WO2000017489A2 - Geoelectric pre-prospecting method - Google Patents

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Thomas Kopp
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    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
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    • G01V3/20—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation specially adapted for well-logging operating with propagation of electric current
    • G01V3/24—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation specially adapted for well-logging operating with propagation of electric current using ac

Definitions

  • the task is alternatively carried out in the case of a measuring device for a tunnel boring full-cut machine without a shield with a tunneling tool contacting a mountain range and a geoelectrical apparatus, in particular for carrying out the geoelectric preliminary investigation method according to the invention. fertilized according to the invention in that the geoelectrical apparatus

Abstract

The aim of the invention is to carry out a geoelectric pre-prospecting method for mechanical and conventional tunnel and cavity advance headings for continuously detecting a specific rock resistance distribution in an advance heading forefield inside a rock formation during through positioning thereof. To this end, a geoelectric apparatus (9) feeds a screen current (I1) into the rock formation via an outer ring electrode (A1) and feeds a measured current (I0) via at least one inner electrode (A0) configured such that it is homopolar to the outer electrode (A1). The screen current constructs a constant zero-potential circular curve (0) between the outer ring electrode (A1) and the inner electrode (A0). At least one current electrode (B0) which has a polarity opposite the outer ring electrode (A1) and inner electrode (A0) and which is connected to the geoelectric apparatus (9) is arranged at a relatively large distance from the same in the rock formation. The geoelectric apparatus (9) measures the intensity of the measured current (I0) in order to calculate an apparent rock resistance (rho-s) and simultaneously calculates a voltage (U0) between the inner electrode (A0) and the current electrode (B0).

Description

Geoelektrisches Vorauserkundungsverfahren Geoelectric forecasting procedure
Beschreibungdescription
Die Erfindung bezieht sich auf ein geoelektrisches Vorauserkundungsverfahren für maschinelle und konventionelle Tunnel- und Hohlraumvortriebe zur fortlaufenden Erfassung einer spezifischen Gebirgswiderstandsverteilung in einem Vortriebsvorfeld innerhalb eines Gebirges während dessen Durchörterung sowie Meßvorrichtungen dazu.The invention relates to a geoelectrical preliminary investigation method for mechanical and conventional tunnel and cavity tunneling for the continuous detection of a specific rock resistance distribution in a tunneling apron within a rock during its exploration, and measuring devices therefor.
Die grundsätzliche Aufgabe solcher Vorauserkundungsverfahren ist eine fortlaufende Erfassung der Verteilung geophysikalischer Parameter im Vorfeld eines maschinellen oder konventionellen Tunnel-, Stollen-, Schacht- oder Bohrlochvortriebes, um darauf aufbauend eine Prognose der geologischen und hydro- geologischen Gebirgsverhältnisse zu ermöglichen. Hierdurch können z.B. geotechnisch- und/oder bautechnisch relevante Baugrundänderungen oder lagerstättengeologische Änderungen erkannt und der weitere Vortrieb frühzeitig auf die zu erwartenden Verhältnisse eingestellt werden. Ein zunehmender Bedarf an solchen Vorauserkundungsverfahren ist insbesondere im Bereich des Fels-, Tunnel-, Talsperren- und Bergbaus sowie bei der Lagerstättenexploration festzustellen. Die konventionelle Vorauserkundung im Tunnel- und Bergbau erfolgt nicht geophysikalisch zerstörungsfrei, sondern durch mechanischen Eingriff in das Gebirge mittels Sondier- und Kernbohrungen, deren Einbringen in das Gebirge einen Stillstand der^Vortriebs- und Ausbauarbeiten verursachen.The basic task of such preliminary investigation methods is to continuously record the distribution of geophysical parameters in the run-up to mechanical or conventional tunnel, tunnel, shaft or borehole excavation, in order to enable a forecast of the geological and hydro-geological rock conditions. In this way, geotechnical and / or structural changes in the subsoil or geological changes in the reservoir can be recognized and the further advance can be adjusted early to the expected conditions. There is an increasing need for such preliminary investigation methods, particularly in the areas of rock, tunnel, dam and mining as well as in the exploration of deposits. The conventional preliminary exploration in tunneling and mining is not geophysical non-destructive, but by mechanical intervention in the mountains by means of probing and core drilling, the introduction of which into the mountains causes the tunneling and expansion work to come to a standstill.
Ein bekanntes geophysikalisches Untertage-Vorauserkundungs- System beruht auf reflexionsseismischen Prinzipien (SATTEL, G., FREY, P. & AMBERG, R. (1991): Geophysikalische Vorauserkundung von Schwächezonen. Schweizer Ingenieur und Architekt, Heft 40) und gehört somit nicht zu den geoelektrischen Verfahren. Reflexionsseismische Messungen geben Hinweise auf die Lage von Diskontinuitäten und Gesteinsgrenzen, jedoch nicht auf Art und Zustand der geologischen Einheiten.A known geophysical underground foresight system is based on reflection seismic principles (SATTEL, G., FREY, P. & AMBERG, R. (1991): Geophysical foresighting of weak areas. Swiss engineer and architect, booklet 40) and is therefore not one of them geoelectric method. Reflection seismic measurements provide information on the location of discontinuities and rock boundaries, but not on the type and condition of the geological units.
Die EP 0 697 604 AI offenbart ein geoelektrisches Vorauserkundungsverfahren, bei dem eine konventionelle Dipol-Dipol- Elektrodenanordnung (Vierpunkt-Verfahren) und eine entsprechende Meßapparatur verwendet wird, die eine ungerichtete Stromfeldgeometrie erzeugt, wobei die Stromeingabe über zwei ungleichpolige Punktelektroden (Potentialvorzeichen Plus und Minus) an der Erdoberfläche erfolgt und die Spannungsmessung über zwei eigenständige Punktelektroden in der Nähe des Vortriebsbereiches (untertage) vorgenommen wird. Die Punktelektroden in der Nähe des Vortriebsbereiches werden über Bohrun¬ gen an das Gebirge kontaktiert und müssen nach einem entsprechenden Vortrieb stets neu plaziert werden, damit das erzeugte Potentialfeld hinreichend weit in das Gebirge eindringt und eine Aussage über Art und Zustand der vorausliegenden geologischen Einheiten liefert. Die wiederholt stattfindende Umplazierung der Punktelektroden in der Nähe des Vortriebsbe- reiches ist relativ zeitaufwendig und fuhrt zu einem wiederholten Stillstand des Vortriebes.EP 0 697 604 AI discloses a geoelectric preliminary investigation method, in which a conventional dipole-dipole electrode arrangement (four-point method) and a corresponding measuring apparatus are used, which generates an undirected current field geometry, the current input via two non-polar point electrodes (potential signs plus and minus ) on the surface of the earth and the voltage measurement is carried out via two independent point electrodes near the tunneling area (underground). The point electrodes near the driving range are gen over prepared holes, ¬ contacted on the mountain, and must always be re-placed by a corresponding advance, so that the potential field generated penetrates sufficiently far into the mountains and provides information on the type and condition of the forward geological units. The repetitive repositioning of the point electrodes in the vicinity of the tunneling Rich is relatively time-consuming and leads to repeated stopping of the tunneling.
Die fokussierend-elektπschen Meßsysteme, sogenannte Latero- logs, wie -sie m der Bohrloch-Geophysik bei der Kohlenwasserstoffexploration eingesetzt werden, untersuchen und dokumentieren über Sondenbefahrungen das radiale Umfeld eines bereits erstellten, mit Spulungsflussigkeit gefüllten Bohrlochs (DOHR, G. (1981) : Applied Geophysics, S. 213, Enke-Verlag) . Sie können nicht das Vorfeld wahrend eines Bohrloch- oder Tunnelvortriebes erkunden. Dies gilt sowohl für die gleich- stromelektrischen als auch für elektromagnetische Laterolog- Verfahren, wie sie aus der US-A-3 993 944 bekannt sind.The focussing-electrical measuring systems, so-called laterologs, as they are used in borehole geophysics in hydrocarbon exploration, examine and document the radial environment of a borehole that has already been created and is filled with flushing fluid (DOHR, G. (1981): Applied Geophysics, p. 213, Enke-Verlag). You cannot explore the apron during a borehole or tunneling. This applies both to the direct current electrical and to the electromagnetic laterolog methods, as are known from US Pat. No. 3,993,944.
Im weiteren offenbart die DE 33 40 923 AI ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrodenanordnung an einem Bohrgestange- abschnitt für eine Einrichtung zur Messung des Scheinwiderstandes m Bohrlochern. Hierbei erfolgt eine Anbringung von Elektrodenhalteelementen an einem axialen Langenstuck eines Bohrgestangeabschnittes . Eine Mehrzahl von Elektroden wird an den Elektrodenhalteelementen m axialen Abstanden längs des Langenstuckes des Bohrgestangeabschnittes sowie in bestimmtem Radialabstand von der Außenflache des Bohrgestangeabschnittes positioniert. Anschließend erfolgt ein Umgießen des axialen Langenstuckes des Bohrgestangeabschnittes mit einem isolierenden Werkstoff m solcher Weise, daß die Elektrodenanordnung m ein Langenstuck eines Isolierwerkstoffes eingebettet ist, der sich an dem Bohrgestangeabschnitt befindet. Mit einer nach diesem Verfahren hergestellten Elektrodenanordnung sind geoelektrische Messungen wahrend des Bohrvortriebes möglich. Allerdings wird auch hierbei nur das radiale Umfeld senkrecht zur Bohrachse und nicht das Vorfeld in Richtung der Bohrachse erkundet.DE 33 40 923 A1 also discloses a method for producing an electrode arrangement on a drill rod section for a device for measuring the impedance in boreholes. Here, electrode holding elements are attached to an axial long piece of a drill rod section. A plurality of electrodes are positioned on the electrode holding elements at axial distances along the length of the drill pipe section and at a certain radial distance from the outer surface of the drill pipe section. Subsequently, the axial elongated piece of the drill rod section is cast around with an insulating material m in such a way that the electrode arrangement m is embedded in an elongated piece of an insulating material which is located on the drill rod section. With an electrode arrangement produced according to this method, geoelectric measurements are possible during the drilling operation. However, here too only the radial environment perpendicular to the drilling axis and not the apron in the direction of the drilling axis.
Darüberhinaus sind aus der DE 37 27 842 AI eine Einrichtung und ein Verfahren zur Messung eines spezifischen Widerstandswertes eines Bohrloches bekannt. Hierbei werden während des Horizontal- und Richtungsbohrens durch drehwinkelgerichtete Widerstandsmessungen, insbesondere flach gelagerte Schichtgrenzen im Liegenden und Hangenden der Bohrung erkundet und die Annäherung der Bohrung an eine solche Schichtgrenze angezeigt. Das Verfahren verwendet eine konventionelle nichtfo- kussierende Pol-Pol-Elektrodenanordnung, bestehend aus einer eigenständigen punktartigen Stromelektrode und einer eigenständigen punktartigen Spannungselektrode entlang einer Mantellinie eines vorderen Abschnittes eines Bohrgestänges.In addition, DE 37 27 842 AI a device and a method for measuring a specific resistance value of a borehole are known. During horizontal and directional drilling, resistance angle measurements, in particular flat layer boundaries in the horizontal and sloping areas of the hole, are used during horizontal and directional drilling, and the approach of the hole to such a layer boundary is displayed. The method uses a conventional non-focusing pole-pole electrode arrangement, consisting of an independent point-like current electrode and an independent point-like voltage electrode along a surface line of a front section of a drill pipe.
