CN112578427A - 一种隧道弹性波反射法超前地质预报信号采集传感器固定装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种隧道弹性波反射法超前地质预报信号采集传感器固定装置，包括传感器安装部、支撑部和液压驱动部，所述液压驱动部将所述传感器安装部分为传感器腔和液压腔，所述传感器腔内设置有传感器，所述液压腔的外壁上周向开设有若干凸起腔，所述凸起腔上可拆卸连接有支撑部；所述支撑部包括支撑板，所述凸起腔可拆卸连接有支撑板；本发明结构简单，加工组装方便，成本低廉，安全可靠；本发明设备操作简单，适用于现场对钻孔中的信号采集传感器的有效固定及快速取出。

Description

一种隧道弹性波反射法超前地质预报信号采集传感器固定 装置

技术领域

本发明涉及现场测试传感器固定装置领域，特别是涉及一种隧道弹性波反射法超前地质预报信号采集传感器固定装置。

背景技术

长大隧道施工中最大的安全风险来源于掌子面前方突发的不良地质灾害，包括遭遇到断层、破碎带、涌水、突泥和瓦斯突出等。受经费、技术条件以及地质体复杂多变、极不均匀的本质特征的限制，很难在勘察阶段对这些潜在的灾害做出全面、准确的预判并加以防范。目前在工程上比较有效的方法是在隧道施工过程中，采用地球物理探测方法进行超前地质预报，探测掌子面前方的不良地质灾害，进而对设计和施工方法进行修正，提前规避风险的发生。而在国内，现在比较常用的超前地质预报地球物理探测方法是弹性波反射法。

隧道弹性波反射法超前地质预报，实施时，首先在位于隧道开挖掌子面后方一定距离内、一侧边墙上事先钻好一排钻孔作为炮孔，以微震爆破来激发地震波信号；然后通过安装在隧道两侧边墙预先打好的信号采集钻孔中的传感器进行信号采集，信号采集钻孔位于所有炮孔的后方；最后通过一系列的信号反演、分析和结合地质资料进行判释，就可以将隧道掌子面前方存在的岩性变化带、不良地质灾害的位置、范围方便地探测和预报出来。

为了传感器可以采集到准确的反射波信号，需要将传感器固定于钻孔孔底，通常采用锚固剂或者环氧树脂将传感器与钻孔孔底围岩牢固、密贴地胶结在一起，每次测试时至少需要使用2套传感器进行，因为传感器价格昂贵，所以测试完毕后传感器必须及时取出已备下一次使用，然而钻孔通常较深，且传感器与围岩胶结，所以很难凭借双手或者拉拔工具将其取出，往往需要在旁边打钻孔将围岩掏空后才可取出，费时费力。

发明内容

本发明的目的是提供一种隧道弹性波反射法超前地质预报信号采集传感器固定装置，以解决上述现有技术存在的问题，使钻孔中的信号采集传感器有效固定及快速取出。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种隧道弹性波反射法超前地质预报信号采集传感器固定装置，包括传感器安装部、支撑部和液压驱动部，所述液压驱动部将所述传感器安装部分为传感器腔和液压腔，所述传感器腔内设置有传感器，所述液压腔的外壁上周向开设有若干凸起腔，所述凸起腔上可拆卸连接有支撑部；所述支撑部包括支撑板，所述凸起腔可拆卸连接有支撑板。

优选的，所述支撑部包括连接件，所述连接件一端与所述支撑板固定连接，所述连接件另一端螺纹连接有圆环挡板，所述圆环挡板位于所述凸起腔内。

优选的，所述液压驱动部包括第一压板，所述第一压板底面固定连接有两个连接杆，两个所述连接杆底端固定连接有底端连接板，所述第一压板将所述传感器安装部分为传感器腔和液压腔，所述第一压板与所述传感器安装部滑动连接。

优选的，所述凸起腔远离所述液压腔的一端上开设有中间孔和气孔。

优选的，所述液压腔内穿设有空心中轴杆，所述空心中轴杆两端均不封闭。

优选的，所述第一压板中间开设有第一通孔，所述底端连接板中间开设有第三通孔，所述空心中轴杆依次贯穿第一通孔和第三通孔。

优选的，两个所述连接杆上穿设有第二压板，所述第二压板中间开设有第二通孔，所述第二压板两侧开设有两个侧孔，所述连接杆贯穿所述侧孔，所述第二压板外缘与所述液压腔内壁固定连接，所述空心中轴杆贯穿所述第二通孔与所述第二压板固定连接。

