CN115728827A - 一种用于隧洞电法超前探测的电极装置及方法 - Google Patents

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聂利超
李元成
张石磊
岑坤旺
孙国强
张铎
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Abstract

本发明提供了一种用于隧洞电法超前探测的电极装置及方法，包括电极、胀管和封堵装置，电极为表面带有螺纹的长轴螺杆，外侧套有胀管；电极的顶端设置有变径的圆台结构，所述胀管与圆台结构连接处圆周设置有若干缝隙，以具有一定的弹性，和所述圆台结构变径适配；长轴螺杆和胀管上均圆周设置有若干孔；胀管的另一端设置有螺母，螺母内侧设置有和所述螺纹匹配的螺纹结构；长轴螺杆内设置有通孔，所述通孔内活动设置有用于推进耦合剂的活塞芯杆；封堵装置套设于所述胀管外侧，能够沿所述胀管滑动，以封堵所述胀管上的孔。本发明能够在进一步的提高电极与围岩的耦合性，并且方便拆卸，还可以对电极在掌子面的位置精准定位。

Description

一种用于隧洞电法超前探测的电极装置及方法
技术领域
本发明属于电法探测技术领域，涉及一种用于隧洞电法超前探测的电极装置及方法。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
随着水利设施以及交通运输工程的建设重点开始转向地貌和地质情况复杂，以及水文条件复杂的地区，面对越来越复杂的地质灾害类型和复杂多变的致灾因素亟需解决，严重威胁施工安全。在隧道不良地质超前预报中，含水构造信息的获取对于灾害评价与预警尤为重要。致灾性水体的空间位置、赋存状态、规模形态等核心属性的准确获取是突水突泥灾害发生规模量级的主控地质因素，隧道激发极化对含导水地质构造的超前探测具有独特的优势。在工程上被广泛应用于隧洞含水构造的超前探测中。
隧道激发极化探测方法作为一种重要的地球物理勘探方法，在探测中，常用的电极为棒状的金属电极，需要事先在掌子面打孔，然后将棒状电极放入孔中，如此造成与围岩耦合较差，使得接地电阻过大，接地电阻是影响电法数据采集质量的重要因素，如果接地电阻过大，就会导致供电电流减小、观测信号减弱，进而减小探测深度和观测精度。除此之外，将电极放入孔中，难以固定，在测量的过程中，有时电极滑落，造成测量中断。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提出了一种用于隧洞电法超前探测的电极装置及方法，本发明能够在进一步的提高电极与围岩的耦合性，并且方便拆卸。
根据一些实施例，本发明采用如下技术方案：
一种用于隧洞电法超前探测的电极装置，包括电极、胀管和封堵装置，其中：
所述电极为表面带有螺纹的长轴螺杆，外侧套有胀管；
所述电极的顶端设置有变径的圆台结构，所述胀管与圆台结构连接处圆周设置有若干缝隙，以具有一定的弹性，和所述圆台结构变径适配；所述长轴螺杆和胀管上均圆周设置有若干孔；
所述胀管的另一端设置有螺母，螺母内侧设置有和所述螺纹匹配的螺纹结构；
所述长轴螺杆内设置有通孔，所述通孔内活动设置有用于推进耦合剂的活塞芯杆；
所述封堵装置套设于所述胀管外侧，能够沿所述胀管滑动，以封堵所述胀管上的孔。
作为可选择的实施方式，所述圆台结构的直径，向外侧逐渐增大。
作为可选择的实施方式，所述胀管随着螺母拧紧，胀管前端的缝隙受到圆台结构力的作用变大，胀管前端内径变大。从而使电极稳定固定在钻孔内。
作为可选择的实施方式，所述电极靠近圆台结构的位置圆周设置有多个孔。
作为可选择的实施方式，所述活塞芯杆包括依次设置的活塞、活塞杆和活塞柄，所述活塞柄为直径大于活塞杆的圆柱件。以增大受力面，方便推进动作。
作为可选择的实施方式，所述电极的长度大于所述胀管的长度。
作为可选择的实施方式，所述电极的内侧连接有引线。
作为可选择的实施方式，所述胀管靠近缝隙处圆周设置有多个孔。
作为可选择的实施方式，所述胀管靠近螺母处设置有插销。
作为可选择的实施方式，所述封堵装置，包括具有一卡口的弹性件，所述弹性件的宽度大于所述孔的直径，所述卡口处活动连接有卡紧件。
一种上述电极装置的工作方法，包括以下步骤：
在隧道的边墙或掌子面上确定钻孔位置；
将电极装置中长轴螺杆和胀管以及螺母相配套放入钻孔中，通过拧紧螺母，使得胀管的顶端发生形变固定在围岩中；
向胀管中加满耦合剂；
将活塞芯杆放入长轴螺杆中，向前推进，使得耦合剂沿着长轴螺杆和胀管上径向的小孔压入到围岩与电极之间的空隙中；