Der klassische Einsatzbereich der Oberflächengeoelektrik erfolgt nicht von untertage, sondern von übertage, ausgehend von einer Geländeoberkante, durch Kontaktierung und Verbindung von eigenständigen Edelstahlspießen als Strom- und Spannungselektroden im Boden innerhalb unterschiedlicher geometrischer Anordnungen (VOGELSANG, D. (1993) : Geophysik an Altlasten, S. 15, Springer-Verlag). Eine entsprechend gleichartige händische Spießkontaktierung an der Ortsbrust einer Tun- nelbohr-Vollschnittmaschine ist aufgrund einer mangelnden Zugangsmöglichkeit und des relativ geringen Platzangebotes nicht möglich. Bei ortsbrust-zugänglichen Vortrieben ist der Einfluß des Schildes des Vortriebes oder eines Ausbaubogens des Tunnels auf die Messungen nicht zu vermeiden. Es ist Aufgabe der Erfindung, ein geoelektrisches Vorauserkundungsverfahren für maschinelle und konventionelle Tunnel- und Hohlraumvortriebe der eingangs genannten Art sowie Meßvorrichtungen dazu zu schaffen, das eine Erfassung der Verteilung geophysikalischer Parameter im Vortriebsvorfeld fortlaufend und mit genügender Reichweite erfaßt und eine zuverlässige Prognose der vorausliegenden Gebirgsbeschaffenheit ohne zusätzlichen Arbeitsaufwand ermöglicht.The classic area of application of surface geoelectrics is not underground, but above ground, starting from an upper edge of the site, by contacting and connecting independent stainless steel spikes as current and voltage electrodes in the ground within different geometrical arrangements (VOGELSANG, D. (1993): Geophysics on contaminated sites, P. 15, Springer-Verlag). A correspondingly similar manual spike contact on the face of a tunnel boring full-cut machine is not possible due to the lack of access and the relatively limited space available. In the case of excavations that are accessible from the face, the influence of the shield of the tunnel or an extension arch of the tunnel on the measurements cannot be avoided. It is an object of the invention to provide a geoelectrical preliminary investigation method for mechanical and conventional tunnel and cavity tunneling of the type mentioned at the outset, as well as measuring devices for this, which continuously records a detection of the distribution of geophysical parameters in advance of the tunneling and with sufficient range and a reliable prognosis of the preceding mountain conditions without enables additional workload.
Die Aufgabe wird nach der Erfindung verfahrensgemäß dadurch gelöst, daßThe object is achieved according to the invention in that
- eine Geoelektrikapparatur einen Schirmstrom über eine Außenringelektrode und einen Meßstrom über mindestens eine gleichpolig zur Außenringelektrode ausgebildete Innenelektrode in das Gebirge einspeist,a geoelectrical apparatus feeds a shield current into the mountains via an outer ring electrode and a measuring current via at least one inner electrode which is of the same polarity as the outer ring electrode,
- durch den Schirmstrom eine konstante Nullpotentialkreislinie zwischen der Außenringelektrode und der Innenelektrode ausgebildet wird,a constant zero potential circular line is formed between the outer ring electrode and the inner electrode by the shield current,
- mindestens eine zur Außenringelektrode und Innenelektrode gegenpolige, mit der Geoelektrikapparatur verbundene Stromelektrode in relativ großer Entfernung zu denselben in dem Gebirge angeordnet wird, undat least one current electrode, which is opposite to the outer ring electrode and inner electrode and is connected to the geoelectrical apparatus, is arranged in the mountain at a relatively large distance therefrom, and
- die Geoelektrikapparatur zur Berechnung eines scheinbaren Gebirgswiderstandes die Stärke des Meßstromes bei konstanter Spannung oder einer Spannung bei konstantem Meßstrom zwischen der Innenelektrode und der Stromelektrode mißt.- The geoelectrical apparatus for calculating an apparent rock resistance measures the strength of the measuring current at constant voltage or a voltage at constant measuring current between the inner electrode and the current electrode.
Durch diese Maßnahmen wird ein elektrisch-fokussierendes Meßverfahren zur Verfügung gestellt, bei dem die Außenelektrode durch den Schirmstrom eine konstante Nullpotentialkreislinie zwischen der Außenringelektrode und der Innenelektrode er- zeugt, weshalb der Meßstrom ausgerichtet sowie fokussiert in das Gebirge eingespeist wird. Dabei erfolgt die Stromeingabe im Vortriebsbereich (untertage) über mindestens zwei gleichpolige Elektroden (Potentialvorzeichen z.B. Plus und Plus), nämlich da® Außenringelektrode und die Innenelektrode. Zur Ermittlung des scheinbaren Gebirgswiderstandes mißt die Geoelektrikapparatur des Starke des Meßstromes bei konstanter Spannung oder einer Spannung bei konstantem Meßstrom zwischen Innenelektrode und der Stromelektrode. Da sich der Meßstrom oder die Spannung innerhalb des Gebirges aufgrund unterschiedlicher Verhaltnisse ändert, gibt der scheinbare Ge- birgswiderstand Auskunft über Gebirgs- und Baugrundverhalt- msse im Vortriebsvorfeld und -umfeld. Bautechnisch-geotech- nisch relevante Änderungen des Gebirges, wie z.B. Storungs-, Karst- und Verwitterungszonen, wasserführende Sande und Kiese, Tone, Grundwassermmeralisationen bzw. -kontammationen sowie Hindernisse lassen sich zur Vermeidung einer Beschädigung des Vortriebswerkzeuges frühzeitig erkennen, orten und bewerten, da Intervalle, in denen der scheinbare Gebirgswi- derstand durch die Geoelektrikapparatur ermittelt wird, hinreichend klein sein können. Das erfmdungsgemaße Vorauserkundungsverfahren hat daruberhmaus den Vorteil, daß insbesondere bei maschinellen Vortrieben keine eigenständigen Senderund Empfangereinheiten in das Schneidrad bzw. den Bohrkopf installiert und an das Gebirge kontaktiert werden müssen. Durch die permanente Messung wahrend der Drehbewegung des Schneidrades/Bohrkopfes aber auch in Zeiten des Vortπebs- stillstandes können kostenintensive Vortriebs- und Aus- baustillstande durch Änderungen der Eigenschaften des Gebirges vermieden werden. Darüber hinaus wird im Vergleich zu geoelektπsch-nichtfokussierenden Verfahren der Einfluß des Schildes auf die Messungen weggenommen, eine größere Vor- auserkundungs-Reichweite realisiert, ein besseres Auflösungsvermögen erreicht und der Einsatz für Hydro-, Mix- und Erd- druck-Schilde mit elektrisch leitenden Stutzflussigkeiten ermöglicht .These measures provide an electrically focusing measuring method in which the outer electrode uses the shielding current to establish a constant zero potential circular line between the outer ring electrode and the inner electrode. testifies why the measuring current is aligned and focused fed into the mountains. The current is input in the tunneling area (underground) via at least two electrodes with the same polarity (potential sign, for example, plus and plus), namely da® outer ring electrode and the inner electrode. To determine the apparent rock resistance, the geoelectrical apparatus measures the strength of the measuring current at a constant voltage or a voltage at a constant measuring current between the inner electrode and the current electrode. Since the measuring current or the voltage within the rock changes due to different conditions, the apparent rock resistance provides information about the rock and subsoil behavior in the advance and surroundings of the tunnel. Structural and geotechnical changes in the mountains, such as fault, karst and weathering zones, water-bearing sands and gravel, clays, groundwater marinals and contaminations as well as obstacles can be identified, located and evaluated at an early stage to prevent damage to the tunneling tool Intervals in which the apparent mountain resistance is determined by the geoelectrical equipment can be sufficiently small. The advance detection method according to the invention has the additional advantage that, in particular in the case of mechanical drives, no independent transmitter and receiver units have to be installed in the cutting wheel or the drilling head and contacted to the mountains. Due to the permanent measurement during the rotary movement of the cutting wheel / boring head, but also in times when the advance is at a standstill, costly driving and expansion downtimes due to changes in the properties of the rock can be avoided. In addition, the influence of the. Is compared to geoelectπsch-non-focusing methods Removed the shield on the measurements, realized a larger pre-exploration range, achieved a better resolution and the use for hydro, mix and earth pressure shields with electrically conductive nozzle fluids.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsgedankens werden die Außenringelektrode und/oder die Innenelektrode als gegenseitig isolierte, metallische Vortπebskomponen- ten ausgebildet. Somit erfolgt eine gezielte Nutzung aller oder einzelner durch den Vortrieb m Ortsbrust- und Mantelbe- reich (Vortriebsbereich) an das Gebirge kontaktierten metallischen Lose- und Abbauwerkzeuge sowie Sicherungs- und Ausbaumittel als sog. Vortπebselektroden zur Stromeingabe- und Spannungsmessung. Hierzu gehören z.B. der Schild, die Losewerkzeuge, wie Rollen-Diskenmeißel, Schalmesser, Zentrumsschneider des Schneidrades/Bohrkopfes einer Vollschnitt- Tunnelbohrmaschme, die armgestutzten Schneidwerkzeuge einer Teilschnitt aschme oder Bohrgestange sowie ein armierter Ausbaubogen bzw. die gesamte Sicherungsschale inklusive Bogen und Bewehrungsmatten bei konventionellen Vortrieben. Die elektrische Ankopplung dieser in Doppelfunktion verwendeten Vortriebs- und Sicherungsmittel an das Gebirge erfolgt durch die Vortriebs- und Sicherungsarbeiten selbst. Die geharteten Edelstahl-Losewerkzeuge werden durch den hohen Maschmenan- preßdruck bzw. den Schneid- und Abbauvorgang wahrend des maschinellen Vortriebes m das Ortsbrust-Gebirge eingedruckt oder angepreßt. Bedingt durch auftretende Verspannungskrafte und Reibung bei der Vortriebspressung ist der Kontaktanschluß des Schildes an das Gebirge im Mantelbereich gewahrleistet. Bei flussigkeitsgestutzten Vortrieben wie Hydro-, Erddruck- und Mxxschilden wirkt die elektrisch gut leitfahige Stutz- flussigkeit zwischen Schneidrad und Ortsbrust als Kontaktme- dium zum Gebirge.According to an advantageous development of the inventive concept, the outer ring electrode and / or the inner electrode are designed as mutually insulated, metallic preliminary components. Thus, a targeted use of all or individual metallic loose and dismantling tools, as well as securing and removal means, which are contacted by the propulsion in the face and jacket area (tunneling area) as well as securing and removal means, are used as so-called test electrodes for current input and voltage measurement. These include, for example, the shield, the loose tools, such as roller disc chisels, formwork knives, center cutters of the cutting wheel / drill head of a full-cut tunnel boring machine, the arm-supported cutting tools of a partial-cut ash or drill rod, as well as an armored extension arch or the entire securing shell including arch and reinforcement mats in conventional drives . The electrical coupling of these jacking and securing devices, which are used in a dual function, to the mountains takes place through the jacking and securing work itself. The hardened stainless steel loose tools are protected by the high mechanical pressure or the cutting and dismantling process during the machine jacking process. Mountains printed or pressed. Due to the resulting tension and friction during the jacking press, the contact connection of the shield to the mountains in the mantle area is ensured. In the case of fluid-driven drives such as hydro, earth pressure and Mxxschilder, the electrically conductive support fluid between the cutting wheel and the face works as a contact medium to the mountains.
