CN213750357U - 一种隧道地质超前预报物探仪 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种隧道地质超前预报物探仪，包括与发射机连接的多个发射电极和与测量电极连接的接收机，所述发射机还连接有控制器和用于供电的发电机或电源，所述发射电极包括由下而上依次可拆卸连接的钻头、钻杆和钻帽，所述钻杆外套设有电极棒，所述电极棒靠近钻帽的一端可拆卸连接有用于连接发射机的接电头。本实用新型能够适用于任何地质情况，能够根据物探方案要求将电极棒以任何角度和埋深置入到指定的点位，为物探仪后续的精准数据采集提供可靠条件，同时，大大减少了因地质原因导致物探前期准备工作的时间，提高整个探测效率。

Description

一种隧道地质超前预报物探仪

技术领域

本实用新型涉及物探仪领域，尤其涉及用于隧道施工前，地质预报的物探仪技术领域，具体涉及一种隧道地质超前预报物探仪。

背景技术

物探仪是采用物探方法对地质进行探测的设备总称，基于物探方法不同，现有技术中已经有基于不同原理的物探仪，基于地层的构造不同，有多种方法可以进行物探。如：重力法：通过观测不同岩石引起的重力差异来了解地下地层的岩性和起伏状态的方法，称为重力勘探。油气生成于沉积盆地，应用重力勘探可以确定沉积盆地范围。磁力法：通过观测不同岩石的磁性差异，来了解地下岩石情况的方法，称为磁力勘探。在沉积盆地中，往往会分布着各种磁性地质体，磁力勘探可以圈定其范围，确定其性质。电法：通过观测不同岩石的导电性差异来了解地下地层岩石情况的方法，称为电法勘探，与油气有关的沉积岩往往导电性良好(电阻率低)，应用电法勘探可以寻找和确定这类地层。此外还有地震、放射性物探等。

上述现有技术中，基于采用的方法不同，进行物探的准确性和范围差异性也较大，目前，较为常用且适合于隧道选址物探主要是电磁法勘探-可控源音频大地电磁测深法(即CSAMT)，上述物探法虽然是成熟的现有技术，且具有探测范围广，精确度高的优势，但在实际物探过程中，必不可少的会使用到供电电极，供电电极是整个CSAMT实现精准探测的关键。要确保供电电极能够准确的安装在预设点位和深度；然而，在实际物探过程中，基于现场的情况，往往很难将预设的方案实际的落实。譬如，针对地表岩层覆盖的选址，在进行物探时，则难以保证供电电极的有效安装，尤其是需要到供电电流工作地区。故而，如何能够较好的解决供电电极的安装问题是采用CSAMT法进行精准物探的关键。

实用新型内容

为了解决现有技术中采用CSAMT法进行物探时，针对地表岩层覆盖的贫瘠区域不便将电极棒按照预设物探方案要求插入地表指定深度，导致物探获得数据不准确的问题；本申请提供一种隧道地质超前预报物探仪，主要基于现有的CSAMT法对电极棒进行改进，以使得在任何地质环境下都能够按照物探预设方案进行电极棒安装，以充分发挥CSAMT物探法的优势，实现对各种地质条件进行精准探测。

为了达到上述目的，本申请所采用的技术方案为：

一种隧道地质超前预报物探仪，包括与发射机连接的多个发射电极和与测量电极连接的接收机，所述发射机还连接有控制器和用于供电的发电机或电源，所述发射电极包括由下而上依次可拆卸连接的钻头、钻杆和钻帽，所述钻杆外套设有电极棒，所述电极棒靠近钻帽的一端可拆卸连接有用于连接发射机的接电头。

作为本申请的优选方案，所述接电头上还可拆卸电连接有用于电连接发射机的导电盖。

进一步地，所述接电头的圆周侧壁上设置有用于与所述导电盖卡接的限位环，所述限位环靠近导电盖一端的圆周侧壁上沿轴线方向均匀设置有多个导电齿。所述导电盖包括盖合在接电头上方的盖本体，所述盖本体的内侧壁设置有与所述限位环卡接的环形凹槽，以及一体连接在盖本体外侧壁上的两个接线孔，所述接线孔内具有与所述导电齿电连接的触片。

优选地，所述盖本体侧壁设置有与所述触片连接用于容纳导电环的导电槽，所述导电环还连接有多片向盖本体圆心方向延伸的铜片，所述铜片在自然状态下，至少有一片始终与所述导电齿相接触。