将耦合剂全部压入后，若感到活塞芯杆的推力瞬间变大，无法推入，表示电极与围岩之间的空隙已经被填充满，停止活塞芯杆向前推进；
将插销插入长轴螺杆的尾端，固定活塞芯杆的位置；
将引线一端固定在长轴螺杆的末端，另一端和外部传输电缆连接，进行探测；
探测结束后，关闭电源，反向送螺母，使得胀管恢复，取出电极；
将长轴螺杆中剩余的耦合剂排出，收回电极。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供的电极装置，通过长轴螺杆轴向的孔加入耦合剂，由活塞芯杆压至围岩与电极之间的空隙，在长轴螺杆上设计了封堵装置和插销，可以提高耦合剂的密实性，增加导电性，解决了电极与围岩耦合的难题。
本发明的电极装置，胀管具有一定的弹性，可以膨胀，也可以收缩，可使得电极快速的拆卸；通过胀管将电极固定在掌子面上，可以防止在测试的过程中电极掉落，使得测试中断。
本发明的电极装置，耦合剂是由饱和的盐水与粘土组成，将饱和的盐水与粘土制成流塑状态，具有良好的导电性，制备简单，容易获取。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为电极装置立体图；
图2为电极装置长轴螺杆立体图；
图3为电极装置胀管立体图；
图4为活塞芯杆立体图；
图5为封堵装置立体图
其中，1、长轴螺杆，2、胀管，3、螺母，4、活塞芯杆，5、引线，6、胀管小孔，7、封堵装置，8、固定卡口，9、硬质橡胶圈，10、插销，11、长轴螺杆小孔，12、活塞柄，13、活塞杆，14、活塞，15、固定卡口螺丝孔。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明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发明的示例性实施方式。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。
实施例一
一种用于隧洞电法超前探测的电极装置，如图1-5所示，包括：在轴向设有钻孔和径向设有钻眼的长轴螺杆1(即电极)、包裹在长轴螺杆1并且设有四个径向钻眼的胀管2、固定胀管的螺母3、用于推进耦合剂的活塞芯杆4、进行封堵的封堵装置7以及固定活塞芯杆4的插销10。
其中，长轴螺杆1、胀管2、螺母3、活塞芯杆4的材质为均为不极化金属。
胀管2套在长轴螺杆1的外侧，随着螺母3拧紧，胀管2的前端受到长轴螺杆1变径位置的作用力张开，可以固定在钻孔内。
活塞芯杆4位于长轴螺杆1的内部，可自由的活动，也可自由的从长轴螺杆1中取出。
活塞芯杆4用于推进耦合剂，使得耦合剂沿着长轴螺杆径向孔与胀管上的径向孔进入围岩与电极之间的空隙。
活塞14与活塞杆13、活塞杆13与活塞柄12均通过螺纹连接。
封堵装置7用于封堵沿着围岩与电极之间的空隙流出的耦合剂，同时起到对耦合剂施加压力，增加耦合剂的密实度。封堵装置7包括具有一卡口的弹性件(本实施例为带有固定卡口8的硬质橡胶圈9)，所述弹性件的宽度大于所述孔的直径，所述卡口处活动连接有卡紧件(本实施例为固定卡口8上设置有固定卡口螺丝孔10，可以通过螺栓实现调整封堵装置的直径，以抵接胀管2，封堵耦合剂)。
插销10用于在活塞芯杆4推进后，进行位置固定，防止活塞芯杆4受到一定的压力后向外弹，进行位置固定。
实施例二
本发明实施例二提供了如实施例一中的一种用于隧洞电法超前探测的电极装置的工作方法，包括如下步骤：
1、在隧道的边墙或掌子面上确定钻孔的位置。
2、将电极装置中长轴螺杆1和胀管2以及螺母3相配套放入钻孔中，通过拧紧螺母3，使得胀管2的顶端发生形变固定在围岩中。
3、向胀管1中加满耦合剂。
4、将活塞芯杆4放入长轴螺杆1中，向前推进，使得耦合剂沿着长轴螺杆1和胀管2上径向的小孔压入到围岩与电极之间的空隙中。
5、将耦合剂全部压入后，若感到活塞芯杆的推力瞬间变大，无法推入，表示电极与围岩之间的空隙已经被填充满，停止活塞芯杆4向前推进。
6、将插销10插入长轴螺杆1的尾端，固定活塞芯杆4的位置。
7、将引线5一端固定在长轴螺杆1的末端，另一端和外部传输电缆连接。
8、通电，进行探测。
9、探测结束后，关闭电源。反向送螺母3，使得胀管2恢复原来的位置，取出电极。
10、将长轴螺杆1中剩余的耦合剂排出，收回电极。
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 (10)

