CN111708018A - 隧道掌子面地质雷达探测辅助装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种隧道掌子面地质雷达探测辅助装置及其使用方法，水平导轨系统由水平首节段和水平标准节段拼接形成，水平滑动系统包括水平滑移连接结构和竖向底座导轨，水平滑移连接结构设置于竖向底座导轨的底部，平滑动系统通过水平滑移连接结构可滑移地连接在水平导轨系统上，竖向导轨系统由竖向标准节段拼接形成，竖向导轨系统通过与竖向底座导轨拼接安装在水平滑动系统上，竖向滑动系统包括竖向滑移连接结构，竖向滑动系统通过竖向滑移连接结构可滑移地连接在竖向导轨系统上，竖向滑动系统设有地质雷达天线接头以及能够与竖向导轨系统锁定的锁止结构。本发明能够适应各种隧道的各种断面轮廓掌子面的全断面检测，操作简便，提高探测结果准确性。
Description
技术领域
本发明属于地质探测的技术领域，特别是涉及一种隧道掌子面地质雷达探测辅助装置及其使用方法。
背景技术
矿山法隧道施工中，需要对隧道周边及掌子面前方围岩地质情况及富水情况进行探测。目前掌子面前方围岩地质情况探测主要使用超前钻孔勘探、地质雷达检测以及红外检测仪等。地质雷达作为一种无损检测手段能够对隧道周边及掌子面前方围岩做出较为全面且准确的检测，在隧道衬砌质量检测中已被广泛应用。但由于掌子面在爆破开挖中很难形成较为平整平面，地质雷达因此测得的数据很不理想，极大的限制了地质雷达在检测掌子面前方围岩地质情况的应用。
现有技术的辅助装置采用升降平台和固定长度可调节方向的导轨组成，但不能根据隧道轮廓适应全断面检测，且在检测中需移动升降台位置。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种隧道掌子面地质雷达探测辅助装置及其使用方法，保证地质雷达天线位置能够适应各种隧道的各种断面轮廓掌子面的全断面检测，操作简便，有利于提高地质雷达探测结果的准确性。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种隧道掌子面地质雷达探测辅助装置，包括水平导轨系统、水平滑动系统、竖向导轨系统和竖向滑动系统，所述水平导轨系统由高度可调节的水平首节段和高度可调节的水平标准节段拼接形成，所述水平滑动系统包括水平滑移连接结构和竖向底座导轨，所述水平滑移连接结构设置于竖向底座导轨的底部，所述水平滑动系统通过水平滑移连接结构可滑移地连接在水平导轨系统上，所述竖向导轨系统由竖向标准节段拼接形成，所述竖向导轨系统通过与竖向底座导轨拼接安装在水平滑动系统上，所述竖向滑动系统包括竖向滑移连接结构，所述竖向滑动系统通过竖向滑移连接结构可滑移地连接在竖向导轨系统上，所述竖向滑动系统设有地质雷达天线接头以及能够与竖向导轨系统锁定的锁止结构。
所述水平首节段包括水平底板、第一内折挡板、可伸缩支架和第一螺旋式锁紧扣，所述水平底板两侧沿长度方向分别对称设置第一内折挡板形成水平导轨，所述水平底板两端的底部分别安装有可伸缩支架，所述可伸缩支架上设有可锁定伸缩长度的第一螺旋式锁紧扣，所述水平底板的一端设有第一卯眼或者第一榫头。
所述水平标准节段包括水平底板、第一内折挡板、可伸缩支架和第一螺旋式锁紧扣，所述水平底板两侧沿长度方向分别对称设置第一内折挡板形成水平导轨，所述水平底板一端的底部安装有可伸缩支架，所述可伸缩支架上设有可锁定伸缩长度的第一螺旋式锁紧扣，所述水平底板的一端设有第一卯眼、另一端设有第一榫头，所述水平标准节段与水平首节段之间以及相邻水平标准节段之间通过第一榫头和第一卯眼进行拼接。
所述水平滑动系统包括第一滑轮组、第一钢架轴承、竖向托架、底座板、第一竖板和第二内折挡板，所述第一滑轮组之间通过第一钢架轴承连接，所述第一钢架轴承与底座板之间通过竖向托架连接，所述第一竖板固定在底座板上，所述第一竖板两侧沿长度方向分别对称设置第二内折挡板形成竖向导轨，所述第一竖板的上端设有第二卯眼或者第二榫头，所述第一滑轮组可滑移地嵌装在水平导轨系统的水平导轨内部。
