CN218824715U - 一种隧道tsp便携震源发生器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了提供了一种隧道TSP便携震源发生器，涉及隧道探测的技术领域，其包括：缸体，缸体内沿其轴向滑动连接有活塞杆；活塞杆的活塞将缸体的内腔分为相互独立的储气腔和激发腔，活塞杆的杆部伸出缸体且二者密封连接，缸体上设有分别与储气腔和激发腔相连通的进气孔和出气孔，活塞杆内设有导流通道，导流通道的一端始终与激发腔相连通，当活塞杆沿其轴向滑移时，储气腔可与导流通道的另一端相连通。本实用新型解决了现有技术中存在的爆破步骤繁琐以及对施工队伍间配合度要求较高的问题。

Description

一种隧道TSP便携震源发生器

技术领域

本实用新型涉及隧道探测的技术领域，尤其涉及一种隧道TSP便携震源发生器。

背景技术

随着城市建设、环境地质调查、矿藏勘探以及工程质量检测的急速发展，对浅层地震勘探的要求也越来越高，浅层地震勘探作为地球物理勘探的一种重要方法对国民经济的发展贡献巨大，但目前，如何获得震源的有效来源则一直是浅层地震勘探的亟需解决一个关键问题：激发震源既要保证获得足够和恒定的激发能量(否则仪器的接受端接收不到稳定的峰值信号)，又不能影响周围环境，尤其在建筑物附近和人口分布较密的区域。过去一般采用放炸药包或人工抡大锤等方式来激发震源，虽然放炸药包震源效果好，但对环境影响较大；而人工抡大锤的忽轻忽重致使工程技术人员不能对勘探地进行实时勘探时的峰值信号进行有效的收集，严重制约了普通工程地质勘探的发展。

隧道是一个地下工程，由于其埋深于地体中，工程和水文地质条件复杂多变，在建设过程中，可能会出现各种不同形态和规模的不良地质体，同时会造成各种险情，严重影响隧道施工进展及安全，同时也增加了工程造价。因此采用先进、科学的隧道地质预报技术，预报不良地质体显得尤为重要。隧道地质预报方法根据距离分为长距离和短距离预报，根据事实方法又分为钻孔探测法和地球物理探测法。TSP预报是施工长距离预报的主要方法之一，该探测在准确性、预报距离、误差等可行性方面都具有一定的优势。

TSP预报系统采用回声测量原理，对开挖前方地质状况作出预报。在进行地质预报前，在隧道边墙脚处布设测线，测线上布设炮点，即为人工震源点，用小量炸药激发地震，产生振动声波。

放炮是TSP预报工作难点，不仅需要打孔，还需要对炸药有严格的要求，且因现在对炸药的管控越发严格，炸药已经由原来的毫秒雷管发展成电子雷管。电子雷管每根都有独立二维码，放炮前需要用专用机器对雷管二维码扫描，得到密码后，需用专用主机进行放炮。经过与爆破公司联系，爆破单位回复，随后进行爆破；在对雷管单独放炮采集数据时，由于单根雷管操作时间约为10min左右，正常情况下放24炮则需要至少200min。其总施工时间较长，需要经过与施工队伍多次沟通，较为麻烦，且当队伍中存在不同意见，不愿意配合时，直接导致无法预报，耽误施工进程。

实用新型内容

针对现有技术中所存在的不足，本实用新型提供了一种隧道TSP便携震源发生器，其解决了现有技术中存在的爆破步骤繁琐以及对施工队伍间配合度要求较高的问题。

根据本实用新型的实施例，一种隧道TSP便携震源发生器，其包括：

缸体，所述缸体内沿其轴向滑动连接有活塞杆；

所述活塞杆的活塞将所述缸体的内腔分为相互独立的储气腔和激发腔，所述活塞杆的杆部伸出所述缸体且二者密封连接，所述缸体上设有分别与所述储气腔和所述激发腔相连通的进气孔和出气孔，所述活塞杆内设有导流通道，所述导流通道的一端始终与所述激发腔相连通，当所述活塞杆沿其轴向滑移时，所述导流通道的另一端可与所述储气腔相连通。

