一种隧道工程地质雷达探测辅助装置及工作方法与流程

本发明涉及一种隧道工程地质雷达探测辅助装置及工作方法。

背景技术：

近年来，在交通、水电、矿山等领域，隧道施工中面临的地质条件极为复杂，往往遭遇突水突泥、塌方等重大地质灾害。目前，在山岭修建公路、铁路，为缩短里程，改善线形及环境保护，常常需要开挖隧道。在隧道施工过程中，由于前方地质情况不明，常遇到不良的地质条件，如破碎带、断层、溶洞、暗河等。探测不明盲目开挖可能会造成严重的工程事故，如塌方、泥石流和大涌水等毁灭性的地质灾害，不仅影响隧道的掘进速度，甚至造成严重的人员伤亡与经济损失。因此，需要了解隧道穿过地段的地质条件。在隧道施工前，工程地质勘查若能准确地掌子面前方岩性结构的变化，如预报掘进前方是否有断层、破碎带、溶洞等不良地质构造，根据探测到的构造的几何形态如何，规模的大小，掌握这些地质构造情况，可及时合理地安排掘进速度、修正施工方案、安排防护措施。因此，在隧道施工期间实施超前地质预报对探明掌子面前方的复杂地质情况、预防灾害发生具有重要作用。

由于受到隧道观测空间狭小、环境干扰强烈，以及自身分辨率与识别精度低等因素的影响，现有超前地质预报方法(如：地震反射法)对较小规模的地质体定位和识别效果很差，操作复杂笨重，无法满足工程需求。地质雷达是利用电磁波在不同介质中产生的透射、反射的特性进行预报工作的，在进行超前预报时，但是由于受干扰因素较多，往往造成假的异常，形成误判。

技术实现要素：

本发明为了解决上述问题，提出了一种隧道工程地质雷达探测辅助装置及工作方法，本发明能够解决以往雷达无法探测人工抬举操作笨重、探测过程间断或不连续、探测测线方向单一等问题，既能节省了人力，又提高了操作效率及稳定性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种隧道工程地质雷达探测辅助装置，包括移动机构、驱动机构、支撑杆、滑轮、绳索、固定件和雷达天线，其中：

所述移动机构包括两个并排设置的移动底座，两个移动底座之间通过螺纹杆连接，所述移动底座上均设置有支撑杆，所述支撑杆上活动设置有固定件，所述固定件上方设置有滑轮，不同的固定件之间通过绳索连接，所述绳索上设置有雷达天线，所述驱动机构驱动雷达天线沿绳索进行水平或倾斜移动探测。

作为进一步限定，所述移动底座上设置有螺纹孔，与所述螺纹杆相适配，所述螺纹孔两侧设置有螺栓孔，以固定支撑杆。

作为进一步限定，所述螺纹杆的长度可调节，具有多节，每节通过套栓进行连接，其总长度根据实际需要进行连接。

作为进一步限定，所述移动底座上固定驱动机构。

作为进一步限定，所述螺纹杆与支撑杆之间设置有斜方管，且所述螺纹杆上预留有螺栓孔，以固定所述斜方管。

作为进一步限定，所述绳索包括承重绳和平衡绳，所述承重绳设置于所述滑轮上，所述平衡绳设置于所述固定件上。

作为进一步限定，所述承重绳的两端通过滑轮连接驱动机构，并通过控制驱动机构的速度，控制雷达天线的移动速度。

作为进一步限定，所述支撑杆上设置有滑槽，所述滑轮通过滑槽上下移动，利用固定螺栓进行固定，以调节雷达天线的操作高度。

基于上述装置的工作方法，根据现场探测掌子面宽度，将螺纹杆之间利用套栓连接，组装于移动底座上；将支撑杆固定于移动底座上，根据探测设计方案设置滑轮及悬挂柱高度，通过支撑杆进行竖向高度调节；将承重绳上的滑轮用固定螺栓固定，将平衡绳挂于固定件，雷达天线悬挂于承重绳上，控制雷达天线进行水平或倾斜移动探测。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明结构简单、轻便，易于快速拼装，稳定性较好，利用底座车移动方便，利用速度控制系统实现精准移动控制，能满足不同宽度、不同高度和角度测线探测操作要求，实现快速高效地质雷达探测。同时，克服以往人工抬举雷达天线的操作困难性，以及探测过程间断或不连续、探测测线方向单一等问题，适用于任意开挖掌子面的各种现场工程地质情况。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为整体示意图；