所述底座板上设有与地质雷达天线重量平衡的配重块。
所述竖向标准节段包括第二竖板和第三内折挡板，所述第二竖板两侧沿长度方向分别对称设置第三内折挡板形成竖向导轨，所述第二竖板的一端设有第三卯眼、另一端设有第三榫头，所述竖向标准节段与水平滑动系统的竖向导轨之间通过第二卯眼与第三榫头进行拼接或者通过第二榫头与第三卯眼进行拼接，相邻竖向标准节段之间通过第三榫头与第三卯眼进行拼接。
所述竖向滑动系统包括第二滑轮组、第二钢架轴承、水平托架、竖向底座板、地质雷达天线接头、耳箍和第二螺旋式锁紧扣，所述第二滑轮组之间通过第二钢架轴承连接，所述第二钢架轴承与竖向底座板之间通过水平托架连接，所述地质雷达天线接头安装在竖向底座板相对第二滑轮组的另一侧，所述耳箍水平设置在竖向底座板对应第二滑轮组的一侧，所述耳箍上设有第二螺旋式锁紧扣，所述第二滑轮组可滑移地嵌装在竖向导轨系统的竖向导轨内部并能够通过第二螺旋式锁紧扣将竖向滑动系统与竖向导轨系统之间锁定。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种隧道掌子面地质雷达探测辅助装置的使用方法，包括以下步骤：
(1)在隧道掌子面附近沿隧道宽度方向拼装水平导轨系统，根据隧道宽度调整水平导轨系统的拼装节段数，调整各节段的高度至水平导轨系统整体保持水平；
(2)通过水平滑动系统上的水平滑移连接结构将水平滑动系统可水平滑移地安装到水平导轨系统上；
(3)通过竖向滑动系统上的竖向滑移连接结构将竖向滑动系统可竖向滑移地安装到水平滑动系统的竖向底座导轨上；
(4)将地质雷达天线固定安装到竖向滑动系统的地质雷达天线接头上；
(5)根据测线需要达到的高度在水平滑动系统的竖向底座导轨上拼装节段数量相适应的竖向标准节段形成竖向导轨系统；
(6)打开地质雷达，操作地质雷达天线随竖向滑动系统同步沿竖向导轨系统自上而下匀速运动进行探测；
(7)根据水平测线高度通过竖向滑动系统的锁止结构将竖向滑动系统锁定在竖向导轨系统的相应高度，移动水平滑动系统，使地质雷达天线随水平滑动系统沿水平导轨系统匀速运动至隧道掌子面宽度方向的另一侧进行探测；
(8)将竖向滑动系统与竖向导轨系统解锁定，操作地质雷达天线随竖向滑动系统同步沿竖向导轨系统自下而上匀速运动进行探测；
(9)重复步骤(5)至步骤(8)，探测隧道掌子面全断面地质情况。
在每一次重复步骤(5)至步骤(8)的过程中，下一次竖向探测的位置相对上一次竖向探测的位置更靠近隧道掌子面宽度方向的中心位置，下一次水平探测的位置高于上一次水平探测的位置。
有益效果
在本发明中，水平导轨系统和竖向导轨系统分别采用标准节段拼接而成，通过改变水平导轨系统的节段数能够满足具有不同宽度的隧道掌子面探测需要，通过调节竖向导轨系统的节段数，能够满足隧道掌子面不同水平位置竖向测线的高度需要，竖向滑动系统高度可锁定，能够满足隧道掌子面不同高度位置的水平测线需要，地质雷达天线安装在装置上为双向滑移结构，从而保证了地质雷达天线位置能够适应各种隧道的各种断面轮廓掌子面的全断面检测，且操作简便，有利于提高地质雷达探测结果的准确性。
附图说明
图1为实施例中水平导轨系统的水平首节段的正面结构示意图。
图2为实施例中水平导轨系统的水平首节段的俯视结构示意图。
图3为实施例中水平导轨系统的水平首节段的侧面结构示意图。
图4为实施例中水平导轨系统的水平标准节段的正面结构示意图。
图5为实施例中水平导轨系统的水平标准节段的俯视结构示意图。
图6为实施例中水平滑动系统的正面结构示意图。
图7为实施例中水平滑动系统的俯视结构示意图。
图8为实施例中水平滑动系统的侧面结构示意图。
图9为实施例中竖向导轨系统的竖向标准节段的正面结构示意图。
图10为实施例中竖向导轨系统的竖向标准节段的俯视结构示意图。