Zweckmaßigerweise wird der Außenringelektrode über die Geoelektrikapparatur eine zu dieser gegenpolig geschaltete und in relativ großer Entfernung plazierte Stromelektrode zugeordnet. Diese Anordnung gewährleistet eine gezielte Überwachung der Abschirmung und somit auch der Nullpotentialkreis- linie .The outer ring electrode is expediently assigned a current electrode connected to the opposite polarity and placed at a relatively large distance via the geoelectrical apparatus. This arrangement ensures targeted monitoring of the shielding and thus also the zero potential circular line.
Bevorzugt sind der Schirmstrom und der Meßstrom pulsierende Gleichstrome oder niederfrequente Wechselstrome, die synchron in das Gebirge eingespeist werden.The shielding current and the measuring current are preferably pulsating direct currents or low-frequency alternating currents which are fed synchronously into the mountains.
Zur gezielten Fokussierung des Meßstromes regelt bevorzugt die Geoelektrikapparatur zur Erzeugung der definierten Null- potentialkreislinie den Schirmstrom.In order to focus the measuring current in a targeted manner, the geoelectrical apparatus preferably regulates the shield current to generate the defined zero potential circular line.
Vorteilhafterweise wird zwischen der Außenringelektrode und der Innenelektrode mindestens eine Spannungs-Kontrollelek- trode angeordnet, der über die Geoelektrikapparatur mindestens eine gegenpolig geschaltete und in relativ großer Entfernung plazierte Spannungselektrode zugeordnet wird. Zweck¬ maßigerweise wird durch die Geoelektrikapparatur der Meßstrom konstant gehalten und gleichzeitig durch automatische Regelung des Schirmstromes eine kreisförmige Nullpotentiallinie an einer Ortsbrust erzeugt, deren Lage und Radius über die Kontrolle des Nullpotentials an der Spannungs-Kontrollelek- rode fortlaufend konstant gehalten wird und über die Betrags- gleichheit der Spannungsdifferenzen zwischen der Innenelek- trode und der Spannungs-Kontrollelektrode sowie zwischen der Außenringelektrode und der Spannungs-Kontrollelektrode fortlaufend überprüft wird. Weiterhin mißt die Geoelektrikapparatur die Spannung zwischen der Spannungs-Kontrollelektrode und der Spanrfüngselektrode zeitgleich und zeigt dessen Änderung sowie die Änderung zugeordneter spezifischer Gebirgswider- stände an.At least one voltage control electrode is advantageously arranged between the outer ring electrode and the inner electrode, to which at least one voltage electrode, which is connected in opposite polarity and is placed at a relatively large distance, is assigned via the geoelectrical apparatus. Purpose ¬ maßigerweise is held by the Geoelektrikapparatur the measuring current constant and simultaneously generated by automatic control of the shield current is a circular zero potential line to a working face, and their location and radius on the control of the zero potential rode on the voltage Kontrollelek- is held continuously constant and the amount - equality of the voltage differences between the inner trode and the voltage control electrode and between the outer ring electrode and the voltage control electrode is continuously checked. Furthermore, the geoelectrical apparatus measures the voltage between the voltage control electrode and the chip-sensing electrode at the same time and indicates its change and the change in assigned specific rock resistances.
Um bei einem Vortriebsstillstand verschiedene Fokussierungs- grade und Vorauserkundungsreichweiten zu realisieren, werden bevorzugt mehrere Spannungs-Kontrollelektroden in unterschiedlichen Abständen zu der Innenelektrode zwischen der Außenringelektrode und der Innenelektrode angeordnet. Diese Verfahrensweise ermöglicht die Messung mehrerer Potentiale und somit eine Sondierung des Vortriebsvorfeldes bei Vortriebsstillstand durch eine variable Tiefenwirkung bzw. Stromfeldgeometrie. Durch zwei radial angeordnete Spannungs- Kontrollelektroden wird das Nullpotential kontrolliert, wobei der Schirmstrom so geregelt wird, daß zwischen diesen beiden Spannungs-Kontrollelektroden keine Potentialdifferenz auftritt.In order to implement different degrees of focusing and advance detection ranges when the propulsion is at a standstill, a plurality of voltage control electrodes are preferably arranged at different distances from the inner electrode between the outer ring electrode and the inner electrode. This procedure enables the measurement of several potentials and thus a probing of the advance of the tunnel when the tunnel is stopped by a variable depth effect or current field geometry. The zero potential is controlled by two radially arranged voltage control electrodes, the shield current being regulated in such a way that no potential difference occurs between these two voltage control electrodes.
Vorteilhafterweise wird zwischen der Außenringelektrode und der Innenelektrode eine Zwischenringelektrode angeordnet, der über die Geoelektrikapparatur mindestens eine gegenpolig geschaltete und in relativ großer Entfernung plazierte Stromelektrode zugeordnet wird. Zweckmäßigerweise wird durch die GeoelektrikapparaturAdvantageously, an intermediate ring electrode is arranged between the outer ring electrode and the inner electrode, to which at least one current electrode connected at opposite polarity and placed at a relatively large distance is assigned via the geoelectrical apparatus. The geoelectrical apparatus expediently
- das zwischen der Innenelektrode und der Stromelektrode angelegte Potential konstant gehalten und gleichzeitig durch automatische Regelung des ersten Schirmstromes das gleiche Potential zwischen der Zwischenringelektrode und der zugeordneten Stromelektrode erzeugt, - gleichzeitig wird der Schirmstrom der Außenringelektrode so geregelt, daß das Potential zwischen der Außenringelektrode und der der zugeordneten Stromelektrode kleiner oder gleich dem Puotential zwischen der Zwischenringelektrode und der zugeordneten Stomelektrode ist, wobei dieses Verhältnis der beiden Potentiale für eine Vorauskartierung konstant gehalten wird und dazu dient die Starke des Meßstroms und dessen Änderung mit wechselnden spezifischen Gebirgswiderstanden zu messen und anzuzeigen.- The potential applied between the inner electrode and the current electrode is kept constant and at the same time the same by automatic control of the first screen current Potential generated between the intermediate ring electrode and the associated current electrode, - at the same time, the shield current of the outer ring electrode is regulated so that the potential between the outer ring electrode and the associated current electrode is less than or equal to the puotential between the intermediate ring electrode and the associated current electrode, this ratio of the two Potential for pre-mapping is kept constant and serves to measure and display the strength of the measuring current and its change with changing specific rock resistances.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung speist die Geoelektrikapparatur über die Außenringelektrode und die Innenelektrode einen langsam pulsierenden, rechteckformigen Gleichstrom mit Ein- und Ausschaltzelten m das Gebirge ein, registriert wahrend der Ausschaltzelten ein Abklingen eines Spannungssignals zwischen der Spannungs-Kontrollelektrode und der Spannungselektrode und berechnet eine scheinbare Gebirgs- Polarisierbarkeit . Die scheinbare Gebirgs-Polaπsierbarkeit wird aus der Spannungsabklingkurve nach Abschalten der Stro- memspeisung nach der folgenden Formel ermittelt: P-s = U(IP,t) / U(0) * 100 [%]According to an advantageous further development of the invention, the geoelectrical apparatus feeds a slowly pulsating, rectangular current with on and off tents into the mountains via the outer ring electrode and the inner electrode, registers a decay of a voltage signal between the voltage control electrode and the voltage electrode and calculates one Apparent mountain polarizability. The apparent mountain polarizability is determined from the voltage decay curve after switching off the power supply using the following formula: P-s = U (IP, t) / U (0) * 100 [%]
U(IP,t)= Polarisationsspannung zur Zeit t nach Unterbrechung des Stromflusses IP zwischen Elektroden M, N U(0) = wahrend des Stromflusses an Elektroden M, N anliegende SpannungU (IP, t) = polarization voltage at time t after interruption of the current flow IP between electrodes M, N U (0) = voltage present at electrodes M, N during the current flow
Durch die räumliche Erfassung der spezifischen Widerstandsverteilung und evtl. zusätzlich der Polarisierbarkeit im Vor- feld eines Hohlraumvortriebes schafft die Erfindung eine wesentliche Datengrundlage für eine geologische Interpretation und Prognose der kommenden Gebirgsverhaltnisse und bevorstehende Änderungen der Gebirgseigenschaften . Aufgrund dieser Kenntnisse * kann der weitere Vortrieb rechtzeitig den neuen Bedingungen angepaßt und potentielle Vortriebsschwierigkeiten und Schaden vermieden werden, wodurch neben der Verbesserung der Sicherheit für Mannschaften, Maschine und Bauwerk auch eine Reduzierung der Vortriebskosten und ein Zeitgewinn bewirkt wird. Die lückenlose geoelektπsche Dokumentation entlang des Tunnels kann darüber hinaus als Basis für eine Ge- birgsklassifizierung und damit einhergehend als Grundlage zur Abrechnung der Bauleistung herangezogen werden.Through the spatial detection of the specific resistance distribution and possibly also the polarizability in advance In the field of cavity propulsion, the invention creates an essential data basis for a geological interpretation and forecast of the upcoming mountain conditions and upcoming changes in the mountain properties. Based on this knowledge * , further tunneling can be adapted in good time to the new conditions and potential tunneling difficulties and damage can be avoided, which in addition to improving safety for crews, machines and structures also results in a reduction in tunneling costs and time savings. The complete geoelectrical documentation along the tunnel can also be used as a basis for a mountain classification and, as a result, as a basis for billing the construction work.
Zweckmaßigerweise werden die Stromelektroden sowie die Spannungselektrode in unmittelbarer Nachbarschaft m dem Gebirge angeordnet. Hierdurch wird ein relativ geringer Installati- onsaufwand gewährleistet.The current electrodes and the voltage electrode are expediently arranged in the immediate vicinity of the mountain. This ensures a relatively low installation effort.
Erfmdungsgemaß wird die Aufgabe bei einer Meßvorrichtung für eine Tunnelbohr-Vollschnitt- und Teilschnittmaschine im Schildvortrieb oder einen ortsbrustzugangigen Schildvortrieb mit einem ein Gebirge kontaktierenden ringförmigen Schild und einem Vortriebswerkzeug sowie einer Geoelektrikapparatur, insbesondere zur Durchfuhrung des geoelektπschen Vorauserkundungsverfahrens nach der Erfindung, dadurch gelost, daß die GeoelektrikapparaturAccording to the invention, the problem is solved in a measuring device for a tunnel boring full cut and partial cut machine in the shield tunneling or a face tunnel accessible shield tunneling with an annular shield contacting a mountain range and a tunneling tool as well as a geoelectrical apparatus, in particular for carrying out the geoelectrical preliminary investigation method according to the invention, in that the Geoelectric equipment
- zur Einspeisung eines Schirmstromes in das Gebirge mit dem als Außenringelektrode ausgebildeten Schild und zur Einspeisung eines Meßstromes in das Gebirge mit mindestens einer die Ortsbrust kontaktierenden Innenelektrode m Ver- bindung steht, wobei das Schild und die Innenelektrode elektrisch voneinander isoliert sowie gleichpolig geschaltet sind und - mit mindestens einem als Stromelektrode ausgebildeten Erdspieß in> elektrischer Verbindung steht, der gegenpolig zu dem Schild und der Innenelektrode geschaltet und in großer Entfernung zu denselben angeordnet ist.for feeding a shielding current into the mountains with the shield designed as an outer ring electrode and for feeding a measuring current into the mountains with at least one inner electrode contacting the working face Binding is, the shield and the inner electrode are electrically isolated from each other and connected in the same pole and - is in electrical connection with at least one earth spike designed as a current electrode, which is connected in opposite polarity to the shield and the inner electrode and is arranged at a great distance from the same.