本实用新型的工作过程为：使用时，首先关闭出气孔，随后通过进气孔对储气腔内压入高压气体，此时，储气腔内的气压升高并同时推动活塞朝激发腔方向滑动，直至导流通道与储气腔相连通，由于此刻活塞两端的激发腔与储气腔通过导流通道相连通，进而使得原本位于激发腔内的高压气体通过导流通道瞬间压入至激发腔内，并推动活塞快速朝储气腔方向滑动，以实现带动活塞杆爆发冲击的目的。

相比于现有技术，本实用新型具有如下有益效果：1.本实用新型可通过储气腔以及激发腔持续加压，并在运动中产生巨大的冲击力来撞击目标，其具有激发能量大，高频丰富，震源一致性好的特点，从而代替传统爆破震源，有效地实现了作业机械化。

2.本实用新型操作简便，施工干扰少，较传统雷管爆破参与人数更低，其转接沟通次数明显减少，有效提高了施工的整体进程。

附图说明

图1为本实用新型具体实施方式的结构示意图。

图2为本实用新型具体实施方式中缸体的内部结构示意图。

图3为本实用新型中一种调节机构的局部示意图。

图4为图3的部分结构示意图。

图5为现有人工锤击震源的原始波形图。

图6为现有炸药震源的原始波形图。

图7为采用本实用新型产生震源的原始波形图。

图8为现有人工锤击震源的频率谱图。

图9为现有炸药震源的频率谱图。

图10为采用本实用新型产生震源的频率谱图。

上述附图中：1、缸体；111、活塞杆；112、第一通气孔；113、进气孔；114、出气孔；115、旁支过气孔；116、第二通气孔；2、支架；21、方形框架；22、支撑脚；3、搭杆；4、扶手；5、调节装置；51、中空套管；52、螺母；53、螺杆；54、脚杯；6、弧形齿条；7、滑块；8、齿轮；9、转轴；10、插销；11、第一销孔；12、第二销孔；13、转盘；14、支撑台柱；15、活动通道；16、储气腔；17、激发腔；18、导流通道；19、弹簧。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型中的技术方案进一步说明。

结合图1以及图2所示，本实用新型实施例提供了一种隧道TSP便携震源发生器，其包括：

缸体1，缸体1内沿其轴向滑动连接有活塞杆111；缸体1的左端设有用以安装活塞杆111杆部的活动通道15，且该杆部向左伸出上述活动通道15，活动通道15的直径小于缸腔的直径从而形成阶梯结构，活塞杆111上的活塞将缸体1内部分隔为靠近活动通道15一侧的储气腔16和远离活动通道15一侧的激发腔17；

缸体1上设有与活动通道15相连通的进气孔113以及与激发腔17相连通的出气孔114，进气孔113的底端连通有沿缸体1轴向延伸的旁支过气孔115，旁支过气孔115与储气腔16相连通，活塞杆111的内部设有沿缸体1轴向延伸的导流通道18，活塞杆111内还设有与导流通道18相通的第一通气孔112以及第二通气孔116，第一通气孔112以及第二通气孔116均竖向设置，当活塞杆111在向右滑动的过程中，第一通气孔112与进气孔113可实现交替地关闭和导通，第二通气孔116与出气孔114可实现交替地导通和关闭，应当理解的是，进气孔113以及出气孔114的顶端设有用以控制二者开启或关闭的电磁阀，该电磁阀属于现有技术，此处不再赘述；缸体1内还设有弹簧19，弹簧19的两端分别抵压在激发腔17的右端面以及活塞杆111的右端面上，用于推动活塞杆111在初始状态下能够关闭进气孔113，此时，第二通气孔116处于与出气孔114相连通的状态。