图11为实施例中竖向导轨系统的竖向标准节段的侧面结构示意图。
图12为实施例中竖向滑动系统的正面结构示意图。
图13为实施例中竖向滑动系统的俯视结构示意图。
图14为实施例中竖向滑动系统的侧面结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
如图1-14所示的一种隧道掌子面地质雷达探测辅助装置，包括水平导轨系统、水平滑动系统、竖向导轨系统和竖向滑动系统。
其中：水平导轨系统由高度可调节的水平首节段和高度可调节的水平标准节段拼接形成。水平滑动系统包括水平滑移连接结构和竖向底座导轨，水平滑移连接结构设置于竖向底座导轨的底部。水平滑动系统通过水平滑移连接结构可滑移地连接在水平导轨系统上。竖向导轨系统由竖向标准节段拼接形成，竖向导轨系统通过与竖向底座导轨拼接安装在水平滑动系统上。竖向滑动系统包括竖向滑移连接结构，竖向滑动系统通过竖向滑移连接结构可滑移地连接在竖向导轨系统上，竖向滑动系统设有地质雷达天线接头以及能够与竖向导轨系统锁定的锁止结构。
如图1-3所示，水平导轨系统的水平首节段包括水平底板15、第一内折挡板11、可伸缩支架12和第一螺旋式锁紧扣13。水平底板15两侧沿长度方向分别对称设置第一内折挡板11形成水平导轨。水平底板15两端的底部分别安装有两条可伸缩支架12，可伸缩支架12上设有可锁定伸缩长度的第一螺旋式锁紧扣13。水平底板15的一端设有用于与水平标准节段连接的第一卯眼14。
如图4和图5所示，水平导轨系统的水平标准节段包括水平底板15、第一内折挡板11、可伸缩支架12和第一螺旋式锁紧扣13。水平底板15两侧沿长度方向分别对称设置第一内折挡板11形成水平导轨，水平底板15的一端设有第一卯眼14、另一端设有伸出的第一榫头16，水平标准节段与水平首节段之间通过第一榫头16和第一卯眼14进行拼接。水平底板15对应第一卯眼14的一端的底部安装有两条可伸缩支架12，可伸缩支架12上设有可锁定伸缩长度的第一螺旋式锁紧扣13。相邻水平标准节段之间在进行拼接时也是通过第一榫头16和第一卯眼14进行拼接。
如图6-8所示，水平滑动系统包括第一滑轮组22、第一钢架轴承25、竖向托架26、底座板24、第一竖板28、第二内折挡板21和配重块27。第一滑轮组22的滑轮设置为两排，每排两个，第一滑轮组22之间通过第一钢架轴承25连接固定间距。第一钢架轴承25上部连接竖向托架26，竖向托架26上部连接有底座板24。第一竖板28固定在底座板24上，第一竖板28两侧沿长度方向分别对称设置第二内折挡板21形成竖向导轨。第一竖板28的上端设有第二卯眼23，用于与竖向导轨系统的竖向标准节段连接。底座板24上设有与地质雷达天线重量平衡的配重块27，配重块27位于第一竖板28相对第二内折挡板21的另一侧。第一滑轮组22可滑移地嵌装在水平导轨系统的水平导轨内部，从而将平滑动系统可滑移地连接在水平导轨系统上。
如图9-11所示，竖向导轨系统的竖向标准节段包括第二竖板34和第三内折挡板31。第二竖板34两侧沿长度方向分别对称设置第三内折挡板31形成竖向导轨。第二竖板34的上端设有第三卯眼32、下端设有第三榫头33，竖向标准节段与水平滑动系统的竖向导轨之间通过第二卯眼23与第三榫头33进行拼接，相邻竖向标准节段之间通过第三榫头33与第三卯眼32进行拼接。
如图12-14所示，竖向滑动系统包括第二滑轮组45、第二钢架轴承46、水平托架47、竖向底座板41、地质雷达天线接头42、耳箍43和第二螺旋式锁紧扣48。第二滑轮组45的滑轮设置为两排，每排两个，第二滑轮组45之间通过第二钢架轴承46连接固定间距。第二钢架轴承46的一侧连接有水平托架47，水平托架47与竖向底座板41连接。竖向底座板41相对第二滑轮组45的另一侧中部连接刚性连杆44，刚性连杆44的端部连接地质雷达天线接头42，地质雷达天线通过安装在地质雷达天线接头42上从而能够随竖向滑动系统同步移动。耳箍43水平设置在竖向底座板41对应第二滑轮组45的一侧，耳箍43的中间位置上设有第二螺旋式锁紧扣48。第二滑轮组45可滑移地嵌装在竖向导轨系统的竖向导轨内部，从而将竖向滑动系统可滑移地连接到竖向导轨系统上，耳箍43套在竖向导轨外侧，并能够通过第二螺旋式锁紧扣48将竖向滑动系统与竖向导轨系统之间锁定。
