CN208172266U - 一种顶管机向前探测分析前方一段距离地质结构的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种顶管机向前探测分析前方一段距离地质结构的装置，包括壳体，壳体内部的前侧设有隔仓板，后侧设有后筒，其中隔仓板的侧壁安装有发射装置和接收装置，后筒上安装有数据采集器、数据处理器、图像输出器；接收装置连接数据采集器，数据采集器和数据处理器相连接，数据处理器连接图像输出器。本实用新型克服了顶管机在施工中遇到突变地质结构，使顶管机顶进困难，施工缓慢，顶管机损坏，地下管路损毁等缺点。解决了施工中对顶管前方地质的无法准确探测的问题，实现了安全施工，节约成本、节省工期的效果。本实用新型结构简单，实用方便，合理利用了电磁波的传播原理，有利于保证顶管施工的安全系数。
Description
技术领域
本实用新型属于管道穿越建设领域，特别涉及到一种顶管机可向前探测分析前方一段距离地质结构的装置。
背景技术
我国地下管道铺设正在快速发展中，穿越各种复杂地层的顶管施工也在工程建设中发挥着重要作用。这些复杂地质的勘测一直都是工程中的重点，但是这些地质的勘测也有许多缺点，勘测对象只能抽取工程路线中的某一点进行向下勘测，在顶管工程中经常出现顶管施工在未勘测的地方遇到各种回填土，金属，其他地下管道等其他地质结构突变情况，对顶管施工过程中的管道或顶管机造成损坏，产生不必要的损失，严重的还会带来危险。这就需要采用方便有效的方法对顶管机施工中前方地质结构时刻进行探测的装置，能有效预防施工中前方遇到的突变情况，加快施工进度。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种顶管机向前探测分析前方一段距离地质结构的装置，该装置能够在施工的同时有效探测顶管机前方地质结构，避免前方地质突变情况，并且简单实用。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案实现：
一种顶管机向前探测分析前方一段距离地质结构的装置，包括壳体，壳体内部的前侧设有隔仓板，后侧设有后筒，其中隔仓板的侧壁安装有发射装置和接收装置，后筒上安装有数据采集器、数据处理器、图像输出器；
接收装置连接数据采集器，数据采集器和数据处理器相连接，数据处理器连接图像输出器；
发射装置向前方发射高频宽带电磁波，通过接收装置接收反射回的高频宽带电磁波，高频宽带电磁波在地下介质中传播时遇到存在电性差异的界面时发生反射，根据接收到电磁波的波形、振幅强度和时间的变化特征通过数据采集器进行采集，然后将采集的数据特征直接传输到数据处理器分析，推断地下介质的空间位置、结构、形态和埋藏深度，再通过图像输出器显示出来。
进一步地，发射装置、接收装置、数据采集器、数据处理器和图像输出器均通过焊接的方式固定在壳体内部。
进一步地，发射装置内设有高频宽频带电磁波发射器，用于发射高频宽频带电磁波；接收装置内设有高频宽频带电磁波接收装置，用于接受高频宽频带电磁波。
本实用新型的有益效果：
本实用新型克服了顶管机在施工中遇到突变地质结构，使顶管机顶进困难，施工缓慢，顶管机损坏，地下管路损毁等缺点。解决了施工中对顶管前方地质的无法准确探测的问题，实现了安全施工，节约成本、节省工期的效果。本实用新型结构简单，实用方便，合理利用了电磁波的传播原理，有利于保证顶管施工的安全系数。
本实用新型中的装置对地质的探测是可持续性的，比传统的顶管施工中进行的地质结构抽检更为精确；系统探测到的介质分布也可以对前方地质结构变化进行预测，尤其是遇到地下水管或回填土等地质结构突变的情况。
附图说明
下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
图1是本实用新型顶管机向前探测分析前方一段距离地质结构的装置的结构示意图；
图2是本实用新型探测原理的示意图；
图3是本实用新型探测原理的示意图。
具体实施方式
一种顶管机向前探测分析前方一段距离地质结构的装置，如图1所示，包括壳体1，壳体1内部的前侧设有隔仓板2，后侧设有后筒8，其中隔仓板2的侧壁安装有发射装置3和接收装置4，后筒8上安装有数据采集器5、数据处理器6、图像输出器7；发射装置3和接收装置4均连接数据采集器5，数据采集器5和数据处理器6相连接，数据处理器6连接图像输出器7；发射装置3、接收装置4、数据采集器5、数据处理器6和图像输出器7均通过焊接的方式固定在壳体1内部，不仅能够起到一定的保护作用，并且方便维修；
发射装置3内设有高频宽频带电磁波发射器，用于发射高频宽频带电磁波；
接收装置4内设有高频宽频带电磁波接收装置，用于接受高频宽频带电磁波；
