；

图5为本发明支撑连接杆的示意图；

图6为本发明弯头连接杆的示意图；

图7为本发明外伸连接杆的示意图；

图8为本发明支撑杆的示意图；

图中，1-普通连接杆，2-支撑连接杆，3-弯头连接杆，4-外伸连接杆，5-支撑杆；11-插口，12-承口，13-圆形孔洞，21-内置电缆，22-插槽型接口，31-转角，32-加强筋，41-外接电缆，42-内置电缆，51-支撑杆接头，52-杆体。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，下面将参考图并结合实施例来详细说明本发明。为了方便叙述，下文中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。

实施例1：

如图1-8所示，一种用于隧道台阶法施工中核磁共振法超前预报的发射线圈，包括由至少一个直连接杆和至少一个弯头连接杆3交错设置连接构成的发射线圈体，直连接杆和弯头连接杆3之间连接至少一个支撑连接杆2，相邻连接杆之间承插连接；发射线圈体相对侧的支撑连接杆2之间通过支撑杆5连接。本实施例中发射线圈体为框式结构，发射线圈体一侧的直连接杆为外伸连接杆4，另一侧的直连接杆为普通连接杆1，外伸连接杆4与外接电缆41连接。

普通连接杆1、支撑连接杆2、弯头连接杆3和外接连接杆4内均含有内置的多根电缆，如图4所示，多根电缆位于以连接杆中心为圆心的同一圆环上，多根电缆沿连接杆中心呈米字形排布。

如图3所示，普通连接杆1，长度为1m，内部设置八根呈米字形环形分布的内置电缆，普通连接杆1为中空结构，中部具有圆形孔洞13，普通连接杆1两侧均设置连接接头，连接接头在其左侧为3cm插口11，右侧为3cm承口12。

如图5所示，支撑连接杆2，长度为1m，内部设置八根呈米字形分布的内置电缆21，支撑连接杆2为中空结构，中部具有圆形孔洞，支撑连接杆2两侧均设置连接接头，连接接头在其左侧为3cm插口，右侧为3cm承口，支撑连接杆2纵向中心部位设有与支撑连接杆2配套的插槽型接口22。

如图6所示，弯头连接杆3，内部设置八根呈米字形分布的内置电缆，弯头连接杆3中心实心，接口端长为1.5m，弯头连接杆3两侧均设置连接接头，连接接头在其一侧为3cm插口，另一侧为3cm承口，转角90°，转角31中心半径为0.1m，转弯处配有加强筋32。

如图7所示，外接连接杆4，长度为1m，内部设置八根呈米字形分布的内置电缆42，内置电缆42错位相接以将整个框架构成回路。杆中心圆形空洞，左边3cm外接接头(11)，右边为3cm内接承口(12)；外接连接杆4在中部将一个电缆中部截开并配置引线接头，同时将电缆向外引出与外接电缆41连接，并配有高压接头。

内置电缆42错位相接是指，外接连接杆4两端的连接接头之间的呈米字形的8根电缆一一错开连接，即若将外接连接杆4连接接头处与8根电缆连通的位置分别定义为1号-8号，则外接连接杆4一端的连接接头的1号位置的电缆与另一端连接接头的2号位置的电缆连接，一端连接接头的2号位置的电缆与另一端连接接头的3号位置的电缆连接，依次类推，使整体线圈电缆连接成一个闭合回路，也可以采用其他方式错位相接(如1号位置电缆与3号位置电缆连接，依次类推，或1号位置电缆与4号位置或5号位置或其他电缆连接，依次类推)，只要保证可以连接成一个闭合回路即可。若不进行错位连接，线缆正常相接，八个电缆都是一个单独的闭合回路，无法形成整体通路。

各连接杆均由高强度树脂材料制成，截面形状一般为正方形，连接杆的中心为圆形孔洞，直径为正方形边长的一半，正方形边长为电缆直径的4倍，连接杆具有较大的刚度。连接杆的插口和承口由低电阻率材料制成。

