CN109375277A - 固源瞬变电磁隧道掌子面超前预报发射装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种固源瞬变电磁隧道掌子面超前预报发射装置，包括两个支撑架和两个测量杆，每个支撑架由多节支撑杆依次铰接而成，且在相邻支撑杆的铰接处设有角度调节装置，通过所述的角度调节装置来调节相邻支撑杆之间的夹角，使得两个支撑架可与隧道掌子面契合；在所述的支撑架的外表面上固定有发射线圈；两个所述的支撑架的底部各自连接有基座；两个所述的测量杆竖直设置，顶部与支撑架相连，底部与支架相连。

Description

固源瞬变电磁隧道掌子面超前预报发射装置

技术领域

本发明专利涉及一种便携式的固源瞬变电磁隧道掌子面超前预报发射装置支架及其使用方法。

背景技术

瞬变电磁法是地球物理勘探方法的一种，在资源勘探，工程勘察和水文地质勘查等领域应用广泛。近年来，瞬变电磁方法在隧道超前预报中的应用优势明显，工程技术和科研人员越来越重视对该方法的研究。根据测量过程中发射装置与接收装置之间的位置关系，瞬变电磁法测量装置主要分为动源类装置和定(固)源类装置。固源装置相比于动源装置具有扩大地质预报深度范围、增强采集数据质量、利于三维成像、工作效率高、成本低等诸多优势。而固源瞬变电磁隧道超前预报方法比较新，但到目前为止，有针对性的测量装置缺少必要的研究，这使得对该方法的深入研究和实际应用推广均存在较大的影响，为此，本项目针对隧道掌子面超前地质预报设计一种全新的固源瞬变测量装置并开展相应的试验研究工作。

固源瞬变电磁隧道超前预报的工作方式是：适合隧道掌子面轮廓的不规则发射回线固定不动，接收回线(探头)按照回线内多条平行测线方向逐点移动测量或多点同时测量。理论上讲，在发射功率不变的情况下，为了增加勘探深度同时又不至于因回线匝数增多而显著增加自感效应导致数据采集的干扰，只能通过增加发射回线的面积来实现这一目标，而将发射回线布置成掌子面轮廓形状则是理论上最大的展开面积。因此，在工程实际中，如何在保证测量效果前提条件下，快捷有效地沿隧道掌子面轮廓布置测量装置并实现装置的易拆易装、重复使用成为一个必须要解决的问题。这对于提高测量效果，加快隧道建设工程进度、节省人力物力财力都能起到十分重要的作用。本项目的研究工作将具有很好的实际应用意义和推广价值。

发明内容

本发明的目的是为解决当前常用方法的不便之处，提供一种在保证测量效果前提条件下，快捷有效地沿隧道掌子面轮廓布置测量装置并实现装置的易拆易装、重复使用的便携式的固源瞬变电磁发射线圈固定支架及其使用方法。同时，本发明专利使用强度和刚度值均较高但密度较小的铝合金材料，并对支架的横截面进行了改良选取，在解决了因支架刚度不足造成的预报过程中发射线圈支架变形等问题的同时，同时各支架连接处采用高强度塑料材料进行铰接，避免支架与地面相连构成回路，即能保证不会对预报结果造成干扰。这对于提高测量效果，加快隧道建设工程进度、节省人力物力财力都能起到十分重要的作用。

为实现上述目的，本设计采用如下方案：

固源瞬变电磁隧道掌子面超前预报发射装置，该装置包括圆弧状的支撑架和测量杆，每个支撑架由多节支撑杆依次铰接而成，且相邻的支撑杆之间通过角度调节装置来调节其之间的夹角，使得两个支撑架可与隧道掌子面契合；两个支撑架的底部各自连接有基座，两个测量杆竖直设置，顶部与支撑架相连，底部与支架相连。

进一步的，所述角度调节装置包括支杆、第一连杆和第二连杆，所述的第一连杆和第二连杆的一端分别与两个相连支撑杆的铰接，第一连杆和第二连杆的另一端预留有孔洞，插销杆穿过依次穿过第一连杆和第二连杆的孔洞将第一连杆和第二连杆相连；所述的支杆上设有插销杆滑动轨道，且滑动轨道上设有多个定位部；所述的插销杆的顶部设有卡接部，底部也设有卡接部，中间为连接部；当需要对第一连杆和第二连杆的位置进行调节时，向上拉动插销杆，插销杆连接部沿着所述的滑动轨道移动，当移动到预设的位置时，向下推动插销杆，插销杆的顶部的卡接部卡在所述的定位部上，实现位置的固定。