通过发射装置3向前方发射高频宽带电磁波，通过接收装置4接收反射回的高频宽带电磁波，利用电磁波在介质中传播时，其路径、电磁场强度与波形将随所通过介质的电性质及几何形态而变化，根据接收的波的旅行时间，幅度与波形资料，壳推测出地下介质的分布情况；高频宽带电磁波在地下介质中传播时遇到存在电性差异的界面时发生反射，根据接收到电磁波的波形、振幅强度和时间的变化特征通过数据采集器5进行采集，然后将采集的数据特征直接传输到数据处理器6分析，推断地下介质的空间位置、结构、形态和埋藏深度，让电磁波在前方介质中的传播时产生的特征有效的利用然后立刻做出分析，可以与施工同时进行；然后再通过图像输出器7对所处理的数据进行图像输出，使得前方传输回来的电磁波特征转换成具象化的图像特征，能更便于观察，更具有实用性；可以在顶管施工中由图像直观的了解顶管机前方的地质结构，有效的探测安全距离内的地质变化，保证施工的安全系数；
该装置的具体工作原理是基于电磁波的反射原理，发射装置以60°-90°的波束向前方发射电磁波，电磁波在传播途中遇到电性分界产生反射。反射波被设置在某一固定位置的接收装置接收，与此同时接收装置还接收到沿物质表层传播的直达波；
如图2和图3所示，设T为发射装置，R为接收装置，两者间距为X，H为反射点深度，波从T出发，按几何光学原理到达介质ε后返回的时间为t，设电磁波在介质中传播速度为V，由此推知：
当地下介质的波速V为已知时，可根据精确测得的走时t,由公式求得目标体的深度H。可以根据近似计算公式计算：
C为光速、εr为地下介质的相对介电常数。
其中常见介质的相对介电常数和电磁波速度如表1所示：
表1：常见介质的相对介电常数和电磁波速度
| 介质 | 相对介电常数ε′ | 电磁波速度V(m/ns) |
| 水 | 81 | 0.033 |
| 空气 | 1 | 0.3 |
| 雪(湿) | 4-12 | 0.09-0.15 |
| 石灰岩 | 7(6) | 0.11(0.12) |
| 土壤(干) | 4(3-5) | 0.15(0.13-0.18) |
| 土壤(含水20％) | 10(4-40) | 0.095(0.05-0.15) |
| 冰 | 3.2 | 0.17 |
| 铜或铁 | 1 | ---- |
综上可知，不同介质的信号通过接收，采集传输后，通过处理就可以直观的在图像中显示其不同特征。达到探测前方地质结构的最终目的。采用本实用新型的装置进行顶管机施工，这样探测结果较可靠，操作简单，设备也很容易找到。
以上内容仅仅是对本实用新型结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。
Claims (3)
1.一种顶管机向前探测分析前方一段距离地质结构的装置，其特征在于，包括壳体(1)，壳体(1)内部的前侧设有隔仓板(2)，后侧设有后筒(8)，其中隔仓板(2)的侧壁安装有发射装置(3)和接收装置(4)，后筒(8)上安装有数据采集器(5)、数据处理器(6)、图像输出器(7)；
接收装置(4)连接数据采集器(5)，数据采集器(5)和数据处理器(6)相连接，数据处理器(6)连接图像输出器(7)；
发射装置(3)向前方发射高频宽带电磁波，通过接收装置(4)接收反射回的高频宽带电磁波，高频宽带电磁波在地下介质中传播时遇到存在电性差异的界面时发生反射，根据接收到电磁波的波形、振幅强度和时间的变化特征通过数据采集器(5)进行采集，然后将采集的数据特征直接传输到数据处理器(6)分析，推断地下介质的空间位置、结构、形态和埋藏深度，再通过图像输出器(7)显示出来。
2.根据权利要求1所述的一种顶管机向前探测分析前方一段距离地质结构的装置,其特征在于，发射装置(3)、接收装置(4)、数据采集器(5)、数据处理器(6)和图像输出器(7)均通过焊接的方式固定在壳体(1)内部。
3.根据权利要求1所述的一种顶管机向前探测分析前方一段距离地质结构的装置,其特征在于，发射装置(3)内设有高频宽频带电磁波发射器，用于发射高频宽频带电磁波；接收装置(4)内设有高频宽频带电磁波接收装置，用于接受高频宽频带电磁波。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201820631717.XU CN208172266U (zh) | 2018-04-28 | 2018-04-28 | 一种顶管机向前探测分析前方一段距离地质结构的装置 |
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| CN208172266U true CN208172266U (zh) | 2018-11-30 |
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2018
- 2018-04-28 CN CN201820631717.XU patent/CN208172266U/zh active Active
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