Diese Ausgestaltung stellt eine Verwendung einer konventionellen Tunnelbohrmaschine als Meßvorrichtung sicher, da lediglich das vorhandene Schild als Außenringelektrode mit der Geoelektrikapparatur gekoppelt werden muß. Die Innenelektrode ist im Schnittbereich des Vortriebswerkzeuges angeordnet und kontaktiert durch dessen Vorschub das Gebirge. Der Erdspieß stellt eine übliche, leicht zu handhabende Stromelektrode dar. Bei einer Zuordnung mehrerer zueinander beabstandeter Innenelektroden läßt sich neben einer Verteilung eines spezifischen Gebirswiderstandes in Längsrichtung zur Ortsbrust auch eine Verteilung eines spezifischen Gebirswiderstandes senkrecht dazu sowie innerhalb von Profilschnittflächen ermitteln .This configuration ensures the use of a conventional tunnel boring machine as a measuring device, since only the existing shield as the outer ring electrode has to be coupled to the geoelectrical apparatus. The inner electrode is arranged in the cutting area of the tunneling tool and makes contact with the mountains through its advance. The ground spike represents a common, easy-to-use current electrode. If several internal electrodes are spaced apart, a distribution of a specific curd resistance in the longitudinal direction to the face can also be determined, a distribution of a specific curd resistance perpendicular to it and within profile cut surfaces.
Bevorzugt ist die Innenelektrode als Lösewerkzeug oder als Gruppe von Lösewerkzeugen eines Schneidrades oder Bohrkopfes oder als Teilschnitt-Werkzeugarm oder dergleichen ausgebil¬ det. Somit ist die Kontaktierung des Gebirges während des Vortriebes sichergestellt.Preferably, the inner electrode as a release tool or as a group of stripping tools of a cutting wheel or drilling head or as a part cut tool arm or the like is ausgebil ¬ det. This ensures that contact is made with the mountains during tunneling.
Eine alternative Lösung der Aufgabe zeichnet sich bei einer Meßvorrichtung für eine Tunnelbohr-Vollschnittmaschine im Schildvortrieb mit einem ein Gebirge kontaktierenden ringför- migen Schild und einem Vortriebswerkzeug sowie einer Geoelektrikapparatur, insbesondere zur Durchführung des geoelektri- schen Vorauserkundungsverfahrens nach der Erfindung, dadurch aus, daß die GeoelektrikapparaturAn alternative solution to the problem is to be found in a measuring device for a tunnel boring full-cut machine in shield driving with a ring-shaped ring contacting a mountain range. shield and a tunneling tool as well as a geoelectrical apparatus, in particular for carrying out the geoelectrical preliminary investigation method according to the invention, characterized in that the geoelectrical apparatus
- zur Eirtspeisung eines Schirmstromes in das Gebirge mit dem als Außenringelektrode ausgebildeten Schild, zur Einspeisung eines Schirmstromes an der Ortsbrust mit dem umfangs- seitig als Zwischenringelektrode ausgebildeten Schneidrad oder Bohrkopf und zur Einspeisung eines Meßstromes in das Gebirge mit mindestens einer die Ortsbrust kontaktierenden Innenelektrode in Verbindung steht, wobei das Schild, die Zwischenringelektrode und die Innenelektrode elektrisch voneinander isoliert sowie gleichpolig geschaltet sind und- For feeding a shielding current into the mountains with the shield designed as an outer ring electrode, for feeding in a shielding current on the face with the cutting wheel or drilling head formed on the circumferential side as an intermediate ring electrode and for feeding a measuring current into the mountains with at least one inner electrode contacting the face stands, the shield, the intermediate ring electrode and the inner electrode being electrically insulated from one another and connected in the same pole and
- mit mindestens einem als Stromelektroden ausgebildeten Erdspießen in elektrischer Verbindung steht, der gegenpolig zu der Außenringelektrode, der Zwischenringelektrode und der Innenelektrode geschaltet und in großer Entfernung zu denselben angeordnet ist.- Is in electrical connection with at least one earth spike designed as current electrodes, which is connected in opposite polarity to the outer ring electrode, the intermediate ring electrode and the inner electrode and is arranged at a great distance from the same.
Die Zwischenringelektrode dient zur Ermittlung von Daten, die eine Überwachung und Regelung des Schirmstromes sowie des Meßstromes bei einem fokussierenden Vorauserkundungsverfahren von der Geoelektrikapparatur benötigt werden, und ist unmittelbar in das Vortriebswerkzeug integriert, weshalb sie keinen zusätzlichen Platz im Vortriebsbereich benötigt.The intermediate ring electrode is used to determine the data required for monitoring and regulating the shielding current and the measuring current in a focussing preliminary investigation process by the geoelectrical apparatus, and is integrated directly into the tunneling tool, which is why it does not require any additional space in the tunneling area.
Weiterhin wird die Aufgabe alternativ bei einer Meßvorrichtung für eine Tunnelbohr-Vollschnittmaschine ohne Schild mit einem ein Gebirge kontaktierenden Vortriebswerkzeug sowie einer Geoelektrikapparatur, insbesondere zur Durchführung des geoelektrischen Vorauserkundungsverfahrens nach der Erfin- düng, erfmdungsgemaß dadurch gelost, daß die GeoelektrikapparaturFurthermore, the task is alternatively carried out in the case of a measuring device for a tunnel boring full-cut machine without a shield with a tunneling tool contacting a mountain range and a geoelectrical apparatus, in particular for carrying out the geoelectric preliminary investigation method according to the invention. fertilized according to the invention in that the geoelectrical apparatus
- zur Emspeisung eines Schirmstromes in das Gebirge mit dem eine umfangsseitige Außenringelektrode aufweisenden Schneidrad oder Bohrkopf und zur E speisung eines Meßstromes m das Gebirge mit einem als Innenelektrode ausgebildeten Losewerkzeug des Vortriebswerkzeuges Verbindung steht, wobei die Außenringelektrode und das Losewerkzeug elektrisch voneinander isoliert sowie gleichpolig geschaltet sind und- For feeding a shielding current into the mountains with the cutting wheel or drilling head having a peripheral outer ring electrode and for feeding a measuring current m the mountains are connected to a loose tool of the tunneling tool designed as an inner electrode, the outer ring electrode and the loose tool being electrically insulated from one another and having the same polarity and
- mit mindestens einem als Stromelektrode ausgebildeten Erdspieß in elektrischer Verbindung steht, der gegenpolig zu dem Schild und der Innenelektrode geschaltet und großer Entfernung zu denselben angeordnet ist.- Is in electrical connection with at least one ground spike designed as a current electrode, which is connected in opposite polarity to the shield and the inner electrode and is arranged at a great distance from the same.
Die Emspeisung des Schirmstromes zur Erzeugung einer Nullpo- tentialkreislmie, die den Meßstrom fokussiert ist, durch die umfangsseitige Außenringelektrode des Vortriebswerkzeuges realisiert und stellt eine relativ weite, senkrecht zu dem Ortsbrustbereich ausgerichtete Vorauserkundung des Gebirges sicher .The supply of the shielding current to generate a zero potential circuit, which focuses the measuring current, is realized by the peripheral outer ring electrode of the tunneling tool and ensures a relatively wide preliminary investigation of the rock, oriented perpendicular to the face area.
Ferner wird die Aufgabe alternativ bei einer Meßvorrichtung für einen konventionellen Tunnelvortrieb, insbesondere zur Durchfuhrung des geoelektrischen Vorauserkundungsverfahrens nach der Erfindung, erfmdungsgemaß dadurch gelost, daß eine GeoelektrikapparaturFurthermore, the object is alternatively achieved according to the invention in a measuring device for a conventional tunnel boring, in particular for carrying out the geoelectric preliminary investigation method according to the invention, in that a geoelectrical apparatus
- zur Emspeisung eines Schirmstromes in das Gebirge m t Bewehrungsmatten und/oder Stahlbogen einer Ausbausicherungsschale als Außenringelektrode und zur Emspeisung eines Meßstromes m das Gebirge mit mindestens einem als Innene- lektrode ausgebildeten Bohrwerkzeug in Verbindung steht, wobei die Außenringelektrode und das Bohrwerkzeug gleichpolig geschaltet sind und - mit mindestens einem als Stromelektrode ausgebildeten Erdspieß in elektrischer Verbindung steht, der gegenpolig zu der Außenringelektrode und der Innenelektrode geschaltet und in großer Entfernung zu denselben angeordnet ist.- To feed a shielding current into the mountains with reinforcement mats and / or steel arches of an expansion protection shell as an outer ring electrode and for feeding a measuring current m the mountains with at least one as an interior Electrode-trained drilling tool is connected, the outer ring electrode and the drilling tool are connected with the same pole and - is in electrical connection with at least one ground spike designed as a current electrode, which is connected in opposite polarity to the outer ring electrode and the inner electrode and is arranged at a great distance from the same.
Da die armierte Ausbausicherungsschale dem Vortriebsbereich unmittelbar folgt, ist die Einspeisung des Schirmstromes zur Ausrichtung des Meßstromes in dessen unmittelbarer Nahe gewahrleistet. Bei der Außenringelektrode handelt es sich hier¬ bei um ein Ringsegment zur Einspeisung des Schirmstromes.Since the armored securing fuse shell immediately follows the tunneling area, the shield current is fed in to align the measuring current in its immediate vicinity. The outer ring electrode is a ring segment for feeding the shielding current.
Zur Ermittlung weiterer Meßdaten ist bevorzugt im Ortsbrustbereich zwischen der Außenringelektrode und der Innenelektro¬ de mindestens eine Spannungs-Kontrollelektrode mit ber die Geoelektrikapparatur zugeordneter Spannungselektrode angeordnet .Further for determining measurement data is preferably in the working face area between the outer ring and the inner electrode electric ¬ de least one voltage-control electrode arranged over the Geoelektrikapparatur associated voltage electrode.
Bevorzugt ist der Außenringelektrode und der Zwischenringelektrode jeweils eine Gegenpolelektrode zugeordnet. Somit lassen sich die Potentiale zwischen der Außenringelektrode und der Zwischenringelektrode sowie der jeweiligen Gegenpole¬ lektrode exakt ermitteln.The outer ring electrode and the intermediate ring electrode are each assigned a counter-pole electrode. Thus, the potentials between the outer ring electrode and the intermediate ring electrode and the respective opposite poles ¬ let lektrode determine accurately.