为了方便导电盖的安装，同时提高铜片与导电齿的良好接触，优选地，所述导电齿的自由端端面采用倒角或者倾斜设置；所述铜片所在平面与导电盖的轴心线不在同一平面内。

为了兼顾结构的稳定性、可靠性和拆装的便捷性，所述钻帽具有与所述钻杆螺纹连接的螺杆部和用于卡接驱动装置或者电钻的驳接接头；所述接电头和导电盖的中心均设置有用于避让和容纳所述螺杆部的通孔。所述电极棒采用紫铜材料制成。

有益效果

本实用新型能够适用于任何地质情况，能够根据物探方案要求将电极棒以任何角度和埋深置入到指定的点位，为物探仪后续的精准数据采集提供可靠条件，同时，大大减少了因地质原因导致物探前期准备工作的时间，提高整个探测效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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是本申请处于钻孔操作时的结构连接示意图；

图2是本申请的结构爆炸图；

图3是本申请另一视觉的结构爆炸图；

图4是接电头和导电盖的装配示意图(导电盖处于局部剖视状态)；

图5是图4的俯视图；

图6是图5的纵向剖视图；

图7是导电盖的横向剖视图；

图8是导电盖的纵向剖视图；

图9是本申请工作状态示意图。

图中：1-钻头；2-钻杆；3-电极棒；4-接电头；41-限位环；42-导电齿；5-导电盖；51-接线孔；52-导电槽；53-铜片；54-导电环；55-触片；56-通孔；57-环形凹槽；6-钻帽。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。此外，本申请的描述中若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，本申请的描述中若出现术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例1：

为了更好的说明本实用新型，本实施例将以岩石或者瓦砾为主要地表覆盖层的山体进行阐述。采用可控源音频大地电磁法进行物探，电极棒需要满足的要求是：结构强度高，耐用度好，不易受力变形，不易腐蚀锈蚀，导电性能良好。电极棒的长度一般近一米长，优选在80-100厘米之间，电极棒的直径为2.2±0.3厘米为宜，针对上述尺寸，在贫瘠的山区地质上，很难实现电极棒的插入安装，导致现有的物探仪不能实现较好的物探测量，为了解决此问题，本实施提供的一种隧道地质超前预报物探仪，参见说明书附图9所示，包括与发射机连接的多个发射电极和与测量电极连接的接收机，所述发射机还连接有控制器和用于供电的发电机或电源，所述发射电极包括由下而上依次可拆卸连接的钻头1、钻杆2和钻帽6，所述钻杆2外套设有电极棒3，所述电极棒3靠近钻帽6的一端可拆卸连接有用于连接发射机的接电头4，具体如图1-图3所示。在进行物探前，首先需要将发射电极安装在指定位置，同时，将整个物探仪连接就位，最后通电进行测量。由于整个物探的方法和原理当属现有技术，亦非本实施例解决问题及改进之所在，在此就不做原理详述。本实施例主要阐述采用改进后的发射电极的使用及安装方法。

由于施工区域基本被岩层和瓦砾、碎石覆盖，采用现有的发射电极并不能有效的插入地表，则需要本实施例提供的结构实现，具体操作如下：

首先，将钻头1、钻杆2和钻帽3按照图1所示方式连接，然后利用发电机或者电源给现有的电钻供电，通过卡接钻帽3带动钻头1转动，在指定的点位和插入方向进行钻进，直到钻入深度达到安装发射电极的要求为止。当钻孔完毕后，将钻帽6取下，将电极棒3如图2或图3的方式进行组装，插入到成孔中，最后按照现有的接线要求进行接线，依次完成每一个发射电极的安装，最后进行物探测量。基于发射电极的可靠安装，能够使得实际物探效果与预设的方案效果差异小，能够精准的对所探区域进行预判，以达到精准物探的目的。

实施例2：

为了更进一步的优化发射电极的结构，作为本申请的优选方案，本实施例在实施例1的结构和原理的基础上，进一步结合附图1-图9所示，所述接电头4上还可拆卸电连接有用于电连接发射机的导电盖5。所述接电头4的圆周侧壁上设置有用于与所述导电盖5卡接的限位环41，所述限位环41靠近导电盖5一端的圆周侧壁上沿轴线方向均匀设置有多个导电齿42。所述导电盖5包括盖合在接电头4上方的盖本体，所述盖本体的内侧壁设置有与所述限位环41卡接的环形凹槽57，以及一体连接在盖本体外侧壁上的两个接线孔51，所述接线孔51内具有与所述导电齿42电连接的触片55。所述盖本体侧壁设置有与所述触片55连接用于容纳导电环54的导电槽52，所述导电环54还连接有多片向盖本体圆心方向延伸的铜片53，所述铜片53在自然状态下，至少有一片始终与所述导电齿42相接触。