进一步的，所述的位于底部的卡接部与插销杆可拆卸式连接，当需要拆装时，将底部的卡接部拆除，然后第一连杆和第二连杆从下面脱落，将第一连杆和第二连杆放在置杆器内；所述的置杆器设置在支撑杆上。

进一步的，所述的支撑杆的截面为“凹”形，用以固定线圈；在保证杆件惯性矩较高不易变形的同时可有效减轻系统质量并提高伸缩杆的稳定性，确保伸缩杆不发生相对旋转。

进一步的，所述的支撑架由强度及刚度均满足要求的铝合金材料制成的多节可嵌套式支撑杆相互铰接而成，接触端通过高强度塑料铰接，每节支撑杆用相同可固定高强度塑料铰通过连杆相接。达到与掌子面契合为“拱形”的目的。

进一步的，所述的测量杆为嵌套式伸缩杆件，杆件上标有刻度，每节用螺丝固定型装配，从而可做到有效调节长度，以保证预报结果的数据精度。

进一步的，测量杆顶端都具有卡扣便于与支撑架连接，下端通过三根可伸缩式倒三角锥体支架与地面相连；

进一步的，所述的基座为中空的箱体结构，所述的箱体结构内部填充海绵用于装载支撑架以及作为整个装置使用时的基座。每个箱体结构下方安装四个可伸缩的同时在测量时可固定的车轮，便于安装及移动。此装置结构简单，便于携带及操作，可提高瞬变电磁预报工作的效率，避免目前常用的使用PVC管现场制作支架的方法所造成的运输不便、材料浪费等问题。同时也能解决支架的刚度要求问题，保证预报工作能顺利进行。

优选的，所述的杆件连接铰由强度和刚度均较高的塑料材料制成，保证了支架在探测过程中保持稳定，同时避免支杆体系构成回路。

优选的，所述的支杆之间通过高强度塑料铰接而成。

优选的，所述支杆为可嵌套式支杆，以便整体进行折叠，放置木质箱子中。

固源瞬变电磁隧道掌子面超前预报系统，包括瞬变电磁仪(包括发射线圈及接收装置)和所述固源瞬变电磁隧道掌子面超前预报发射装置。

便携式固源瞬变电磁隧道掌子面超前预报发射装置的制作方法，包括以下步骤：

步骤1：制作支架装置的各个部件；

步骤2：以第二部分测量杆伸缩口处为标尺，在杆件上标注刻度。

步骤3：将各部件按照要求组装，完成制作。

本发明专利的有益效果为：

本发明采用可伸缩式结构，并对支架结构进行了优化改进，在便于携带、的同时保证了结构的稳定性，在使用过程中不易变形，且适用于不同隧道，提高了瞬变电磁法超前预报工作的效率。

附图说明

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

图1是根据一个或多个实施方式的超前预报发射装置正视图；

图2是根据一个或多个实施方式的伞骨式伸缩杆细节图；

图3是根据一个或多个实施方式的在平面内的示意图；

图4是根据一个或多个实施方式的第一部分折叠后平面内示意图；

图5是根据一个或多个实施方式的第一部分各支杆置于第三部分示意图；

图6是根据一个或多个实施方式的调节角度原理示意图；

图7是根据一个或多个实施方式的调节角度装置的示意图；

图中：1底座滑轮，2底座，3可嵌套式支撑杆，4角度调节装置，5高强度塑料铰接，6可伸缩式测量杆，7线圈，8挂钩，9刻度线，10嵌套式卡扣，11 嵌地式倒三角锥体，12置杆器，13第一连杆，14支杆，15插销杆，16插销连接铰，17支撑架，18插销杆，19定位部，20轨道，21锥形体，22卡接部，23 连接部，24卡接部，25第二连杆。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明专利做进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请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申请的示例性实施方式。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；

为了方便叙述，本发明中如果出现“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,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

正如背景技术所介绍的，固源瞬变电磁隧道超前预报的工作方式是：适合隧道掌子面轮廓的不规则发射回线固定不动，接收回线(探头)按照回线内多条平行测线方向逐点移动测量或多点同时测量。理论上讲，在发射功率不变的情况下，为了增加勘探深度同时又不至于因回线匝数增多而显著增加自感效应导致数据采集的干扰，只能通过增加发射回线的面积来实现这一目标，而将发射回线布置成掌子面轮廓形状则是理论上最大的展开面积。因此，在工程实际中，如何在保证测量效果前提条件下，快捷有效地沿隧道掌子面轮廓布置测量装置并实现装置的易拆易装、重复使用成为一个必须要解决的问题。这对于提高测量效果，加快隧道建设工程进度、节省人力物力财力都能起到十分重要的作用。本项目的研究工作将具有很好的实际应用意义和推广价值，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种固源瞬变电磁隧道掌子面超前预报发射装置。