Schließlich wird die Aufgabe alternativ bei einer Meßvorrichtung für einen Hohlraumvortrieb zur Düsenstrahl-Injektion mit einem mit einem Dusenträger verbundenen Bohrgestange, wobei dem Düsenträger zum Austragen eines flussigen Injektionsgutes in ein Gebirge eine Düse zugeordnet ist, insbesondere zur Durchfuhrung des geoelektπschen Vorauserkundungsverfahrens nach der Erfindung, erfmdungsgemaß dadurch gelost, daß eine GeoelektrikapparaturFinally, the task is alternatively in a measuring device for cavity propulsion for jet injection with a drill rod connected to a nozzle holder, the nozzle holder being assigned a nozzle for discharging a liquid injection material into a rock, in particular for Implementation of the geoelectrical advance investigation method according to the invention, according to the invention, solved by the fact that a geoelectrical apparatus
- zur Emspeisung eines Schirmstromes durch einen Injekti- onskorper m das Gebirge mit dem eine Außenringelektrode bildenden Bohrgestange sowie Dusenträger und zur Emspeisung eines Meßstromes das Gebirge mit der als Innenelektrode ausgebildeten Düse in Verbindung steht, wobei die Außenringelektrode und die Innenelektrode elektrisch voneinander isoliert sowie gleichpolig geschaltet sind und- To feed a shielding current through an injection body m the mountains with the drill rod forming an outer ring electrode and nozzle holder and for feeding a measuring current the mountains are connected to the nozzle designed as an inner electrode, the outer ring electrode and the inner electrode being electrically insulated from one another and connected with the same polarity are and
- mit mindestens einem als Stromelektrode ausgebildeten Erdspieß m elektrischer Verbindung steht, der gegenpolig zu der Außenringelektrode und der Innenelektrode geschaltet und in relativ großer Entfernung zu denselben angeordnet- Is at least one ground spike designed as a current electrode m electrical connection, the opposite pole to the outer ring electrode and the inner electrode and arranged at a relatively large distance from the same
Mittels dieser Meßvorrichtung laßt sich der Durchmesser des In ektionskorpers, der beispielsweise eine im Hochdruck- In ektionsverfahren hergestellte Säule ist, ermitteln, da der Widerstand der Säule von dem spezifischen Gebirgswiderstand abweicht. Aufgrund dieser Erkenntnisse wird ein Druck gere¬ gelt, mit dem das Wasser und der Zement zur Vermischung mit dem Gebirge in den Hohlraum eingeleitet werden.By means of this measuring device, the diameter of the induction body, which is, for example, a column produced in the high-pressure induction process, can be determined, since the resistance of the column differs from the specific rock resistance. Based on these findings, a pressure Gere ¬ is gel with the water and the cement are introduced for mixing with the mountain into the cavity.
Zweckmaßigerweise umfaßt die Geoelektrikapparatur eine Meß-, eine Leistungs- und eine Regelungsemheit .The geoelectrical apparatus expediently comprises a measuring, a power and a control unit.
Um eine gegenseitige Isolierung sicherzustellen, sind vorteilhafterweise die als Außenelektrode und/oder Zwischenringelektrode und/oder Spannungs-Kontrollelektrode und/oder Innenelektrode dienenden Komponenten zumindest teilweise mit einem Isolationswerkstoff ummantelt sind. Selbstverständlich sind die elektrisch das Gebirge kontaktierenden Bereiche der Elektroden nicht ummantelt.In order to ensure mutual insulation, the components serving as the outer electrode and / or intermediate ring electrode and / or voltage control electrode and / or inner electrode are advantageously at least partially included are covered with an insulation material. Of course, the regions of the electrodes which electrically contact the rock are not covered.
Zur Auswertung und Speicherung sowie gegebenenfalls zur Übermittlung der mit der Meßvorrichtung gewonnenen Daten ist zweckmäßigerweise der Geoelektrikapparatur ein Computer zugeordnet .A computer is expediently assigned to the geoelectrical apparatus for evaluation and storage and, if appropriate, for the transmission of the data obtained with the measuring device.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations without departing from the scope of the present invention.
Die Erfindung wird im folgenden anhand mehrerer Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail below on the basis of several exemplary embodiments with reference to the associated drawings. Show it:
Fig.l einen Schitt durch eine erfindungsgemäße Meßeinrichtung und eine Darstellung der Ergebisse einer Widerstands-Vorauskartierung,1 shows a step through a measuring device according to the invention and a representation of the results of a resistance pre-mapping,
Fig.2 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles II gemäß Fig. 1 in einer ersten Ausführungsform,2 shows a view in the direction of arrow II according to FIG. 1 in a first embodiment,
Fig.3 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles II gemäß Fig. 1 in einer zweiten Ausführungsform,3 shows a view in the direction of arrow II according to FIG. 1 in a second embodiment,
Fig.4 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles II nach Fig. 1 in einer dritten Ausführungsform,4 shows a view in the direction of arrow II according to FIG. 1 in a third embodiment,
Fig.5 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles II gemäß Fig. 1 in einer vierten Ausführungsform,5 is a view in the direction of arrow II in FIG. 1 in a fourth embodiment,
Fig.6 einen Schnitt durch ein Gebirge mit einer schematischen Darstellung einer alternativen erfindungsgemäßen Meßeinrichtung,6 shows a section through a mountain range with a schematic representation of an alternative measuring device according to the invention,
Fig.7 einen Schitt durch die Darstellung nach Fig. 6 gemäß der Linie VII-VII und7 shows a step through the representation according to FIG. 6 along the line VII-VII and
Fig.8 einen Schnitt durch ein Gebirge mit einer schematischen Darstellung einer weiteren alternativen erfindungsgemäßen Meßeinrichtung.8 shows a section through a mountain range with a schematic representation of a further alternative measuring device according to the invention.
Zur Durchführung der Messungen während der Tunnelauffahrung werden folgende elektrisch voneinander getrennte Vortriebskomponenten 1 als Vortriebselektroden im Ortsbrust- 2 und Mantelbereich 3 genutzt: Schild 4 als Außenringelektrode AI zur Einspeisung des Schirmstromes II, Zentrumslösewerkzeug 5, isoliert von einem Bohrkopf 6, als Innenelektrode AO zur Einspeisung des Meßstroms 10, Disken-Rollenmeißel 7, isoliert vom Bohrkopf 5, als Spannungs-Kontrollelektrode M zur Kontrolle einer Nullpotentialkreislinie 0 an dieser Stelle. Alle Vortriebselektroden sind elektrisch angeschlossen und durch getrennte isolierte Kabel 8 und evtl. Schleifringkontakte oder andere geeignete Vorrichtungen achsparallel mit der fo- kussierenden Geoelektrikappartaur 9 im Bohrmaschinen-Leitstand verbunden. Des, weiteren sind die eigenständigen Gegen¬ polelektroden BO und Bl sowie die Spannungsabgriff-Elektrode N in großer Entfernung zur Ortsbrust 2 in Vortriebsrichtung an der Erdoberfläche kontaktiert, wobei die Kabel 10 über ein Tunnelportal zur Geoelektrikapparatur 9 im Leitstand geführt werden . Mit der fokussierenden Geoelektrikapparatur 9 wird ein pulsierender Gleichstrom oder ein niederfrequenter Wechselstrom erzeugt, der mit gleichem Potentialvorzeichen synchron über das Schild>4 als Außenringelektrode AI flachenhaft in das Gebirge des Mantelbereiches 3 und über den Diskenmeißel 5 als Innenelektrode AO punktartig in das Gebirge an der Ortsbrust 2 eingegeben wird. Dabei wird zum einen der Meßstrom 10 mit einer bestimmten Starke konstant gehalten und zum anderen gleichzeitig durch automatische elektronische Regelung des Schirmstromes II ein Nullpotential an der Spannungs-Kontrollelektrode M gehalten, das über die Betragsgleichheit der Spannungsdifferenzen ΔUO zwischen AO und M und ΔUl zwischen AI und M kontrolliert wird und den Radius AO-M aufweist. Das Meßverfahren bewirkt somit eine senkrecht zur Ortsbrust 2 gerichtete Stromlinien-Bündelung 11 des Meßstroms 10 mit zylinderartiger Stromfeldgeometrie und einer Nullpotentialkreislinie 0, deren Radius durch die M-Elektrode beschrieben wird.To carry out the measurements during tunneling, the following electrically separated driving components 1 are used as driving electrodes in the working face 2 and jacket area 3: shield 4 as outer ring electrode AI for feeding in the shield current II, center release tool 5, insulated from a drill head 6, as inner electrode AO for feeding in of the measuring current 10, disc roller chisel 7, isolated from the drill head 5, as a voltage control electrode M for checking a zero potential circular line 0 at this point. All driving electrodes are electrically connected and connected to the focusing geoelectrical apparatus 9 in the drilling machine control center by means of separate insulated cables 8 and possibly slip ring contacts or other suitable devices. Des, further include the dedicated counter pole electrodes ¬ BO and Bl and the voltage tap electrode N contacted at a great distance from the working face 2 in the advance direction of the earth's surface, wherein the cables are passed through a tunnel 10 to the portal Geoelektrikapparatur 9 in the control station. With the focusing geoelectrical apparatus 9, a pulsating direct current or a low-frequency alternating current is generated, which with the same potential sign is synchronized with the plate> 4 as the outer ring electrode AI flat in the mountains of the jacket area 3 and over the disc chisel 5 as the inner electrode AO in the mountains on the face 2 is entered. On the one hand, the measuring current 10 is kept constant with a certain strength and, on the other hand, a zero potential is held at the voltage control electrode M at the same time by automatic electronic control of the shielding current II, which means that the voltage differences ΔUO between AO and M and ΔUl between AI and M is checked and has the radius AO-M. The measuring method thus brings about a streamline bundling 11 of the measuring current 10 directed perpendicular to the working face 2 with a cylindrical current field geometry and a zero potential circular line 0, the radius of which is described by the M electrode.
Die zwischen M und N gemessenen Spannungsdifferenzen U(0) sind unter den technisch erzeugten konstanten Verhältnissen nur noch abhangig von den elektrischen Gebirgswiderstands- wechseln, die sich aufgrund geologischer Veränderungen 12 wahrend des fortlaufenden Tunnelvortriebes im Vorfeld ergeben. Für jede Tunnel-Meßstation, die der Ortsbruststation plus einer konstanten Erkundungsreichweite entspricht, läßt sich somit aus der konstanten Meßstromstarke 10 und dem zeitgleich gemessenen Spannungssignal U(0) der scheinbare Wider¬ stand R-s R-s = U(0) /I0 [Ω] und unter Berücksichtigung eines zugehörigen Geometriefaktors K (Fokusl) der schembare spezifische Widerstand rho-s rho-s = K (Fokusl) * R-s [Ωm] berechnen und dessen Verteilung, wie in Fig. 1 dargestellt, entlang der Tunnelachse ermitteln. Aufgrund der mit konstanter Erkundungsreichweite vorauskartierten Widerstandsanderung kann man die Veränderung 12 des Gebirges prognostizieren, die mit einer Breite von ca. 5 m von Tunnelmeter 726 - 731 zu erwarten ist (Fig. 1) .Under the technically generated constant conditions, the voltage differences U (0) measured between M and N are only dependent on the electrical rock resistance changes which arise due to geological changes 12 during the ongoing tunneling in advance. For each tunnel measuring station, which corresponds to the face station plus a constant exploration range, the apparent resistance Rs Rs = U (0) / I0 [Ω] can be determined from the constant measuring current strength 10 and the voltage signal U (0) measured at the same time. and taking into account an associated geometry factor K (focus 1), calculate the shearable specific resistance rho-s rho-s = K (focus 1) * Rs [Ωm] and determine its distribution, as shown in FIG. 1, along the tunnel axis. On the basis of the change in resistance mapped in advance with a constant exploration range, the change 12 in the mountains can be predicted, which is to be expected with a width of approximately 5 m from tunnel meter 726-731 (FIG. 1).