为了方便导电盖5的安装，同时提高铜片53与导电齿42的良好接触，优选地，所述导电齿42的自由端端面采用倒角或者倾斜设置；所述铜片53所在平面与导电盖5的轴心线不在同一平面内。

为了兼顾结构的稳定性、可靠性和拆装的便捷性，所述钻帽6具有与所述钻杆2螺纹连接的螺杆部和用于卡接驱动装置或者电钻的驳接接头；所述接电头4和导电盖5的中心均设置有用于避让和容纳所述螺杆部的通孔56。所述电极棒3采用紫铜材料制成。

工作原理及操作：当成孔钻进完毕后，首先拆下钻帽6，将电极棒3从钻杆2的上端套设插入，将接电头4与电极棒3连接，然后将导电盖5盖合在接电头4上。由于接电头4上设置的导电齿42的上端面采用倾斜设置，因此，无论导电盖5内侧壁设置的铜片53处于何种位置和状态，都能够顺着导电齿42上端面设置的倾斜面或者圆弧面倒角插入到相邻两个导电齿42之间，使得铜片53与导电齿42始终处于可靠的接触状态。由于铜片53和导电齿42均采用多个排列设置，这保证了相互之间的可靠接触性，在铜片53的自身弹力作用下，始终能够使得铜片53贴合在导电齿42表面。当限位环41卡接在环形凹槽57内时，接电头4和导电盖5形成固定的一体结构，此时，通过线缆端头插入接线孔51内，使得电流依次通过线缆触片55、导电环54、铜片53和导电齿42将电流传递到接电头4上，从而使得整个电极棒3带电。为了方便导电盖5的安装，在安装时，可通过按压导电盖5的同时对其施加旋转力，使得铜片53能够更加容易嵌入到相邻两个导电齿42之间，便于快速卡接安装。最后，再将钻帽6安装上，使得整体结构形成固定整体。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种隧道地质超前预报物探仪，包括与发射机连接的多个发射电极和与测量电极连接的接收机，所述发射机还连接有控制器和用于供电的发电机或电源，其特征在于：所述发射电极包括由下而上依次可拆卸连接的钻头(1)、钻杆(2)和钻帽(6)，所述钻杆(2)外套设有电极棒(3)，所述电极棒(3)靠近钻帽(6)的一端可拆卸连接有用于连接发射机的接电头(4)。

2.根据权利要求1所述的一种隧道地质超前预报物探仪，其特征在于：所述接电头(4)上还可拆卸电连接有用于电连接发射机的导电盖(5)。

3.根据权利要求2所述的一种隧道地质超前预报物探仪，其特征在于：所述接电头(4)的圆周侧壁上设置有用于与所述导电盖(5)卡接的限位环(41)，所述限位环(41)靠近导电盖(5)一端的圆周侧壁上沿轴线方向均匀设置有多个导电齿(42)。

4.根据权利要求3所述的一种隧道地质超前预报物探仪，其特征在于：所述导电盖(5)包括盖合在接电头(4)上方的盖本体，所述盖本体的内侧壁设置有与所述限位环(41)卡接的环形凹槽(57)，以及一体连接在盖本体外侧壁上的两个接线孔(51)，所述接线孔(51)内具有与所述导电齿(42)电连接的触片(55)。

5.根据权利要求4所述的一种隧道地质超前预报物探仪，其特征在于：所述盖本体侧壁设置有与所述触片(55)连接用于容纳导电环(54)的导电槽(52)，所述导电环(54)还连接有多片向盖本体圆心方向延伸的铜片(53)，所述铜片(53)在自然状态下，至少有一片始终与所述导电齿(42)相接触。

6.根据权利要求5所述的一种隧道地质超前预报物探仪，其特征在于：所述导电齿(42)的自由端端面采用倒角或者倾斜设置；所述铜片(53)所在平面与导电盖(5)的轴心线不在同一平面内。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种隧道地质超前预报物探仪，其特征在于：所述钻帽(6)具有与所述钻杆(2)螺纹连接的螺杆部和用于卡接驱动装置或者电钻的驳接接头；所述接电头(4)和导电盖(5)的中心均设置有用于避让和容纳所述螺杆部的通孔(56)。

8.根据权利要求1所述的一种隧道地质超前预报物探仪，其特征在于：所述电极棒(3)采用紫铜材料制成。

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