优选的，所述空心中轴杆底部开设有若干插销孔,任一所述插销孔上可拆卸连接有插销，所述插销位于所述底端连接板内壁上。

优选的，所述圆环挡板外缘包覆有橡胶层。

本发明公开了以下技术效果：本发明结构简单，加工组装方便，成本低廉，安全可靠；本发明设备操作简单，适用于现场对钻孔中的信号采集传感器有效固定及快速取出。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的隧道弹性波反射法超前地质预报信号采集传感器固定装置的主视图；

图2为本发明的隧道弹性波反射法超前地质预报信号采集传感器固定装置的俯视图；

图3为本发明中传感器安装部的结构示意图；

图4为本发明中支撑部的结构示意图；

图5为本发明中液压驱动部的结构示意图；

图中：传感器安装部1、传感器腔101、液压腔102、空心中轴杆103、凸起腔104、中间孔105、气孔106、插销孔107、插销108、支撑部2、支撑板201、圆环挡板202、连接件203、液压驱动部3、第一压板301、连接杆302、第二压板303、底端连接板304、第一通孔305、侧孔306、第二通孔307、第三通孔308。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参照图1-5，一种隧道弹性波反射法超前地质预报信号采集传感器固定装置，包括传感器安装部1、支撑部2和液压驱动部3，所述液压驱动部3将所述传感器安装部1分为传感器腔101和液压腔102，所述传感器腔101内设置有传感器，所述液压腔102的外壁上周向开设有若干凸起腔104，所述凸起腔104上可拆卸连接有支撑部2；所述支撑部2包括支撑板201，所述凸起腔104可拆卸连接有支撑板201。

进一步优化方案，为了使本装置可以固定到钻孔内，所述支撑部2包括连接件203，所述连接件203一端与所述支撑板201固定连接，为了使连接件203在凸起腔104内滑动，所述连接件203另一端螺纹连接有圆环挡板202，所述圆环挡板202位于所述凸起腔104内。

进一步优化方案，所述液压驱动部3包括第一压板301，所述第一压板301底面固定连接有两个连接杆302，两个所述连接杆302底端固定连接有底端连接板304，所述第一压板301将所述传感器安装部1分为传感器腔101和液压腔102，所述第一压板301与所述传感器安装部1滑动连接。

进一步优化方案，为了使连接件203在凸起腔104内滑动时不会脱落，同时便于排出凸起腔104内气体，所述凸起腔104远离所述液压腔102的一端上开设有中间孔105和气孔106。

进一步优化方案，为了使传感器腔101空气与外界达到气压平衡，所述液压腔102内穿设有空心中轴杆103，所述空心中轴杆103两端均不封闭。

进一步优化方案，为了使第一压板301可以在液压腔102内进行活塞运动，所述第一压板301中间开设有第一通孔305，所述底端连接板304中间开设有第三通孔308，两个所述连接杆302上穿设有第二压板303，所述第二压板303中间开设有第二通孔307，所述第二压板303两侧开设有两个侧孔306，所述连接杆302贯穿所述侧孔306，所述第二压板303外缘与所述液压腔102内壁固定连接，所述空心中轴杆103依次贯穿所述第一通孔305、第二通孔307和第三通孔308与所述第二压板303固定连接。

进一步优化方案，为了使空心中轴杆103可以对底端连接板304进行限位固定，所述空心中轴杆103底部开设有若干插销孔107,任一所述插销孔107上可拆卸连接有插销108，所述插销108位于所述底端连接板304内壁上。

进一步优化方案，所述圆环挡板202外缘、第一压板(301)外缘、第一通孔305内缘和侧孔306内缘均包覆有橡胶层，以达到密封不渗漏液压油的效果。

本固定装置的安装方式为：

(1)将信号采集传感器放置于传感器腔101中，并用环氧树脂固定，传感器的信号传输电缆通过空心中轴杆103导出，方便与外界设备连接；

(2)支撑板201和连接件203焊接，连接件203通过支撑部2安装凸起腔104的中间孔105伸入，在液压腔103中与中空圆环挡板202通过螺纹连接，中空圆环挡板202外边缘采用软橡胶包裹再与安装凸起腔104的内边缘接触，以达到密封不渗漏液压油的效果；