1.一种用于隧洞电法超前探测的电极装置，其特征是，包括电极、胀管和封堵装置，其中：
所述电极为表面带有螺纹的长轴螺杆，外侧套有胀管；
所述电极的顶端设置有变径的圆台结构，所述胀管与圆台结构连接处圆周设置有若干缝隙，以具有一定的弹性，和所述圆台结构变径适配；所述长轴螺杆和胀管上均圆周设置有若干孔；
所述胀管的另一端设置有螺母，螺母内侧设置有和所述螺纹匹配的螺纹结构；
所述长轴螺杆内设置有通孔，所述通孔内活动设置有用于推进耦合剂的活塞芯杆；
所述封堵装置套设于所述胀管外侧，能够沿所述胀管滑动，以封堵所述胀管上的孔。
2.如权利要求1所述的一种用于隧洞电法超前探测的电极装置，其特征是，所述圆台结构的直径，向外侧逐渐增大。
3.如权利要求1所述的一种用于隧洞电法超前探测的电极装置，其特征是，所述电极靠近圆台结构的位置圆周设置有多个孔。
4.如权利要求1所述的一种用于隧洞电法超前探测的电极装置，其特征是，所述活塞芯杆包括依次设置的活塞、活塞杆和活塞柄，所述活塞柄为直径大于活塞杆的圆柱件。
5.如权利要求1所述的一种用于隧洞电法超前探测的电极装置，其特征是，所述电极的长度大于所述胀管的长度。
6.如权利要求1所述的一种用于隧洞电法超前探测的电极装置，其特征是，所述电极的内侧连接有引线。
7.如权利要求1所述的一种用于隧洞电法超前探测的电极装置，其特征是，所述胀管靠近缝隙处圆周设置有多个孔。
8.如权利要求1所述的一种用于隧洞电法超前探测的电极装置，其特征是，所述胀管靠近螺母处设置有插销。
9.如权利要求1所述的一种用于隧洞电法超前探测的电极装置，其特征是，所述封堵装置，包括具有一卡口的弹性件，所述弹性件的宽度大于所述孔的直径，所述卡口处活动连接有卡紧件。
10.如权利要求1-9中任一项所述的电极装置的工作方法，其特征是，包括以下步骤：
在隧道的边墙或掌子面上确定钻孔位置；
将电极装置中长轴螺杆和胀管以及螺母相配套放入钻孔中，通过拧紧螺母，使得胀管的顶端发生形变固定在围岩中；
向胀管中加满耦合剂；
将活塞芯杆放入长轴螺杆中，向前推进，使得耦合剂沿着长轴螺杆和胀管上径向的小孔压入到围岩与电极之间的空隙中；
将耦合剂全部压入后，若感到活塞芯杆的推力瞬间变大，无法推入，表示电极与围岩之间的空隙已经被填充满，停止活塞芯杆向前推进；
将插销插入长轴螺杆的尾端，固定活塞芯杆的位置；
将引线一端固定在长轴螺杆的末端，另一端和外部传输电缆连接，进行探测；
探测结束后，关闭电源，反向送螺母，使得胀管恢复，取出电极；
将长轴螺杆中剩余的耦合剂排出，收回电极。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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