图2移动底座车示意图；

图3移动底座车侧面示意图；

图4(a)和图4(b)为支撑杆示意图；

图5为螺纹杆示意图；

图6为斜方管示意图；

图7为倾斜探测示意图；

其中，(1)移动底座车、(2)电动机、(3)速度控制系统、(4)支撑杆、(5)滑槽、(6)螺纹杆、(7)套栓、(8)斜方管、(9)承重绳、(10)平衡绳、(11)滑轮、(12)悬挂柱、(13)固定螺栓、(14)挂钩、(15)雷达天线。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本发明中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。

本发明中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，一种隧道工程超前地质预报中地质雷达探测装置，包括两个移动底座车(1)，移动底座车(1)上设置有支撑杆(4)，移动底座车(1)利用前后双轮移动，其中间开有螺纹孔，孔尺寸同螺纹杆；螺纹孔两侧留有螺栓孔，用于固定支撑杆(4)，上方放置电动机，并与速度控制系统(3)相连。电动机(2)位于底座车上，两侧各一个，连接承重绳(9)，通过速度控制系统(3)精准调节转速，实现多种速度下匀速稳定转动。

如图4(a)、图4(b)所示，支撑杆(4)下部预制两片夹板，夹板上预留螺纹杆直径宽度缺口，便于螺纹杆固定；缺口两侧留有和底座相同位置尺寸大小螺栓孔，可通过螺栓固定于底座上，其中部两侧留有螺栓孔，用于固定斜方管(8)，支撑杆(4)上部留有滑槽(5)，滑轮(11)可通过滑槽(5)上下移动，利用固定螺栓进行固定，调节雷达天线(15)操作高度。

如图5所示，螺纹杆(6)每截杆长度为1m，通过套栓(7)进行连接，其总长度根据实际需要进行连接，不局限于图中尺寸，连接好的螺纹杆与两端底座相连；与底座相连的首根螺纹管其远离底座一端两侧同样留有螺栓孔，用于固定斜方管(8)。

如图6所示，斜方管(8)，两端预制夹板，夹板制有螺栓孔，通过螺栓螺母分别固定于螺纹杆(6)、支撑杆(4)。

承重绳(9)利用挂钩(14)悬挂雷达天线(15)，两端绕过滑轮(11)连接电动机，通过速度控制系统和两侧电动机(2)双向控制天线移动。平衡绳位于承重绳下方，穿过天线下方挂钩，两端通过套栓挂于支撑杆(4)上。

雷达天线(15)，挂于承重绳和平衡绳上，速度控制系统通过电动机(2)控制承重绳上悬挂的雷达天线(15)进行匀速移动。

首先拼装底座。根据现场探测掌子面宽度设定探测测线长度，将移动底座车平稳放置于测线两端；将螺纹杆(6)利用套栓连接，如图5所示，通过底座上螺栓孔组装于移动底座车(1)上。

然后安装支撑装置。将支撑杆利用螺栓螺母固定于底座车上，并利用斜方管连接支撑杆和螺纹杆，对支撑杆进行固定。根据探测设计方案设置滑轮及悬挂柱高度，通过支撑杆上滑槽进行竖向高度调节。如图3、图4所示

固定承重部分。将承重绳上的滑轮用固定螺栓固定，将平衡绳(10)挂于悬挂柱，悬挂柱利用固定螺栓固定，将承重绳(9)缠绕在电动机(2)上并固定使绷紧；雷达天线(15)上部通过承重绳上挂钩悬挂于承重绳上，下部利用平衡绳使其保持竖直状态，便于贴合探测岩体表面。若测线水平，则两侧支撑杆上滑轮及悬挂柱处于同一水平位置；若侧向倾斜，则可调节两侧支撑杆(4)上的滑轮及悬挂柱高度不同，并根据设计倾斜角度灵活控制；承重绳(9)与平衡绳(10)始终保持相互平行，如图7所示。

最后设置移动速度。利用速度控制系统设置好需要的合适移动速度，控制电动机带动雷达天线(15)进行水平或倾斜移动探测，如果雷达天线(15)与探测岩体表面贴合不紧或二者发生了脱离，可移动底座车进行调整；雷达设备其他部件置于控制系统一侧。

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

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。