本实施例公开的固源瞬变电磁隧道掌子面超前预报发射装置，主要分为三大部分，第一部分为由强度及刚度均满足要求的铝合金材料制成的可嵌套式支撑杆相互铰接而成的圆弧状的支撑架，支撑架包括多节，每一节均有铝合金材料制成，每一节的接触端通过高强度塑料铰接头和连杆相连，铝合金截面为“凹”形，用以固定发射线圈，每节杆件用相同可固定高强度塑料铰通过连杆相接。同时各支杆之间通过伞骨式的角度调节装置进行连接，以便于进行角度调节，达到与掌子面契合为“拱形”的目的。

第二部分为一根由铝合金材料制成的测量杆，测量杆由嵌套式伸缩杆件组成，杆件上标有最大量程为50cm，精确度为1cm的刻度，每节用螺丝固定型装配，从而可做到有效调节长度，以保证预报结果的数据精度。每节杆件上端都具有锁扣便于与第一部分连接。下端通过三根可伸缩式倒三角锥体支架与地面相连，测量杆上端通过卡扣与第一部分相连。

第三部分为两个箱体结构。箱体结构内部填充海绵用于装载第一部分的支杆以及作为该装置使用时的基座。每个箱体结构下方安装四个可伸缩的同时在测量时可固定的车轮，便于安装及移动。此装置结构简单，便于携带及操作，可提高瞬变电磁预报工作的效率，避免目前常用的使用PVC管现场制作支架的方法所造成的运输不便、材料浪费等问题。同时也能解决支架的刚度要求问题，保证预报工作能顺利进行。

所述的杆件连接铰由强度和刚度均较高的塑料材料制成，保证了支架在探测过程中保持稳定，同时避免支杆体系构成回路。

所述支撑杆为可嵌套式支撑杆，以便整体进行折叠，放置木质箱子中。

第二部分最下端采用嵌地式倒三角锥，使得第二部分可以以一定的角度支撑于隧道地面，达到整个装置在三维平面内的稳定。

第二部分测量杆标有刻线，同时采用嵌套式伸缩杆件从而可做到有效调节长度。第二部分测量杆在第三部分底面连接处设置有螺栓固定装置对其进行固定，保证在探测过程中发射线圈保持稳定。

测量杆伸缩处设置有螺栓固定装置，在确定了伸缩杆长度之后能对其在木质箱上进行固定，保证线圈不变形。

支撑杆横截面均为“凹”形，可固定线圈，在保证杆件惯性矩较高不易变形的同时可有效减轻系统质量并提高伸缩杆的稳定性，确保伸缩杆不发生相对旋转。

所述第一、二部分的杆件均可伸缩，使装置适用于不同隧道。

所使用的装置在沿隧道平面内完整拼装后，可直接沿掌子面方面立起。

第一部分支架可以通过伞骨式伸缩杆进行连接，以便于进行角度调节，达到与掌子面契合为“拱形”的目的。第三部分可放置第一部分且可移动，第三部分车轮在测量时可固定，使装置安装过程便捷同时便于携带、运输。第二部分测量杆刻度可直接测量出隧道掌子面的实际最大高度。所述的一、二部分通过挂钩进行连接。

伞骨式伸缩杆通过“可伸出式圆片”结构推动相连的支杆在立面内移动一定的角度至与掌子面契合。

优选的，伞骨式伸缩杆圆片与两根支杆在锥形端末尾分离，互不影响。

优选的，所述伞骨式伸缩杆的支杆在脱离锥形端末尾时，可安置在第一部分支杆的侧壁上。

具体的，如图1-图7所示，一种便携式瞬变电磁发射线圈支架及其使用方法，包括底座滑轮1、底座2、可嵌套式支撑杆3、伞骨式角度调节装置4、高强度塑料铰接5、可伸缩式测量杆6、线圈7、挂钩8、刻度线9、嵌套式卡扣10、嵌地式倒三角锥体11组成的一个便携式支架装置，可伸缩式测量杆6的两部分通过连接铰连接，根据线圈实际边长和嵌套式伸缩杆上相应的刻度值调节伸缩杆长度，并将其固定，使其与发射线圈组成一个稳定的体系，进行测量工作。