Die fortlaufende rechnerische Umwandlung im Vorauskartie- rungsbetπeb fuhrt zu einer zeitnahen Ermittlung der scheinbaren Gebirgswiderstandsverteilung in Abhängigkeit zur Vorausstationierung (Ortsbruststation plus konstanter Erkundungsreichweite) . Bei einer Voraussondierung wird ausgehend von einer stationsfesten Ortsbrustlage durch Veränderung der Radien der kreisförmigen Nullpotentiallmie 0 die Stromfeldgeometrie so variiert, daß zeitlich nacheinander unterschiedliche Vorauserkundungsreichweiten realisiert werden können. Die rechnerische Umwandlung bei Voraussondierungsdaten fuhrt bei wechselnden geologischen Verhaltnissen im Vorfeld der Ortsbrust 2 zur Ermittlung einer Sondierungskurve, deren Auswertung zur wahren spezifischen Gebirgswiderstandsverteilung im Bereich des Vortriebsfeldes genutzt werden kann.The ongoing computational conversion in the pre-mapping operation leads to a prompt determination of the apparent mountain resistance distribution depending on the pre-stationing (face station plus constant exploration range). In the case of a pre-probing, the current field geometry is varied starting from a stationary face position by changing the radii of the circular zero potential 0 such that different pre-exploration ranges can be realized one after the other in time. In the case of changing geological conditions in the run-up to the face 2, the computational conversion of advance probing data leads to the determination of a probing curve, the evaluation of which can be used for the true specific rock resistance distribution in the area of the heading field.
Die Fig. 2 bis 5 geben Beispiele für unterschiedliche Elektrodennutzungen von Vortriebs- und Sicherungsmitteln an Tun- nelbohrmaschinen im Schild 4 für unterschiedliche fokussie- rende Meßanordnungen. Im einzelnen zeigt die Fig. eine In¬ nenelektrode, die in einem mit einer dazu isolierten Spannungskontroll-Elektrode M aufweisenden Bohrkopf 6 installiert ist und ein zu dem Bohrkopf 6 isoliertes, als als Außenringelektrode AI dienendes Schild 4. Im weiteren zeigen die Fig. 3 und 4 einen isolierten Zentrumsschneider 13 bzw. ein isoliertes Schneidrad 14 als Innenelektrode AO und dem Schild 4 jeweils als" ußenringelektrode AI. Über die zugeordneten fokus- sierenden Geoelektrikapparaturen 9 wird die Schirmstromstärke II so geregelt, daß ein konstant zwischen AO und BO angelegtes Potential UO mit dem gleichen Betrag Ul = UO zwischen AI und Bl aufrecht erhalten und hierdurch eine Nullpotentialkreislinie 0 an der Ortsbrust 2 zwischen AO und AI erzeugt wird. Als Meßsignal wird der Meßstrom 10 registriert, der sich in Abhängigkeit mit dem wechselnden Gebirgswiderstand während des Vortriebes verändert.2 to 5 give examples of different electrode uses of propulsion and securing means on tunnel boring machines in shield 4 for different focusing measuring arrangements. More specifically, the Figure shows. Installs a ¬ In nenelektrode that having a having an insulated voltage to control electrode 6 M wellhead 3 and 4 show an insulated center cutter 13 and an insulated cutting wheel 14 as an inner electrode AO and the shield 4 as an "outer ring electrode AI. Above the assigned focusing geoelectrical apparatuses 9 regulate the shield current II so that a potential UO constantly applied between AO and BO is maintained with the same amount Ul = UO between AI and Bl and thereby a zero potential circular line 0 on the face 2 between AO and AI The measuring current 10 is registered as the measuring signal and changes as a function of the changing rock resistance during the advance.
In Fig. 5 ist ein Vortriebswerkzeug 15 mit einem isolierten Zentrums-Diskenmeißel 16 als Innenelektrode AO, dem isolierten Bohrkopf 6 als Außenringelektrode A2 und dem Schild 4 als Außenringelektrode AI dargestellt. Die Regelung und Messung der Potentiale und Ströme des 10- und Il-Stromkreises erfolgt wie zuvor erläutert. Das Potential U2 des zweiten Schirmstromkreises kann über die Variation der 12-Stromstärke so geregelt werden, daß ein Potentialverhältnis U2/U1 mit einem konstanten Wert kleiner 1 gehalten werden kann und sich hierdurch insgesamt eine trompetenartige Stromfeldgeometrie er¬ gibt .5 shows a jacking tool 15 with an insulated center disc bit 16 as inner electrode AO, the insulated drill head 6 as outer ring electrode A2 and the shield 4 as outer ring electrode AI. The control and measurement of the potentials and currents of the 10 and 11 circuits is carried out as previously explained. The potential U2 of the second shielding circuit can be regulated by varying the 12 current so that a potential ratio U2 / U1 with a constant value less than 1 can be maintained and this results in an overall trumpet-like current field geometry .
Bei einem konventionellen Tunnel- und Hohlraumvortrieb (Fig. 6, 7) werden mittels eines mit einer Innenelektrode A02 zur Einspeisung eines zugeordneten Meßstromes 102 versehenen Bohrwerkzeuges 17 über einen Tunnelquerschitt 18 verteilte Bohrungen für Sprengladungen gefertigt. Die schematische An- Ordnung von Innenelektroden A01 bis A05 sowie zugeordneten Nullpotentialkreisl ien 01 bis 05 soll verdeutlichen, daß der gesamte Tunnelquerschitt 18 mit dem Vorauserkundungsver- fahren auf Veränderungen 12 im Gebirge überprüft wird. Als AußenrmgeAektrode AI findet eine Ausbausicherungsschale 19 des Tunnelquerschittes 18 Verwendung, deren Bewehrungsmatten und/oder Stahlbogen mit der Geoelektrikapparatur 9 über Kabel 8 verbunden ist. Der über die Außenringelektrode AI m das Gebirge eingespeiste Schirmstrom II dient, wie zuvor beschrieben, im wesentlichen zur Fokussierung des Meßstromes 102.In conventional tunnel and cavity tunneling (FIGS. 6, 7), bores for explosive charges distributed over a tunnel cross-section 18 are produced by means of a drilling tool 17 provided with an inner electrode A02 for feeding in an associated measuring current 102. The schematic approach Order of internal electrodes A01 to A05 and assigned zero potential circles 01 to 05 is intended to clarify that the entire tunnel cross section 18 is checked for changes 12 in the mountains using the preliminary investigation method. An outer securing shell 19 of the tunnel cross section 18 is used as the outer electrode AI, the reinforcement mats and / or steel arch of which is connected to the geoelectrical apparatus 9 via cable 8. As previously described, the shield current II fed into the mountains via the outer ring electrode AI m essentially serves to focus the measuring current 102.
Bei einem Hohlraumvortrieb gemäß Fig. 8 umfaßt die Meßvorrichtung ein Bohrgestange 20, das endseitg mit einem Dusenträger 21 zur Aufnahme einer D se 22 versehen ist. Der Dusenträger 21 und die Düse 22 sind gegenseitig elektrisch isoliert. Durch das rotierende Bohrgestange 20 werden mittels einer nicht dargestellten Fordereinrichtung Wasser und Zement unter Druck in einen Hohlraum 23 eingetragen und mit dem Erdreich des Gebirges vermischt. Um die Eindringtiefe des Wasser-Zement-Gemisches in das Erdreich des Gebirges und damit den Durchmesser einer sich bildenden Säule 24 aus Beton feststellen zu können, ist das Bohrgestange 20 mitsamt dem Dusenträger 21 als Außenringelektrode AI zur Emspeisung eines Schirmstromes II und die Düse 22 als Innenelektrode A0 zur E speisung eines Meßstromes 10 m das Gebirge ausgebildet. Sowohl die Außenringelektrode AI als auch die Innenelektrode A0 stehen über Kabel 8 mit der Geoelektrikapparatur 9 m Ver¬ bindung, die wiederum mit den m dem Gebirge angeordneten Stromelektroden B0, Bl gekoppelt ist. Die Geoelektrikapparatur 9 ermittelt den Verlauf des Widerstandes, der einen cha- rakteristischen Verlauf aufweist, da sich der Widerstand des Betons der sich ausbildenden Säule 24 wesentlich von dem spezifischen Gebirgswiderstand unterscheidet. Diese Vorauserkundung innerhalb des Vortriebsvorfeldes bei einer Düsenstrah- linjektioή >zur Fertigung der sogenannten HDI-Säule 24 dient zur richtungsabhängigen Kontrolle der Injektionsreichweite und somit zur Kontrolle des Durchmessers der Säule 24. 8, the measuring device comprises a drill rod 20, which is provided at the end with a nozzle holder 21 for receiving a nozzle 22. The nozzle holder 21 and the nozzle 22 are electrically insulated from one another. Through the rotating drill pipe 20, water and cement are introduced under pressure into a cavity 23 by means of a delivery device, not shown, and mixed with the soil of the rock. In order to determine the depth of penetration of the water-cement mixture into the soil of the mountains and thus the diameter of a concrete column 24 which is formed, the drill rod 20 together with the nozzle holder 21 is used as the outer ring electrode AI for feeding a screen current II and the nozzle 22 as Inner electrode A0 for E feeding a measuring current 10 m formed the mountains. Both the outer ring electrode AI and A0 are the inner electrode cable 8 m with the Geoelektrikapparatur 9 Ver ¬ bond, which in turn is coupled to the m the mountains arranged current electrodes B0, Bl. The geoelectrical apparatus 9 determines the course of the resistance, which has a characteristic course, since the resistance of the concrete of the column 24 that is formed differs significantly from the specific rock resistance. This preliminary investigation within the advance of advance in the case of a jet injection> for the production of the so-called HDI column 24 serves for the direction-dependent control of the injection range and thus for the control of the diameter of the column 24.

Claims

Patentansprücheclaims
1. Geoelektrisches Vorauserkundungsverfahren für maschinelle und konventionelle Tunnel- und Hohlraumvortriebe zur fortlaufenden Erfassung einer spezifischen Gebirgswiderstandsverteilung einem Vortriebsvorfeld innerhalb eines Gebirges wahrend dessen Durchorterung, da du r ch g e ke nn z e i chn e t , daß1. Geoelectric preliminary investigation method for mechanical and conventional tunnel and cavity tunneling for the continuous recording of a specific rock resistance distribution of a tunneling apron within a mountain range during its localization, as you can see that
- eine Geoelektrikapparatur (9) einen Schirmstrom (II) über eine Außenringelektrode (AI) und einen Meßstrom (10) über mindestens eine gleichpolig zur Außenelektrode (AI) ausgebildete Innenelektrode (AO) m das Gebirge einspeist,a geoelectrical apparatus (9) feeds a screen current (II) to the mountains via an outer ring electrode (AI) and a measuring current (10) via at least one inner electrode (AO) with the same polarity as the outer electrode (AI),
- durch den Schirmstrom (II) eine konstante Nullpotentialkreislinie (0) zwischen der Außenringelektrode- Through the shield current (II) a constant zero potential circular line (0) between the outer ring electrode
(AI) und der Innenelektrode (AO) ausgebildet wird,(AI) and the inner electrode (AO) is formed
- mindestens eine zur Außenringelektrode (AI) und Innenelektrode (AO) gegenpolige, mit der Geoelektrikapparatur (9) verbundene Stromelektrode (BO) in relativ großer Entfernung zu denselben m dem Gebirge angeordnet wird, und- At least one to the outer ring electrode (AI) and inner electrode (AO) opposite pole, with the geoelectrical apparatus (9) connected to the current electrode (BO) is arranged at a relatively large distance from the same m the mountains, and
- die Geoelektrikapparatur (9) zur Berechnung eines schembaren Gebirgswiderstandes (rho-s) die Starke des Meßstromes (10) bei konstanter Spannung (U0) oder einer Spannung (U(0)) bei konstantem Meßstrom (10) zwischen der Innenelektrode (A0) und der Stromelektrode (B0) mißt.- The geoelectrical apparatus (9) for calculating a shearable rock resistance (rho-s) the strength of the measuring current (10) at constant voltage (U0) or a voltage (U (0)) at constant measuring current (10) between the inner electrode (A0) and the current electrode (B0) measures.
