CN206657114U - 隧道地质超前预报装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种隧道地质超前预报装置，包括：机械能自动激发装置，其包括：保护筒，其由保护筒本体和凸起部组成，保护筒上设置有两条导向槽一；垫板，其设置在保护筒本体的底部；激发球，其位于保护筒本体内；压力弹簧一，压力弹簧一的顶部固设在保护筒本体的内侧壁上，底部选择性地与激发球相抵；摇杆；拉绳；挡板，其上沿其宽度方向的两个侧壁分别嵌设在两个导向槽一中，挡板的右侧设置有一个贯通孔，挡板上沿其长度方向的两端分别穿过凸起部的左侧壁和保护筒本体的右侧壁。本实用新型通过无损方式激发地震波，实现对隧道已施工段衬砌无破坏的前提下进行地质超前预报。

Description

隧道地质超前预报装置

技术领域

本实用新型涉及隧道地质检测技术领域。更具体地说，本实用新型涉及一种隧道地质超前预报装置。

背景技术

隧道地质超前预报是隧道施工不可缺少的重要程序，尤其在复杂地质条件下的隧道工程应在施工前及施工过程中进行地质超前预报，这样能提前发现隧道开挖过程中可能遇到的地质灾害，预报可能发生的事故和险情。

现有的隧道地质超前预报采用炸药爆破的方式产生有规律的地震波，地震波在岩体中传播，当遇到岩体性质变化的分解面时，地震波会产生不同程度的反射和折射，应用布置好的检波器接收反射回来的波形图像，再应用配套的专业分析软件分析，即可推断前方岩层的基本变化。但炸药爆破存在着严重的安全隐患，尤其在洞口或弱围岩地带应用受到了很大限制。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种隧道地质超前预报装置，通过无损方式激发地震波，实现对隧道已施工段衬砌无破坏的前提下进行地质超前预报。

为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种隧道地质超前预报装置，包括：

机械能自动激发装置，其包括：

保护筒，其为凸字形，且由一体成型的保护筒本体和凸起部组成，所述保护筒本体沿竖直方向设置，所述凸起部位于所述保护筒本体的左侧壁上，所述保护筒的底部敞开，所述保护筒本体和所述凸起部的内部均中空，且相互连通，所述保护筒上设置有两条长方体形的导向槽一，两个导向槽一分别贯穿所述保护筒本体和所述凸起部的前后两个内侧壁，所述导向槽一沿左右方向设置；

垫板，其设置在所述保护筒本体的底部，并与所述保护筒本体可拆卸地连接；

激发球，其位于所述保护筒本体内；

压力弹簧一，压力弹簧一的顶部固设在所述保护筒本体的内侧壁上，压力弹簧一的底部选择性地与所述激发球相抵；

摇杆，其穿过所述保护筒本体，且位于所述压力弹簧一的上方；

拉绳，其一端与摇杆固定连接，另一端与所述激发球固定连接；

挡板，其为长方形，所述挡板上沿其宽度方向的两个侧壁分别嵌设在所述两个导向槽一中，所述挡板的右侧设置有一个贯通孔，所述贯通孔的尺寸与所述保护筒本体的内部的横截面的尺寸相同，所述贯通孔的竖直投影选择性地与所述保护筒本体的内部的竖直投影重合，所述挡板上沿其长度方向的两端分别穿过所述凸起部的左侧壁和所述保护筒本体的右侧壁，且均延伸至所述保护筒的外部。

优选的是，所述的隧道地质超前预报装置中，所述凸起部的左侧壁上设置有一组通孔组，所述通孔组由相互连通的通孔一和通孔二组成，所述通孔一为圆形；

所述隧道地质超前预报装置还包括：

固定板，其与所述凸起部的左侧壁相对，且位于所述保护筒的外部，所述固定板为长方体形，且沿竖直方向设置，所述固定板的底部与所述挡板的左侧固定连接，所述固定板上设置有一个通孔三，所述通孔三的直径与所述通孔一的直径相同，所述通孔三与所述通孔一的圆心在同一条水平线上；

至少一根压力弹簧二，其设置在所述固定板和所述凸起部的左侧壁之间，所述压力弹簧二的两端分别与所述固定板和所述凸起部的左侧壁可拆卸地连接，当所述压力弹簧二处于自然状态时，所述贯通孔的竖直投影与所述保护筒本体的内部的竖直投影重合；