(3)第一压板301与连接杆302焊接，通过第一通孔305套在空心中轴杆103上，然后在液压腔102中注入液压油，通过侧孔306和第二通孔307安装第二压板303，第二压板303外边缘与液压腔102下边缘采用焊接连接，空心中轴杆103外边缘与第二压板303采用焊接连接，通过第三通孔308安装底端连接板304，底端连接板304与连接杆302端部通过焊接连接，第一压板301外边缘及第一通孔305内边缘均采用软橡胶包裹后再与液压腔102及空心中轴杆103接触，侧孔306的内边缘采用软橡胶包裹再与连接杆302接触，以达到密封不渗漏液压油的效果。

本固定装置的使用方法为：

测试时将组装好的整个设备伸入钻孔中，直达孔底，通过拉动底端连接板304，带动第一挡板301向外运动，通过液压油驱动中空圆环挡板202向外伸张，带动支撑板201与钻孔岩壁紧密接触，起到固定设备的作用，传感器腔101通过两端未封闭的空心中轴杆103与外界达到气压平衡，凸起腔104通过气孔106向外排出空气，装备固定好后，通过插销108将空心中轴杆103与底端连接板304固定，至此测试装置已安装固定完成，可以开始测试；

测定完毕后，拔掉插销108，向内压底端连接板304，带动第一挡板301向内运动，在大气压力辅助作用下，圆环挡板202向内收缩，带动支撑板201收缩，脱离岩壁，然后从钻孔中取出设备整体即可。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置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。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种隧道弹性波反射法超前地质预报信号采集传感器固定装置，其特征在于：包括传感器安装部(1)、支撑部(2)和液压驱动部(3)，所述液压驱动部(3)将所述传感器安装部(1)分为传感器腔(101)和液压腔(102)，所述传感器腔(101)内设置有传感器，所述液压腔(102)的外壁上周向开设有若干凸起腔(104)，所述凸起腔(104)上可拆卸连接有支撑部(2)；所述支撑部(2)包括支撑板(201)，所述凸起腔(104)可拆卸连接有支撑板(201)。

2.根据权利要求1所述的隧道弹性波反射法超前地质预报信号采集传感器固定装置，其特征在于：所述支撑部(2)包括连接件(203)，所述连接件(203)一端与所述支撑板(201)固定连接，所述连接件(203)另一端螺纹连接有圆环挡板(202)，所述圆环挡板(202)位于所述凸起腔(104)内。

3.根据权利要求1所述的隧道弹性波反射法超前地质预报信号采集传感器固定装置，其特征在于：所述液压驱动部(3)包括第一压板(301)，所述第一压板(301)底面固定连接有两个连接杆(302)，两个所述连接杆(302)底端固定连接有底端连接板(304)，所述第一压板(301)将所述传感器安装部(1)分为传感器腔(101)和液压腔(102)，所述第一压板(301)与所述传感器安装部(1)滑动连接。

4.根据权利要求1所述的隧道弹性波反射法超前地质预报信号采集传感器固定装置，其特征在于：所述凸起腔(104)远离所述液压腔(102)的一端上开设有中间孔(105)和气孔(106)。

5.根据权利要求3所述的隧道弹性波反射法超前地质预报信号采集传感器固定装置，其特征在于：所述液压腔(102)内穿设有空心中轴杆(103)，所述空心中轴杆(103)两端均不封闭。

6.根据权利要求5所述的隧道弹性波反射法超前地质预报信号采集传感器固定装置，其特征在于：所述第一压板(301)中间开设有第一通孔(305)，所述底端连接板(304)中间开设有第三通孔(308)，所述空心中轴杆(103)依次贯穿第一通孔(305)和第三通孔(308)。

7.根据权利要求6所述的隧道弹性波反射法超前地质预报信号采集传感器固定装置，其特征在于：两个所述连接杆(302)上穿设有第二压板(303)，所述第二压板(303)中间开设有第二通孔(307)，所述第二压板(303)两侧开设有两个侧孔(306)，所述连接杆(302)贯穿所述侧孔(306)，所述第二压板(303)外缘与所述液压腔(102)内壁固定连接，所述空心中轴杆(103)贯穿所述第二通孔(307)与所述第二压板(303)固定连接。

8.根据权利要求5所述的隧道弹性波反射法超前地质预报信号采集传感器固定装置，其特征在于：所述空心中轴杆(103)底部开设有若干插销孔(107),任一所述插销孔(107)上可拆卸连接有插销(108)，所述插销(108)位于所述底端连接板(304)内壁上。

9.根据权利要求7所述的隧道弹性波反射法超前地质预报信号采集传感器固定装置，其特征在于：所述圆环挡板(202)外缘、第一压板(301)外缘、第一通孔(305)内缘和侧孔(306)内缘均包覆有橡胶层。

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