2. Geoelektrisches Vorauserkundungsverfahren nach Anspruch 1, da dur ch ge kenn z e i chne t , daß die Au- ßenrmgelektrode (AI) und/oder die Innenelektrode (AO) als gegenseitig isolierte, metallische Vortriebskomponenten ausgebildet werden.2. Geoelectrical preliminary investigation method according to claim 1, since it indicates that the au- ßrmgelektrode (AI) and / or the inner electrode (AO) are formed as mutually insulated, metallic propulsion components.
3. Geoelektrisches Vorauserkundungsverfahren nach Anspruch3. Geoelectric advance exploration method according to claim
>>
1, da dur ch ge ke nn z e i chne t , daß der Au- ßenrmgelektrode (AI) über die Geoelektrikapparatur (9) eine zu dieser gegenpolig geschaltete und relativ großer Entfernung plazierte Stromelektrode (Bl) zugeordnet wird.1, since it has been ensured that the external electrode (AI) is assigned a current electrode (B1) which is connected to the opposite pole and is relatively far away from it via the geoelectrical apparatus (9).
4. Geoelektrisches Vorauserkundungsverfahren nach Anspruch 1, da dur ch ge ke nn z e i chne t , daß der Schirmstrom (II) und der Meßstrom (10) pulsierende Gleichströme oder niederfrequente Wechselstrome sind, die synchron m das Gebirge eingespeist werden.4. Geoelectric advance exploration method according to claim 1, since by ch ge ke nn z e ichne t that the shield current (II) and the measuring current (10) are pulsating direct currents or low-frequency alternating currents which are fed synchronously into the mountains.
5. Geoelektrisches Vorauserkundungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da du r ch ge ke nn z e i c h n e t , daß die Geoelektrikapparatur (9) zur Erzeugung der definierten Nullpotentialkreislinie (0) den Schirmstrom (II) regelt.5. Geoelectric preliminary investigation method according to one of claims 1 to 4, since you r ch ge ke nn z e i c h n e t that the geoelectrical apparatus (9) for generating the defined zero potential circular line (0) controls the screen current (II).
6. Geoelektrisches Vorauserkundungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da du r ch ge ke nn z e i ch ne t , daß zwischen der Außenringelektrode (AI) und der Innenelektrode (AO) mindestens eine Spannungs-Kontrollelektrode (M) angeordnet wird, der über die Geoelektri¬ kapparatur (9) mindestens eine gegenpolig geschaltete und in relativ großer Entfernung plazierte Spannungse¬ lektrode (N) zugeordnet wird.6. Geoelectric advance investigation method according to one of claims 1 to 5, since you r ch ge ke nn zei ch ne t that between the outer ring electrode (AI) and the inner electrode (AO) at least one voltage control electrode (M) is arranged, which the Geoelektri ¬ kapparatur (9) an oppositely poled and placed at a relatively great distance Spannungse ¬ lektrode (N) is associated with at least.
7. Geoelektrisches Vorauserkundungsverfahren nach Anspruch 6, da du r ch g e ke nn z e i chne t , daß durch die Geoelektrikapparatur (9) der Meßstrom (10) konstant gehalten und gleichzeitig durch automatische Regelung des Schirmstromes (II) eine kreisförmige Nullpotentiallmie (0) an einer Ortsbrust (2) erzeugt wird, deren Lage und Radius über die Kontrolle des Nullpotentials (0) an der Spannungs-Kontrollelektrode (M) fortlaufend konstant gehalten wird und über die Betragsgleichheit der Spannungsdifferenzen zwischen der Innenelektrode (A0) und der Spannungs-Kontrollelektrode (M) sowie zwischen der Außenringelektrode (AI) und der Spannungs-Kontrollelektrode (M) fortlaufend überprüft wird.7. The geoelectric foresight method according to claim 6, since you can see that the measuring current (10) is kept constant by the geoelectrical apparatus (9) and at the same time generates a circular zero potential (0) on a face (2) through automatic control of the shielding current (II) the position and radius of which is kept constantly constant by checking the zero potential (0) on the voltage control electrode (M) and by the equality of the voltage differences between the inner electrode (A0) and the voltage control electrode (M) and between the outer ring electrode (AI) and the voltage control electrode (M) is continuously checked.
8. Geoelektrisches Vorauserkundungsverfahren nach den Ansprüchen 6 und 7, dadu rch g e ke nn z e i ch n e t , daß die Geoelektrikapparatur (9) die Spannung zwischen der Spannungs-Kontrollelektrode (M) und der Spannungselektrode (N) zeitgleich mißt und dessen Änderung sowie die Änderung zugeordneter spezifischer Ge- birgswiderstande anzeigt.8. Geoelectric preliminary investigation method according to claims 6 and 7, dadu rch ge ke nn zei ch net that the geoelectrical apparatus (9) measures the voltage between the voltage control electrode (M) and the voltage electrode (N) at the same time and its change and change assigned specific rock resistance.
9. Geoelektrisches Vorauserkundungsverfahren nach Anspruch 6, da dur ch ge ke nn z e i chne t , daß mehrere Spannungs-Kontrollelektroden (M) in unterschiedlichen Abstanden zu der Innenelektrode (A0) zwischen der Außenringelektrode (AI) und der Innenelektrode (A0) angeordnet werden.9. Geoelectrical pre-exploration method according to claim 6, since by ge ke k nn z e ichne t that a plurality of voltage control electrodes (M) are arranged at different distances from the inner electrode (A0) between the outer ring electrode (AI) and the inner electrode (A0).
10. Geoelektrisches Vorauserkundungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadu rch ge ke nn z e i c h ne t , daß zwischen der Außenringelektrode (AI) und der Innenelektrode (A0) eine Zwischenringelektrode (A2) angeordnet wird, der über die Geoelektrikapparatur (9) mindestens eine gegenpolig geschaltete und in relativ großer Entfernung plazierte Stromelektrode (B2) zugeordnet wird.10. Geoelectric pre-exploration method according to one of claims 1 to 5, so that ge ke n nn drawing ne t that between the outer ring electrode (AI) and the inner electrode (A0) an intermediate ring electrode (A2) is arranged, which via the geoelectrical apparatus (9) at least one current electrode (B2) connected in opposite polarity and placed at a relatively large distance is assigned.
11. Geoelektrisches Vorauserkundungsverfahren nach Anspruch 10, da du r ch ge ke nn z e i chn e t , daß durch die Geoelektrikapparatur (9)11. The geoelectrical pre-exploration method according to claim 10, since you can use the geoelectrical apparatus (9).
- das zwischen der Innenelektrode (AO) und der Stromelektrode (BO ) angelegte Potential (UO) konstant gehalten und gleichzeitig durch automatische Regelung des ersten Schirmstromes (12) das gleiche Potential zwischen der Zwischenringelektrode (A2) und der zugeordneten Stromelektrode (B2) erzeugt wird- The potential (UO) applied between the inner electrode (AO) and the current electrode (BO) is kept constant and at the same time the same potential is generated between the intermediate ring electrode (A2) and the associated current electrode (B2) by automatic control of the first shielding current (12)
- gleichzeitig der Schirmstrom (II) der Außenringelektrode (AI) so geregelt wird, daß das Potential zwischen der Außenringelektrode (AI) und der der zugeordneten Stromelektrode (Bl) kleiner oder gleich dem Püotential zwischen der Zwischenringelektrode (A2) und der zugeordneten Stomelektrode (B2) ist, wobei dieses Verhältnis der beiden Potentiale für eine Vor- auskartierung konstant gehalten wird und dazu dient die Stärke des Meßstroms (10) und dessen Änderung mit wechselnden spezifischen Gebirgswiderständen zu messen und anzuzeigen.- At the same time, the shield current (II) of the outer ring electrode (AI) is regulated so that the potential between the outer ring electrode (AI) and that of the associated current electrode (Bl) is less than or equal to the pure potential between the intermediate ring electrode (A2) and the associated current electrode (B2 ), whereby this ratio of the two potentials is kept constant for pre-mapping and serves to measure and display the strength of the measuring current (10) and its change with changing specific rock resistances.
12. Geoelektrisches Vorauserkundungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da du r ch ge ke nn z e i ch n e t , daß die Geoelektrikapparatur (9) über die Außen¬ ringelektrode (AI) und die Innenelektrode (AO) einen langsam pulsierenden, rechteckförmigen Gleichstrom mit Ein- und Ausschaltzeiten in das Gebirge einspeist, während der Ausschaltzeiten ein Abklingen eines Spannungs- Signals zwischen der Spannungs-Kontrollelektrode (M) und der Spannungselektrode (N) registriert und eine scheinbare Gebirgs-Polarisierbarkeit (P-s) berechnet.12. Geoelectric pre-investigation method according to one of claims 1 to 11, since you r ch ge ke nn zei ch net that the geoelectrical apparatus (9) via the outer ¬ ring electrode (AI) and the inner electrode (AO) with a slowly pulsating, rectangular direct current Feeds on and off times into the mountains, during the off times a voltage subsides Signals between the voltage control electrode (M) and the voltage electrode (N) registered and an apparent mountain polarizability (Ps) calculated.
13. Geoelektrisches Vorauserkundungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadur ch ge ke n n z e i c h n e t , daß die Stromelektroden (BO, Bl, B2 ) sowie die Spannungselektrode (N) in unmittelbarer Nachbarschaft in dem Gebirge angeordnet werden.13. Geoelectric pre-exploration method according to one of claims 1 to 9, so that the current electrodes (BO, Bl, B2) and the voltage electrode (N) are arranged in the immediate vicinity in the mountains.
1 . Meßvorrichtung für eine Tunnelbohr-Vollschnitt- und Teilschnittmaschine im Schildvortrieb oder einen orts- brustzugängigen Schildvortrieb mit einem ein Gebirge kontaktierenden ringförmigen Schild (4) und einem Vortriebswerkzeug (15) sowie einer Geoelektrikapparatur (9), insbesondere zur Durchführung des geoelektrischen1 . Measuring device for a tunnel boring full-cut and partial-cut machine in the shield tunneling or a shield tunnel tunnel accessible with a face, with an annular shield (4) contacting a mountain range and a tunneling tool (15) as well as a geoelectrical apparatus (9), in particular for carrying out the geoelectric
Vorauserkundungsverfahrens nach Anspruch 1, da du r ch g e kenn z e i chne t , daß die Geoelektrikapparatur (9)The preliminary investigation method as claimed in claim 1, since it is known that the geoelectrical apparatus (9)
- zur Einspeisung eines Schirmstromes (II) in das Gebirge mit dem als Außenringelektrode (AI) ausgebildeten Schild (4) und zur Emspeisung eines Meßstromes (10) in das Gebirge mit mindestens einer die Ortsbrust (2) kontaktierenden Innenelektrode (AO) in Verbindung steht, wobei das Schild (4) und die Innenelektrode (AO) elektrisch voneinander isoliert sowie gleichpolig geschaltet sind und- For feeding a shielding current (II) into the mountains with the shield (4) designed as an outer ring electrode (AI) and for feeding a measuring current (10) into the mountains with at least one internal electrode (AO) contacting the face (2) , the shield (4) and the inner electrode (AO) being electrically insulated from one another and connected in the same pole and
- mit mindestens einem als Stromelektrode (BO) ausge¬ bildeten Erdspieß in elektrischer Verbindung steht, der gegenpolig zu dem Schild (4) und der Innenelektrode (AO) geschaltet und in großer Entfernung zu denselben angeordnet ist. - with a out as a current electrode (BO) ¬ formed spike is at least in electrical connection, which is connected with opposite polarity to the shield (4) and the inner electrode (AO) and arranged on the same at a large distance.