插销，其包括：

销轴，其为圆柱体形，所述销轴的外径与所述通孔一的直径相等，所述销轴插设在所述通孔一和所述通孔三中，且未延伸至所述保护筒本体内；

两个限位块一，其固设在所述销轴上，所述固定板卡设在所述两个限位块一之间；

限位块二，其固设在所述销轴上，所述限位块二设置为：当所述销轴穿过所述通孔一时，所述限位块二能穿过所述通孔二，所述限位块二选择性地位于所述凸起部的左侧壁的左边或右边，当所述限位块二与所述通孔二不相对，且位于所述凸起部的左侧壁的右边时，所述压力弹簧二处于压缩状态，且所述激发球搁置在所述挡板的左侧上。

优选的是，所述的隧道地质超前预报装置中，还包括：

限位块三，其固设在所述销轴上，且位于所述销轴的最右端，所述限位块三的尺寸大于所述通孔二的尺寸，当所述限位块二位于所述凸起部的左侧壁的左边，且所述限位块三与所述凸起部的左侧壁的右边相抵时，所述压力弹簧二处于自然状态。

优选的是，所述的隧道地质超前预报装置中，所述限位块一和所述限位块二均为长方体形。

优选的是，所述的隧道地质超前预报装置中，所述限位块三为圆环形，且套设在所述销轴上并与所述销轴同轴设置。

优选的是，所述的隧道地质超前预报装置中，所述压力弹簧二的根数为两根，两根压力弹簧二相对于所述销轴对称设置。

优选的是，所述的隧道地质超前预报装置中，所述压力弹簧二的两端分别与所述固定板和所述凸起部的左侧壁可拆卸地连接的具体方式为：

所述固定板和所述凸起部的左侧壁上分别设置有一个凹窝，所述压力弹簧二的两端分别插入两个凹窝中。

优选的是，所述的隧道地质超前预报装置中，所述通孔一位于所述通孔二的上方。

优选的是，所述的隧道地质超前预报装置中，还包括：

地震波接收装置，其包括：

触发开关，其设置在所述保护筒本体的右侧壁上；

地震波采集仪器，其与所述触发开关连接；

检波器，其与所述地震波采集仪器连接。

本实用新型至少包括以下有益效果：

本实用新型在使用时，一个人站在左侧，通过转动摇杆和销轴即可获得地震波，操作简单，提高了劳动效率。

本实用新型通过无损方式激发地震波，不仅有效压制声波或使声波微弱，不干扰反射数据，而且彻底解决了炸药爆破带来的安全隐患。

本实用新型无需在衬砌上打孔，不破坏衬砌和防水板，不影响隧道施工质量。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本实用新型所述的隧道地质超前预报装置的结构示意图；

图2为本实用新型所述的保护筒的结构示意图；

图3为本实用新型所述的激发球搁置在所述挡板的左侧上的结构示意图；

图4为本实用新型所述的贯通孔的竖直投影与保护筒本体的内部的竖直投影重合时的结构示意图；

图5为本实用新型所述的挡板的结构示意图；

图6为本实用新型所述的固定板的结构示意图；

图7为本实用新型所述的凸起部的左侧壁的结构示意图；

图8为本实用新型所述的导向槽一的结构示意图；

图9为本实用新型所述的插销的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“横向”、“纵向”、“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实用新型和简化描述，并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实用新型的限制。

如图1至图9所示，本实用新型提供一种隧道地质超前预报装置，包括：

机械能自动激发装置，用于激发地震波，其包括：

保护筒100，如图2所示，其为凸字形，且由一体成型的保护筒本体101和凸起部102组成，两者均为长方体形，且长度相同，保护筒本体101的前后侧壁分别与凸起部102的前后侧壁在同一平面上，所述保护筒本体101沿竖直方向设置，所述凸起部102位于所述保护筒本体101的左侧壁上，所述保护筒100的底部敞开，使得激发球120能撞击到垫板110上，所述保护筒本体101和所述凸起部102的内部均中空，且相互连通，所述保护筒100上设置有两条长方体形的导向槽一103，两个导向槽一103分别贯穿所述保护筒本体101的前后两个内侧壁和所述凸起部102的前后两个内侧壁，所述导向槽一103沿左右方向设置，且其长度等于保护筒本体101和凸起部102上沿左右方向的长度之和，这样才能使挡板160顺着导向槽一103滑动；