如图1所示，在杆件上设有刻度线9，便于有效调节高度，下端采用嵌地式倒三角锥11，使得第二部分可以以一定的角度隧道地面，达到整个装置在三维平面内的稳定。

如图2所示，可伸缩式支杆3连接处采用伞骨结构，第一连杆13和第二连杆25通过铰接固定在可伸缩式支杆3上，在调节角度时，通过预留圆孔与圆片 15在支杆14上进行移动，当第一连杆13和第二连杆25滑动到支杆14锥形末端时，与支杆14分离，并放置在置杆器12内。

如图3所示，连杆通过带插销连接铰16与木制箱底面相连。

如图4所示，为支撑架在平面内收置好的平面图。

如图5所示，为支撑架17放置在木制箱2内的示意图，手提把18。

如图6和图7所示，所述角度调节装置4包括支杆14、第一连杆13和第二连杆25，所述的第一连杆13和第二连杆25的一端分别与两个相连支撑杆的铰接，第一连杆和第二连杆的另一端预留有孔洞，插销杆15穿过依次穿过第一连杆和第二连杆的孔洞将第一连杆和第二连杆相连；所述的支杆14上设有插销杆滑动轨道20，且滑动轨道上设有多个定位部19；所述的插销杆15的顶部设有卡接部22，底部也设有卡接部24，中间为连接部23；当需要对第一连杆和第二连杆的位置进行调节时，向上拉动插销杆22，插销杆连接部23沿着所述的滑动轨道移动，当移动到预设的位置时，向下推动插销杆，插销杆的顶部的卡接部22 卡在所述的定位部19上，实现位置的固定。

当第一连杆13和第二连杆25移动到支杆14前端的锥形体21末尾时，与轨道脱离。位于底部的卡接部与插销杆可拆卸式连接，当需要拆装时，将底部的卡接部拆除，然后第一连杆和第二连杆从下面脱落，将第一连杆和第二连杆放在置杆器内；所述的置杆器设置在支撑杆上。

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

Claims (9)

1.固源瞬变电磁隧道掌子面超前预报发射装置，其特征在于，包括两个支撑架和两个测量杆，每个支撑架由多节支撑杆依次铰接而成，且在相邻支撑杆的铰接处设有角度调节装置，通过所述的角度调节装置来调节相邻支撑杆之间的夹角，使得两个支撑架可与隧道掌子面契合；在所述的支撑架的外表面上固定有发射线圈；两个所述的支撑架的底部各自连接有基座；两个所述的测量杆竖直设置，顶部与支撑架相连，底部与支架相连。

2.如权利要求1所述的固源瞬变电磁隧道掌子面超前预报发射装置，其特征在于，所述角度调节装置包括支杆、第一连杆、第二连杆和插销杆，所述的第一连杆和第二连杆的一端分别与两个相连支撑杆的铰接，第一连杆和第二连杆的另一端预留有孔洞，所述的插销杆依次穿过第一连杆和第二连杆的孔洞将第一连杆和第二连杆相连；所述的支杆上设有插销杆滑动轨道，且滑动轨道上设有多个定位部；所述的插销杆的顶部和底部均设有卡接部，中间为连接部。

3.如权利要求2所述的固源瞬变电磁隧道掌子面超前预报发射装置，其特征在于，所述的位于底部的卡接部与插销杆可拆卸式连接。

4.如权利要求1所述的固源瞬变电磁隧道掌子面超前预报发射装置，其特征在于，所述的支撑杆的截面为“凹”形，用以固定发射线圈。

5.如权利要求1所述的固源瞬变电磁隧道掌子面超前预报发射装置，其特征在于，所述的测量杆为嵌套式伸缩杆件，杆件上标有刻度。

6.如权利要求1所述的固源瞬变电磁隧道掌子面超前预报发射装置，其特征在于，所述测量杆顶端都具有卡扣便于与支撑架连接，下端通过三根可伸缩式倒三角锥体支架与地面相连。

7.如权利要求1所述的固源瞬变电磁隧道掌子面超前预报发射装置，其特征在于，所述的基座为中空的箱体结构，所述的箱体结构内部填充海绵用于装载支撑架以及作为整个装置使用时的基座。

8.如权利要求8所述的固源瞬变电磁隧道掌子面超前预报发射装置，其特征在于，每个箱体结构下方安装四个可伸缩的同时在测量时可固定的车轮，便于安装及移动。

9.如权利要求1所述的固源瞬变电磁隧道掌子面超前预报发射装置，其特征在于，所述的支撑架由强度及刚度均满足要求的铝合金材料制成的多节可嵌套式支撑杆相互铰接而成，相邻支撑杆之间通过高强度塑料铰和连杆相连。