该隧道掌子面地质雷达探测辅助装置在使用时，包括以下步骤：
(1)在隧道掌子面附近沿隧道宽度方向拼装水平导轨系统，根据隧道宽度调整水平导轨系统的拼装节段数，调整各节段的高度至水平导轨系统整体保持水平；
(2)通过水平滑动系统上的水平滑移连接结构将水平滑动系统可水平滑移地安装到水平导轨系统上；
(3)通过竖向滑动系统上的竖向滑移连接结构将竖向滑动系统可竖向滑移地安装到水平滑动系统的竖向底座导轨上；
(4)将地质雷达天线固定安装到竖向滑动系统的地质雷达天线接头上；
(5)根据测线需要达到的高度在水平滑动系统的竖向底座导轨上拼装节段数量相适应的竖向标准节段形成竖向导轨系统；
(6)打开地质雷达，操作地质雷达天线随竖向滑动系统同步沿竖向导轨系统自上而下匀速运动进行探测；
(7)根据水平测线高度通过竖向滑动系统的锁止结构将竖向滑动系统锁定在竖向导轨系统的相应高度，移动水平滑动系统，使地质雷达天线随水平滑动系统沿水平导轨系统匀速运动至隧道掌子面宽度方向的另一侧进行探测；
(8)将竖向滑动系统与竖向导轨系统解锁定，操作地质雷达天线随竖向滑动系统同步沿竖向导轨系统自下而上匀速运动进行探测；
(9)重复步骤(5)至步骤(8)，在每一次重复步骤(5)至步骤(8)的过程中，下一次竖向探测的位置相对上一次竖向探测的位置更靠近隧道掌子面宽度方向的中心位置，下一次水平探测的位置高于上一次水平探测的位置，从而能够探测隧道掌子面全断面地质情况。
Claims (9)
1.一种隧道掌子面地质雷达探测辅助装置，其特征在于：包括水平导轨系统、水平滑动系统、竖向导轨系统和竖向滑动系统，所述水平导轨系统由高度可调节的水平首节段和高度可调节的水平标准节段拼接形成，所述水平滑动系统包括水平滑移连接结构和竖向底座导轨，所述水平滑移连接结构设置于竖向底座导轨的底部，所述水平滑动系统通过水平滑移连接结构可滑移地连接在水平导轨系统上，所述竖向导轨系统由竖向标准节段拼接形成，所述竖向导轨系统通过与竖向底座导轨拼接安装在水平滑动系统上，所述竖向滑动系统包括竖向滑移连接结构，所述竖向滑动系统通过竖向滑移连接结构可滑移地连接在竖向导轨系统上，所述竖向滑动系统设有地质雷达天线接头以及能够与竖向导轨系统锁定的锁止结构。
2.根据权利要求1所述的一种隧道掌子面地质雷达探测辅助装置，其特征在于：所述水平首节段包括水平底板(15)、第一内折挡板(11)、可伸缩支架(12)和第一螺旋式锁紧扣(13)，所述水平底板(15)两侧沿长度方向分别对称设置第一内折挡板(11)形成水平导轨，所述水平底板(15)两端的底部分别安装有可伸缩支架(12)，所述可伸缩支架(12)上设有可锁定伸缩长度的第一螺旋式锁紧扣(13)，所述水平底板(15)的一端设有第一卯眼(14)或者第一榫头(16)。
3.根据权利要求2所述的一种隧道掌子面地质雷达探测辅助装置，其特征在于：所述水平标准节段包括水平底板(15)、第一内折挡板(11)、可伸缩支架(12)和第一螺旋式锁紧扣(13)，所述水平底板(15)两侧沿长度方向分别对称设置第一内折挡板(11)形成水平导轨，所述水平底板(15)一端的底部安装有可伸缩支架(12)，所述可伸缩支架(12)上设有可锁定伸缩长度的第一螺旋式锁紧扣(13)，所述水平底板(15)的一端设有第一卯眼(14)、另一端设有第一榫头(16)，所述水平标准节段与水平首节段之间以及相邻水平标准节段之间通过第一榫头(16)和第一卯眼(14)进行拼接。