垫板110，其设置在所述保护筒本体101的底部，并与所述保护筒本体101可拆卸地连接；防止激发球120直接撞击在地上。

激发球120，其位于所述保护筒本体101内；通过激发球120获得地震波。

压力弹簧一130，压力弹簧一130的顶部固设在所述保护筒本体101的内侧壁上，压力弹簧一130的底部选择性地与所述激发球120相抵；当挡板160的左侧挡住激发球120时，压力弹簧一130的底部与激发球120相抵，为激发球120提供冲击地震波时需要的储备能量。

摇杆140，其穿过所述保护筒本体101，且位于所述压力弹簧一130的上方；通过转动摇杆140，使拉绳150缠绕在摇杆140上，以将激发球120向上拉。反向转动摇杆140，以释放拉绳150，使激发球120向下冲击垫板110。

拉绳150，其一端与摇杆140固定连接，另一端与所述激发球120固定连接；

挡板160，其为长方形，且沿水平方向设置，所述挡板160上沿其宽度方向的两个侧壁分别嵌设在所述两个导向槽一103中，挡板160可顺着导向槽一103左右移动，所述挡板160的右侧设置有一个贯通孔161，所述贯通孔161的尺寸与所述保护筒本体101的内部的横截面的尺寸相同，贯通孔161为方形，所述贯通孔161的竖直投影选择性地与所述保护筒本体101的内部的竖直投影重合，所述挡板160上沿其长度方向(沿左右方向)的两端分别穿过所述凸起部102的左侧壁和所述保护筒本体101的右侧壁，且均延伸至所述保护筒100的外部。

地震波接收装置，其为现有技术中的任何一种地震波接收装置，本方案只是改变了机械能自动激发装置，即创造了一种新的机械能自动激发装置。

本方案中的“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1所示的方位或位置关系。

本方案提供的隧道地质超前预报装置，在使用时，先对地震波激发点与接收点的布置形式和位置进行规划，在规划好的接收点位置处，如隧道掌子面安装好部分地震波接收装置。在规划好的激发点位置处，如隧道底板上固定好垫板110，将保护筒本体101固定在垫板110上，调整好保护筒100的位置，松开拉绳150，之后左右移动挡板160，使贯通孔161的竖直投影与保护筒本体101的内部的竖直投影重合，激发球120在压力弹簧一130的反弹作用下，穿过贯通孔161，冲击垫板110，激发地震波，地震波接收装置接收、采集并存储反射波信息。地震波激发完后，转动摇杆140，使拉绳150带动激发球120向上至压缩压力弹簧一130，之后向右移动挡板160，使激发球120抵在挡板160的左侧上，以限制激发球120向下移动，下次使用时，重复上面的步骤。

所述的隧道地质超前预报装置中，所述凸起部102的左侧壁上设置有一组通孔组，所述通孔组由相互连通的通孔一104和通孔二105组成，所述通孔一104为圆形；

所述隧道地质超前预报装置还包括：

固定板170，其与所述凸起部102的左侧壁相对并平行，且位于所述保护筒100的外部，所述固定板170为长方体形，且沿竖直方向设置，所述固定板170的底部与所述挡板160的左侧的顶部固定连接，所述固定板170上设置有一个通孔三171，所述通孔三171的直径与所述通孔一104的直径相同，所述通孔三171与所述通孔一104的圆心在同一条水平线上，这样方便销轴191沿水平方向穿过通孔一104和通孔三171；

至少一根压力弹簧二180，其设置在所述固定板170和所述凸起部102的左侧壁之间，所述压力弹簧二180的两端分别与所述固定板170和所述凸起部102的左侧壁可拆卸地连接，当所述压力弹簧二180处于自然状态时，所述贯通孔161的竖直投影与所述保护筒本体101的内部的竖直投影重合；

插销190，其包括：

销轴191，其为圆柱体形，所述销轴191的外径与所述通孔一104的直径相等，所述销轴191插设在所述通孔一104和所述通孔三171中，且未延伸至所述保护筒本体101内，这样不会干涉激发球120向下运动；

两个限位块一192，其固设在所述销轴191上，所述固定板170卡设在所述两个限位块一192之间；使得销轴191只能在通孔三171中转动，而不能相对于固定板170左右移动。固定板170左右移动时，会带着挡板160左右移动。

限位块二193，其固设在所述销轴191上，所述限位块二193设置为：当所述销轴191穿过所述通孔一104时，所述限位块二193能穿过所述通孔二105，所述限位块二193选择性地位于所述凸起部102的左侧壁的左边或右边，当所述限位块二193与所述通孔二105不相对，且位于所述凸起部102的左侧壁的右边时，所述压力弹簧二180处于压缩状态，且所述激发球120搁置在所述挡板160的左侧上，这样能限制激发球120向下移动。