采用上述方案：

使用时，首先关闭出气孔114，随后通过进气孔113对储气腔16内压入高压气体，此时，由于初始状态下进气孔113与第一通气孔112错开，储气腔16内的气压升高并同时推动活塞朝激发腔17方向滑动，直至导流通道18通过第一通气孔112与储气腔16相连通，此刻活塞两端的激发腔17与储气腔16则通过导流通道18相连通，进而使得原本位于激发腔17内的高压气体通过导流通道18瞬间压入至激发腔17内，并推动活塞快速朝储气腔16方向滑动，以实现带动活塞杆111爆发冲击的目的，此时，第一通气孔112与进气孔113重新回归至相互错开的状态，第二通气孔116与出气孔114处于相连通的状态的，随后打开出气孔114即可将内部压缩气体排出。

本实用新型提出了另一种实施例，如图1所示，本装置还包括支架2，支架2具有水平设置的方形框架21和连接在方形框架21上并向下延伸的的四条支撑脚22，缸体1的底部嵌设在方形框架21的中空部位，缸体1左右两侧固设有沿其径向延伸的搭杆3，搭杆3架设在方形框架21上，其中，搭杆3可通过螺栓或插销10与方形框架21稳定连接；为提高方便安拆，搭杆3上还设有扶手4。

本实用新型提出了另一种实施例，支撑脚22上安装用以调节缸体1倾斜角度的调节装置5，调节装置5包括中空套管51、螺杆53以及脚杯54，中空套管51竖向固设在支撑脚22的底部，中空套管51的底部沿其轴向转动连接有螺母52，螺杆53与螺母52螺纹连接，由于右端支撑脚22伸长或缩短后其最终朝向具有一定倾斜角度，为保证装置能够更加稳固的放置在地面上，脚杯54沿螺杆53径向转动连接在螺杆53的底部，此时，即使支撑脚22带动螺杆53相对于底面倾斜设置时，脚杯54仍能通过与螺杆53的相对转动，实现水平放置在地面上以提高其整体的稳固性；上述调节装置5共设有两个，且其分别位于图1右端的两个支撑脚22上，在这种结构，工作人员踩住脚杯54，随后转动螺母52，即可带动该螺母52所在的支撑脚22竖向移动，以改变方形框架21的倾斜角度，进而改变缸体1的朝向，最终实现缸体1对不同位置以及角度的冲击测试。

本实用新型提出了另一种实施例，如图3以及图4所示，本实施例与上述实施例的区别点在于提供了另一种不同的调节装置5，调节装置5包括滑块7以及弧形齿条6，弧形齿条6竖向固设在支撑脚22上，由于通过改变支架2右端支撑脚22长度以改变方形框架21的倾斜角度时，其右端支撑脚22实际运动轨迹为弧形线段，且该弧形线段以左端支撑脚22为圆心，所以本实施例中使用的齿条同样是以左端支撑脚22为圆心的弧形齿条6，弧形齿条6啮合有齿轮8，齿轮8上同轴固设有转轴9，转轴9沿缸体1径向转动连接在滑块7上，转轴9的一端穿出滑块7，滑块7通过滑槽滑动连接在支撑脚22上，同理，由于支撑脚22与滑块7间的相对运动轨迹也为弧形，所以上述滑槽实际也为弧形滑槽且其与弧形齿条6同圆心；滑块7上还设有防止支撑脚22与滑块7随意相对滑动的锁止件，滑块7的底端竖直向下延伸以形成支撑台柱14；在这种结构中，通过转动转轴9，即可驱动齿轮8同步转动，并推动弧形齿条6绕其圆心向上或向下运动，最终改变方形框架21以及缸体1的倾斜方向。

本实用新型提出了另一种实施例，锁止件包括插销10，滑块7上开设有第一销孔11，支撑脚22上对应设有多个第二销孔12，各第二销孔12竖向均布在支撑脚22上，同理，各第二销孔12的分布轨迹仍与弧形齿条6同圆心，本实施例中，第二销孔12共设有8个，且相邻两个第二销孔12之间的弧度为5°，转轴9穿出滑块7的一端同轴固设有转盘13，转盘13上设有刻度线，在这种结构中，通过转盘13即可方便调节支撑脚22的伸缩长度，随后插入插销10便可对其进行锁止限位，由于各第二销孔12之间弧度相等，此时观察转盘13上的刻度线，即可辅助工作人员将第一销孔11与第二销孔12对准。