如图8所示，支撑杆5，包括杆体52，杆体52端部设置支撑杆接头51，整体为板型螺栓连接，相邻支撑杆5之间通过螺栓连接。

适用于台阶法施工中核磁共振超前地质预报的发射线圈的制作过程，包括以下步骤：

步骤1：制作发射线圈的各连接杆；

步骤2：在外接连接杆4中部将其内部一电缆截断，并将截断的两电缆断头与引线接头连接，引线接头使两电缆断头与外接电缆41连接；

步骤3：将各连接杆承插连接起来组成框式结构，将设定的支撑连接杆2之间通过支撑杆5连接成一体，完成制作。

可依据台阶法施工工序添加各杆的数量组合为3m×6m、6m×6m两种矩形发射线圈，图1为6m×6m的发射线圈，图2为3m×3m的发射线圈，其均由含有内置电缆的普通连接杆1、支撑连接杆2、弯头连接杆3和外接连接杆4以及支撑杆5组成，将各连接杆的插口与上一杆的承口依次相接连接，组成框式结构，框式结构中部在支撑连接杆2之间配以支撑杆5，组合后，置于隧道掌子面后通过外接电缆41与核磁共振仪器连接。

本发明采用组装式结构，为核磁共振发射线圈，具有适应性广，便于携带，易于组装，方便维护等优点。其中普通连接杆和弯头连接杆完成了整个线圈的连接，支撑连接杆和支撑杆保证了线圈的稳定，外接连接杆实现了整个线路的通路和外接。

实施例2：

一种核磁共振超前地质预报系统，包括核磁共振仪，核磁共振仪与实施例1的发射线圈的外接电缆41连接。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明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发明的保护范围以内。

Claims (8)

1.适用于台阶法施工中核磁共振超前地质预报的发射线圈，其特征是，包括由至少一个直连接杆和至少一个弯头连接杆交错设置连接构成的发射线圈体，所述直连接杆和弯头连接杆之间连接至少一个支撑连接杆，相邻连接杆之间承插连接；所述发射线圈体相对侧的支撑连接杆之间通过支撑杆连接，所述发射线圈体的一个直连接杆与外接电缆连接；

所述直连接杆、弯头连接杆和支撑连接杆内均置有多根电缆，相邻连接杆之间的电缆相互连接；

与外接电缆连接的直连接杆中部设有引线接头，所述引线接头将直连接杆内的一根电缆和外接电缆连接起来；所述外接电缆端部连接有高压接头。

2.如权利要求1所述的发射线圈，其特征是，多根所述电缆位于以连接杆中心为圆心的同一圆环上，多根电缆沿连接杆中心呈米字形排布。

3.如权利要求1所述的发射线圈，其特征是，所述直连接杆和支撑连接杆均为中空结构；所述直连接杆、弯头连接杆和支撑连接杆两侧均设置连接接头。

4.如权利要求1所述的发射线圈，其特征是，所述弯头连接杆的杆身设有转角，弯头连接杆在转角处配置加强筋。

5.如权利要求1所述的发射线圈，其特征是，所述支撑连接杆中部设有与支撑杆配合的插孔，所述支撑杆端部设置与插孔配合的承插接头。

6.如权利要求1所述的发射线圈，其特征是，与外接电缆连接的直连接杆内的多根电缆在连接接头之间错位连接。

7.一种核磁共振超前地质预报系统，其特征是，包括核磁共振仪，所述核磁共振仪与权利要求1-6任一项所述的发射线圈的外接电缆连接。

8.如权利要求1-6任一项所述的发射线圈的制作方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤1：制作发射线圈的各连接杆；

步骤2：将其中一直连接杆内部的电缆错位连接，并在该直连接杆中部将其内部一根电缆截断，并将截断的两电缆断头与引线接头连接，引线接头使两电缆断头与外接电缆连接；

步骤3：将各连接杆承插连接起来组成发射线圈体，将设定的支撑连接杆之间通过支撑杆连接成一体，完成制作。

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