当需要限制激发球120向下移动时，使限位块二193对着通孔二105，向着凸起部102的左侧壁推动固定板170，待限位块二193穿过通孔二105后，转动销轴191，使限位块二193与通孔二105不相对，此时压力弹簧二180处于压缩状态，激发球120搁置在所述挡板160的左侧上。

当激发球120需要向下移动时，转动销轴191，使限位块二193与通孔二105相对，在压力弹簧二180的弹力作用下，使固定板170带着挡板160向左移动至压力弹簧二180处于自然状态，此时贯通孔161的竖直投影与保护筒本体101的内部的竖直投影重合，激发球120在压力弹簧一130的反弹作用下，穿过贯通孔161，冲击垫板110，激发地震波。

所述的隧道地质超前预报装置中，还包括：

限位块三194，其固设在所述销轴191上，且位于所述销轴191的最右端，所述限位块三194的尺寸大于所述通孔二105的尺寸，限位块三194无法穿过通孔二105，当所述限位块二193位于所述凸起部102的左侧壁的左边，且所述限位块三194与所述凸起部102的左侧壁的右边相抵时，所述压力弹簧二180处于自然状态。这样能防止固定板170在压力弹簧二180的弹力作用下弹出太多。

所述的隧道地质超前预报装置中，所述限位块一192和所述限位块二193均为长方体形。

所述的隧道地质超前预报装置中，所述限位块三194为圆环形，且套设在所述销轴191上并与所述销轴191同轴设置。

所述的隧道地质超前预报装置中，所述压力弹簧二180的根数为两根，两根压力弹簧二180相对于所述销轴191对称设置。

所述的隧道地质超前预报装置中，所述压力弹簧二180的两端分别与所述固定板170和所述凸起部102的左侧壁可拆卸地连接的具体方式为：

所述固定板170和所述凸起部102的左侧壁上分别设置有一个凹窝，所述压力弹簧二180的两端分别插入两个凹窝中。

所述的隧道地质超前预报装置中，所述通孔一104位于所述通孔二105的上方。在限位块二193穿过通孔二105后，转动销轴191，使限位块二193朝下，这样在重力的作用下，限位块二193不会与通孔二105相对。

所述的隧道地质超前预报装置中，还包括：

地震波接收装置，其包括：

触发开关，其设置在所述保护筒本体101的右侧壁上；

地震波采集仪器(数字地震仪)，其与所述触发开关通过信号传输线连接；触发开关用于打开地震波采集仪器，使其开始工作。

检波器，其与所述地震波采集仪器通过信号传输线连接。用于将激发后产生的地震波及反射波信息传输到地震波采集仪器采集和存储。

当激发球120冲击垫板110产生振动后，触动触发开关自动打开，通过信号传输线连接的地震波采集仪器收到采集信号并存储。

激发后产生的地震波及反射波信息通过检测器拾取，并传输到地震波采集仪器采集和存储。实施过程中，在规划好的接收点位置如隧道掌子面进行钻孔后，将检波器放置在孔内，通过信号传输线与地震波采集仪器连接。

地震勘探的基本原理是利用人工地震在地层中产生振动信号，根据设计要求在距离激发点不同的地方布置传感器(即地震检波器)接收振动信号，然后对接收到的振动信号进行处理、解释，根据信号的频率、振幅、速度等信息分析不同深度地层的属性、构造的形态等。地震检波器是用于地质勘探和工程测量的专用传感器，是一种将地面振动转变为电信号的传感器，或者说是将机械能转化为电能的能量转换装置。

地震数据采集系统主要由传感器(又称检波器)和数字地震仪组成。

检波器是埋置于地面的装置，把地震波引起的地面震动转换成电讯号并通过电缆将电讯号送入数字地震仪。

数字地震仪将接收到的电讯号放大、经过模/数转换器转换成二进制数据、组织数据、存贮数据。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (9)

1.一种隧道地质超前预报装置，其特征在于，包括：

机械能自动激发装置，其包括：

保护筒，其为凸字形，且由一体成型的保护筒本体和凸起部组成，所述保护筒本体沿竖直方向设置，所述凸起部位于所述保护筒本体的左侧壁上，所述保护筒的底部敞开，所述保护筒本体和所述凸起部的内部均中空，且相互连通，所述保护筒上设置有两条长方体形的导向槽一，两个导向槽一分别贯穿所述保护筒本体和所述凸起部的前后两个内侧壁，所述导向槽一沿左右方向设置；