15. Meßvorrichtung nach Anspruch 14, da du r ch g e ke nn z e i chne t , daß die Innenelektrode (AO) als Lösewerkzeug (5) oder als Gruppe von Lösewerkzeugen (5) eines Schneidrades (14) oder Bohrkopfes (6) oder als Teils'chnitt-Werkzeugarm oder dergleichen ausgebildet ist .15. Measuring device according to claim 14, since you r ch ge ke nn zei chne t that the inner electrode (AO) as a release tool (5) or as a group of release tools (5) of a cutting wheel (14) or drill head (6) or as part 'Chnitt tool arm or the like is formed.
16. Meßvorrichtung für eine Tunnelbohr-Vollschnittmaschine im Schildvortrieb mit einem ein Gebirge kontaktierenden ringförmigen Schild (4) und einem Vortriebswerkzeug (15) sowie einer Geoelektrikapparatur (9), insbesondere zur Durchführung des geoelektrischen Vorauserkundungsverfahrens nach Anspruch 1, da du r ch ge kenn z e i c h n e t , daß die Geoelektrikapparatur (9)16. Measuring device for a tunnel boring full-cut machine in shield tunneling with an annular shield contacting a mountain range (4) and a tunneling tool (15) and a geoelectrical apparatus (9), in particular for carrying out the geoelectric preliminary investigation method according to claim 1, since you mark r ch ge that the geoelectric equipment (9)
- zur Einspeisung eines Schirmstromes (II) in das Gebirge mit dem als Außenringelektrode (AI) ausgebilde¬ ten Schild (4), zur Einspeisung eines Schirmstromes (12) an der Ortsbrust (2) mit dem umfangsseitig als Zwischenringelektrode (A2) ausgebildeten Schneidrad (14) oder Bohrkopf (6) und zur Einspeisung eines Meßstromes (10) in das Gebirge mit mindestens einer die Ortsbrust (2) kontaktierenden Innenelektrode (AO) in Verbindung steht, wobei das Schild (4), die Zwischen¬ ringelektrode (A2) und die Innenelektrode (AO) elek¬ trisch voneinander isoliert sowie gleichpolig geschaltet sind und- for feeding a shield current (II) in the mountains with as an outer ring electrode (AI) having formed ¬ th plate (4), for supplying a shield current (12) at the face (2) with the peripheral side as the intermediate ring electrode (A2) formed cutter ( 14) or drill head (6) and one (2) contacting the inner electrode (AO) stands for feeding a measuring current (10) in the mountains having at least the working face in connection, wherein the shield (4), the intermediate ¬ ring electrode (A2) and the inner electrode (AO) ¬ elec tric are isolated from each other and connected in the same polarity, and
- mit mindestens einem als Stromelektrode (BO) ausgebildeten Erdspieß in elektrischer Verbindung steht, der gegenpolig zu der Außenringelektrode (AI), der Zwischenringelektrode (A2) und der Innenelektrode (AO) geschaltet und in großer Entfernung zu denselben angeordnet ist. - Is in electrical connection with at least one ground spike designed as a current electrode (BO), which is connected in opposite polarity to the outer ring electrode (AI), the intermediate ring electrode (A2) and the inner electrode (AO) and is arranged at a great distance from the same.
17. Meßvorrichtung für eine Tunnelbohr-Vollschnittmaschine ohne Schild mit einem ein Gebirge kontaktierenden Vortriebswerkzeug (15) sowie einer Geoelektrikapparatur (9), insbesondere zur Durchführung des geoelektrischen17. Measuring device for a tunnel boring full-cut machine without a shield with a tunneling tool contacting a rock (15) and a geoelectric device (9), in particular for carrying out the geoelectric
Voraü'sserkundungsverfahrens nach Anspruch 1, da du r ch g e kenn z e i chne t , daß die Geoelektrikapparatur (9)Preliminary investigation method according to claim 1, since you know that the geoelectrical apparatus (9)
- zur Einspeisung eines Schirmstromes (II) in das Gebirge mit dem eine umfangsseitige Außenringelektrode- For feeding a shielding current (II) into the mountains with a circumferential outer ring electrode
(AI) aufweisenden Schneidrad (14) oder Bohrkopf (6) und zur Einspeisung eines Meßstromes (10) in das Gebirge mit einem als Innenelektrode (AO) ausgebildeten Lösewerkzeug (5) des Vortriebswerkzeuges (15) in Verbindung steht, wobei die Außenringelektrode (AI) und das Lösewerkzeug (5) elektrisch voneinander isoliert sowie gleichpolig geschaltet sind und(AI) having cutting wheel (14) or boring head (6) and for feeding a measuring current (10) into the mountains with an inner electrode (AO) designed as a release tool (5) of the driving tool (15) is connected, the outer ring electrode (AI ) and the release tool (5) are electrically isolated from one another and are connected with the same polarity and
- mit mindestens einem als Stromelektrode (BO) ausgebildeten Erdspieß in elektrischer Verbindung steht, der gegenpolig zu dem Schild (4) und der Innenelektrode (AO) geschaltet und in großer Entfernung zu denselben angeordnet ist.- Is in electrical connection with at least one ground spike designed as a current electrode (BO), which is connected in opposite polarity to the shield (4) and the inner electrode (AO) and is arranged at a great distance from the same.
18. Meßvorrichtung für einen konventionellen Tunnelvortrieb, insbesondere zur Durchführung des geoelektrischen Vorauserkundungsverfahrens nach Anspruch 1, da du r ch ge ke nn z e i chn e t , daß eine Geoelektrikapparatur (9)18. Measuring device for a conventional tunneling, in particular for carrying out the geoelectrical preliminary investigation method according to claim 1, since you r ch ge ke nn z e i chn e t that a geoelectrical apparatus (9)
- zur Einspeisung eines Schirmstromes (II) in das Gebirge mit Bewehrungsmatten und/oder Stahlbögen einer Ausbausicherungsschale (19) als Außenringelektrode- For feeding a shielding current (II) into the mountains with reinforcement mats and / or steel arches an expansion protection shell (19) as an outer ring electrode
(AI) und zur Einspeisung eines Meßstromes (10) in das Gebirge mit mindestens einem als Innenelektrode (A0) ausgebildeten Bohrwerkzeug (17) in Verbindung steht, wobei die Außenringelektrode (AI) und das Bohrwerkzeug (17) gleichpolig geschaltet sind und(AI) and for feeding a measuring current (10) into the mountains with at least one as an internal electrode (A0) trained drilling tool (17) is connected, wherein the outer ring electrode (AI) and the drilling tool (17) are connected to the same pole and
- mit mindestens einem als Stromelektrode (BO) ausgebildeten Erdspieß in elektrischer Verbindung steht, der gegenpolig zu der Außenringelektrode (AI) und der Innenelektrode (AO) geschaltet und in großer Entfernung zu denselben angeordnet ist.- Is in electrical connection with at least one earth electrode designed as a current electrode (BO), which is connected in opposite polarity to the outer ring electrode (AI) and the inner electrode (AO) and is arranged at a great distance from the same.
19. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 18, da du r ch ge ke nn z e i chn e t , daß im Ortsbrustbereich (2) zwischen der Außenringelektrode (AI) und der Innenelektrode (AO) mindestens eine Spannungs-Kontrollelektrode (M) mit über die Geoelektrikapparatur (9) zugeordneter Spannungselektrode (N) angeordnet ist.19. Measuring device according to one of claims 4 to 18, since you r ch ge ke nn zei chn et that in the face area (2) between the outer ring electrode (AI) and the inner electrode (AO) at least one voltage control electrode (M) with over the geoelectrical apparatus (9) associated with the voltage electrode (N) is arranged.
20. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 19, da du r ch ge ke nn z e i chne t , daß der Außenringelektrode (AI) und der Zwischenringelektrode (A2) jeweils eine Gegenpolelektrode (Bl) zugeordnet ist.20. Measuring device according to one of claims 14 to 19, since you r ch ge ke nn z e i chne t that the outer ring electrode (AI) and the intermediate ring electrode (A2) is each assigned a counter-pole electrode (Bl).
21. Meßvorrichtung für einen Hohlraumvortrieb zur Düsenstrahl-Injektion mit einem mit einem Düsenträger (21) verbundenen Bohrgestänge (20), wobei dem Düsenträger21. Measuring device for a cavity propulsion for nozzle jet injection with a drill rod (20) connected to a nozzle carrier (21), the nozzle carrier
(21) zum Austragen eines flüssigen Injektionsgutes in ein Gebirge eine Düse (22) zugeordnet ist, insbesondere zur Durchführung des geoelektrischen Vorauserkundungs- verfahrens nach Anspruch 1, dadurch ge kenn z e i chne t , daß eine Geoelektrikapparatur (9)(21) a nozzle (22) is associated with the discharge of a liquid injection material into a rock, in particular for carrying out the geoelectric preliminary investigation method according to claim 1, characterized in that a geoelectrical apparatus (9)
- zur Einspeisung eines Schirmstromes (II) durch einen Injektionskörper in das Gebirge mit dem eine Außenringelektrode (AI) bildenden Bohrgestänge (20) sowie Düsenträger (21) und zur Einspeisung eines Meßstromes (10) in das Gebirge mit der als Innenelektrode (AO) ausgebildeten Düse (22) in Verbindung steht, wobei die Außenringelektrode (AI) und die Innenelektrode- For feeding a shield current (II) through an injection body into the mountains with the drill string (20) forming an outer ring electrode (AI) and nozzle holder (21) and for feeding a measuring current (10) in the mountains is connected to the nozzle (22) designed as an inner electrode (AO), the outer ring electrode (AI) and the inner electrode
(AO) elektrisch voneinander isoliert sowie gleichpolig» geschaltet sind und - mit mindestens einem als Stromelektrode (BO) ausgebildeten Erdspieß in elektrischer Verbindung steht, der gegenpolig zu der Außenringelektrode (AI) und der Innenelektrode (AO) geschaltet und in relativ großer Entfernung zu denselben angeordnet ist.(AO) are electrically insulated from one another and are connected with the same poles and are in electrical connection with at least one earth spike designed as a current electrode (BO), which is connected in opposite polarity to the outer ring electrode (AI) and the inner electrode (AO) and at a relatively large distance from the same is arranged.
22. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 21, da du r ch ge kenn z e i chne t , daß die Geoelektrikapparatur (9) eine Meß-, eine Leistungs- und eine Regelungseinheit umfaßt.22. Measuring device according to one of claims 14 to 21, since you r ge ge z e i chne t that the geoelectrical apparatus (9) comprises a measuring, a power and a control unit.
23. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 22, da du r ch ge kenn z e i chne t , daß die als Außenelektrode (AI) und/oder Zwischenringelektrode (A2) und/oder Spannungs-Kontrollelektrode (M) und/oder In¬ nenelektrode (AO) dienenden Komponenten zumindest teilweise mit einem Kunststoff ummantelt sind.23. Measuring device according to one of claims 14 to 22, as you r ch ge characterizing zei Chne t that as the external electrode (AI) and / or intermediate ring electrode (A2) and / or tension control electrode (M) and / or in ¬ nenelektrode (AO) serving components are at least partially coated with a plastic.
24. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 23, da du r ch ge ke nn z e i chn e t , daß der Geoelektrikapparatur (9) ein Computer zugeordnet ist. 24. Measuring device according to one of claims 14 to 23, since you r ch ge ke nn z e i chn e t that the geoelectrical apparatus (9) is associated with a computer.
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