图5-7表示了人工锤击震源、炸药震源和采用本实用新型产生震源的原始波形图，图8-10表示了人工锤击震源、炸药震源和采用本实用新型产生震源的频率谱图；

分析上述结果：一、炸药震源最好，波形好，噪音少，预报距离远，波形漂亮，分析难度较低。二、本实用新型的冲击震源，效果好，噪音多，高频率波较多，预报距离一般，波形较差，分析难度一般。三、人工锤击震源，效果差，基本为噪音，波形差，分析难度大，不建议采用。

综合上述，本实用新型为表面撞击产生震源，运输便利，操作简便，施工干扰少，作业人员少，能够有效提高了施工进度，能量百倍于锤击，在完整、坚硬围岩条件下，可替代炸药，探测距离达100m。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种隧道TSP便携震源发生器，其特征在于，包括：

缸体(1)，所述缸体(1)内沿其轴向滑动连接有活塞杆(111)；

所述活塞杆(111)的活塞将所述缸体(1)的内腔分为相互独立的储气腔(16)和激发腔(17)，所述活塞杆(111)的杆部伸出所述缸体(1)且二者密封连接，所述缸体(1)上设有可分别与所述储气腔(16)和所述激发腔(17)相连通的进气孔(113)和出气孔(114)，所述活塞杆(111)内设有导流通道(18)，所述导流通道(18)的一端始终与所述激发腔(17)相连通，当所述活塞杆(111)沿其轴向滑移时，所述导流通道(18)的另一端可与所述储气腔(16)相连通。

2.如权利要求1所述的一种隧道TSP便携震源发生器，其特征在于：还包括支架(2)，所述缸体(1)底部嵌设在所述支架(2)内，所述缸体(1)左右两侧分别固设有搭杆(3)，所述搭杆(3)架设在所述支架(2)上。

3.如权利要求2所述的一种隧道TSP便携震源发生器，其特征在于：在搭杆(3)上还设有扶手(4)。

4.如权利要求2所述的一种隧道TSP便携震源发生器，其特征在于：所述支架(2)底部设有多条支撑脚(22)，所述支撑脚(22)上安装有用以调节所述缸体(1)倾斜角度的调节装置(5)。

5.如权利要求4所述的一种隧道TSP便携震源发生器，其特征在于：所述调节装置(5)包括中空套管(51)、螺杆(53)以及脚杯(54)，所述中空套管(51)竖向固设在所述支撑脚(22)的底部，所述中空套管(51)的底部同轴转动连接有螺母(52)，所述螺杆(53)与所述螺母(52)螺纹连接，所述脚杯(54)沿所述螺杆(53)径向转动连接在所述螺杆(53)的底部。

6.如权利要求4所述的一种隧道TSP便携震源发生器，其特征在于：所述调节装置(5)包括滑块(7)以及弧形齿条(6)，所述弧形齿条(6)竖向固设在所述支撑脚(22)上，所述弧形齿条(6)啮合有齿轮(8)，所述齿轮(8)上同轴固设有转轴(9)，所述转轴(9)沿所述缸体(1)径向转动连接在所述滑块(7)上，所述转轴(9)的一端穿出所述滑块(7)，所述滑块(7)竖向滑动连接在所述支撑脚(22)上，所述滑块(7)上还设有防止所述滑块(7)随意滑动的锁止件。

7.如权利要求6所述的一种隧道TSP便携震源发生器，其特征在于：所述锁止件包括插销(10)，所述滑块(7)上开设有第一销孔(11)，所述支撑脚(22)上设有多个第二销孔(12)，各所述第二销孔(12)竖向均布在所述支撑脚(22)上，所述转轴(9)穿出所述滑块(7)的一端同轴固设有转盘(13)，所述转盘(13)上设有刻度线。

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