垫板，其设置在所述保护筒本体的底部，并与所述保护筒本体可拆卸地连接；

激发球，其位于所述保护筒本体内；

压力弹簧一，压力弹簧一的顶部固设在所述保护筒本体的内侧壁上，压力弹簧一的底部选择性地与所述激发球相抵；

摇杆，其穿过所述保护筒本体，且位于所述压力弹簧一的上方；

拉绳，其一端与摇杆固定连接，另一端与所述激发球固定连接；

挡板，其为长方形，所述挡板上沿其宽度方向的两个侧壁分别嵌设在所述两个导向槽一中，所述挡板的右侧设置有一个贯通孔，所述贯通孔的尺寸与所述保护筒本体的内部的横截面的尺寸相同，所述贯通孔的竖直投影选择性地与所述保护筒本体的内部的竖直投影重合，所述挡板上沿其长度方向的两端分别穿过所述凸起部的左侧壁和所述保护筒本体的右侧壁，且均延伸至所述保护筒的外部。

2.如权利要求1所述的隧道地质超前预报装置，其特征在于，所述凸起部的左侧壁上设置有一组通孔组，所述通孔组由相互连通的通孔一和通孔二组成，所述通孔一为圆形；

所述隧道地质超前预报装置还包括：

固定板，其与所述凸起部的左侧壁相对，且位于所述保护筒的外部，所述固定板为长方体形，且沿竖直方向设置，所述固定板的底部与所述挡板的左侧固定连接，所述固定板上设置有一个通孔三，所述通孔三的直径与所述通孔一的直径相同，所述通孔三与所述通孔一的圆心在同一条水平线上；

至少一根压力弹簧二，其设置在所述固定板和所述凸起部的左侧壁之间，所述压力弹簧二的两端分别与所述固定板和所述凸起部的左侧壁可拆卸地连接，当所述压力弹簧二处于自然状态时，所述贯通孔的竖直投影与所述保护筒本体的内部的竖直投影重合；

插销，其包括：

销轴，其为圆柱体形，所述销轴的外径与所述通孔一的直径相等，所述销轴插设在所述通孔一和所述通孔三中，且未延伸至所述保护筒本体内；

两个限位块一，其固设在所述销轴上，所述固定板卡设在所述两个限位块一之间；

限位块二，其固设在所述销轴上，所述限位块二设置为：当所述销轴穿过所述通孔一时，所述限位块二能穿过所述通孔二，所述限位块二选择性地位于所述凸起部的左侧壁的左边或右边，当所述限位块二与所述通孔二不相对，且位于所述凸起部的左侧壁的右边时，所述压力弹簧二处于压缩状态，且所述激发球搁置在所述挡板的左侧上。

3.如权利要求2所述的隧道地质超前预报装置，其特征在于，还包括：

限位块三，其固设在所述销轴上，且位于所述销轴的最右端，所述限位块三的尺寸大于所述通孔二的尺寸，当所述限位块二位于所述凸起部的左侧壁的左边，且所述限位块三与所述凸起部的左侧壁的右边相抵时，所述压力弹簧二处于自然状态。

4.如权利要求2所述的隧道地质超前预报装置，其特征在于，所述限位块一和所述限位块二均为长方体形。

5.如权利要求3所述的隧道地质超前预报装置，其特征在于，所述限位块三为圆环形，且套设在所述销轴上并与所述销轴同轴设置。

6.如权利要求2所述的隧道地质超前预报装置，其特征在于，所述压力弹簧二的根数为两根，两根压力弹簧二相对于所述销轴对称设置。

7.如权利要求2所述的隧道地质超前预报装置，其特征在于，所述压力弹簧二的两端分别与所述固定板和所述凸起部的左侧壁可拆卸地连接的具体方式为：

所述固定板和所述凸起部的左侧壁上分别设置有一个凹窝，所述压力弹簧二的两端分别插入两个凹窝中。

8.如权利要求2所述的隧道地质超前预报装置，其特征在于，所述通孔一位于所述通孔二的上方。

9.如权利要求1所述的隧道地质超前预报装置，其特征在于，还包括：

地震波接收装置，其包括：

触发开关，其设置在所述保护筒本体的右侧壁上；

地震波采集仪器，其与所述触发开关连接；

检波器，其与所述地震波采集仪器连接。