4.根据权利要求3所述的一种隧道掌子面地质雷达探测辅助装置，其特征在于：所述水平滑动系统包括第一滑轮组(22)、第一钢架轴承(25)、竖向托架(26)、底座板(24)、第一竖板(28)和第二内折挡板(21)，所述第一滑轮组(22)之间通过第一钢架轴承(25)连接，所述第一钢架轴承(25)与底座板(24)之间通过竖向托架(26)连接，所述第一竖板(28)固定在底座板(24)上，所述第一竖板(28)两侧沿长度方向分别对称设置第二内折挡板(21)形成竖向导轨，所述第一竖板(28)的上端设有第二卯眼(23)或者第二榫头，所述第一滑轮组(22)可滑移地嵌装在水平导轨系统的水平导轨内部。
5.根据权利要求4所述的一种隧道掌子面地质雷达探测辅助装置，其特征在于：所述底座板(24)上设有与地质雷达天线重量平衡的配重块(27)。
6.根据权利要求4所述的一种隧道掌子面地质雷达探测辅助装置，其特征在于：所述竖向标准节段包括第二竖板(34)和第三内折挡板(31)，所述第二竖板(34)两侧沿长度方向分别对称设置第三内折挡板(31)形成竖向导轨，所述第二竖板(34)的一端设有第三卯眼(32)、另一端设有第三榫头(33)，所述竖向标准节段与水平滑动系统的竖向导轨之间通过第二卯眼(23)与第三榫头(33)进行拼接或者通过第二榫头与第三卯眼(32)进行拼接，相邻竖向标准节段之间通过第三榫头(33)与第三卯眼(32)进行拼接。
7.根据权利要求6所述的一种隧道掌子面地质雷达探测辅助装置，其特征在于：所述竖向滑动系统包括第二滑轮组(45)、第二钢架轴承(46)、水平托架(47)、竖向底座板(41)、地质雷达天线接头(42)、耳箍(43)和第二螺旋式锁紧扣(48)，所述第二滑轮组(45)之间通过第二钢架轴承(46)连接，所述第二钢架轴承(46)与竖向底座板(41)之间通过水平托架(47)连接，所述地质雷达天线接头(42)安装在竖向底座板(41)相对第二滑轮组(45)的另一侧，所述耳箍(43)水平设置在竖向底座板(41)对应第二滑轮组(45)的一侧，所述耳箍(43)上设有第二螺旋式锁紧扣(48)，所述第二滑轮组(45)可滑移地嵌装在竖向导轨系统的竖向导轨内部并能够通过第二螺旋式锁紧扣(48)将竖向滑动系统与竖向导轨系统之间锁定。
8.一种权利要求1所述的隧道掌子面地质雷达探测辅助装置的使用方法，包括以下步骤：
(1)在隧道掌子面附近沿隧道宽度方向拼装水平导轨系统，根据隧道宽度调整水平导轨系统的拼装节段数，调整各节段的高度至水平导轨系统整体保持水平；
(2)通过水平滑动系统上的水平滑移连接结构将水平滑动系统可水平滑移地安装到水平导轨系统上；
(3)通过竖向滑动系统上的竖向滑移连接结构将竖向滑动系统可竖向滑移地安装到水平滑动系统的竖向底座导轨上；
(4)将地质雷达天线固定安装到竖向滑动系统的地质雷达天线接头上；
(5)根据测线需要达到的高度在水平滑动系统的竖向底座导轨上拼装节段数量相适应的竖向标准节段形成竖向导轨系统；
(6)打开地质雷达，操作地质雷达天线随竖向滑动系统同步沿竖向导轨系统自上而下匀速运动进行探测；
(7)根据水平测线高度通过竖向滑动系统的锁止结构将竖向滑动系统锁定在竖向导轨系统的相应高度，移动水平滑动系统，使地质雷达天线随水平滑动系统沿水平导轨系统匀速运动至隧道掌子面宽度方向的另一侧进行探测；
(8)将竖向滑动系统与竖向导轨系统解锁定，操作地质雷达天线随竖向滑动系统同步沿竖向导轨系统自下而上匀速运动进行探测；
(9)重复步骤(5)至步骤(8)，探测隧道掌子面全断面地质情况。
9.根据权利要求8所述的一种隧道掌子面地质雷达探测辅助装置的使用方法，其特征在于：在每一次重复步骤(5)至步骤(8)的过程中，下一次竖向探测的位置相对上一次竖向探测的位置更靠近隧道掌子面宽度方向的中心位置，下一次水平探测的位置高于上一次水平探测的位置。
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