专利名称：盾构法施工中超前地质预报震源信号发射激震装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种信号识别技术，具体地说是一种盾构法隧道施工中超前地质预报震源信号发射激振装置及方法。
背景技术：
我国水利水电、交通领域中有大量隧道工程，隧道工程地质灾害是制约隧道施工的关键因素，往往由于隧道前方地质情况不明，经常出现无法预料的地质灾害，如突水、突泥、坍塌、岩爆和有害气体等。灾害一旦发生，轻则冲毁机具，淹没隧道，正常施工被迫中断；重则造成重大人员伤亡，产生巨大的经济损失，甚至有些地下工程会因此被迫停建或改线。盾构隧道掘进机，简称盾构机。是一种隧道掘进的专用工程机械，现代盾构掘进机集光、机、电、液、传感、信息技术于一体，具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能，涉及地质、土木、机械、力学、液压、电气、控制、测量等多门学科技术，而且要按照不同的地质进行“量体裁衣”式的设计制造，可靠性要求极高。盾构掘进机已广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程。用盾构机进行隧洞施工具有自动化程度高、节省人力、施工速度快、一次成洞、不受气候影响、开挖时可控制地面沉降、减少对地面建筑物的影响和在水下开挖时不影响水面交通等特点，在隧洞线较长、埋深较大的情况下，用盾构机施工更为经济合理。目前，国内使用盾构机的工程越来越多，但是在使用盾构机掘进时，对于掌子面前方的地质情况无法及时预测，更没有专门为盾构方法研发的震源信号发射激振装置，存在着重大的安全隐患。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种结构简单、操作方便的盾构法施工中超前地质预报震源信号发射激震装置及方法，配合盾构检波器便可以采集到前方岩体信息，从而预报前方围岩情况。为实现上述目的，本发明采用下述技术方案一种盾构法施工中超前地质预报震源信号发射激震装置，包括一端开口的筒体，筒体开口端上设置震源激发端，震源激发端上通过第一弹性件连接设置于筒体中的激振杆装置，激振杆装置通过第二弹性件连接穿过筒体端盖的拉杆。所述筒体内侧壁上设有卡槽，端盖上设有供拉杆穿过的孔。所述震源激发端的与筒体开口相对端上设有震动传递头。所述第一弹性件为聚力弹簧，聚力弹簧一端连接在震源激发端上，另一端连接在激振杆装置上。所述激振杆装置呈Y字形，Y字形的分叉端为卡嵌头，卡嵌头的两端与筒体内侧壁上的卡槽相对应，卡嵌头的两支臂通过聚力弹簧与震源激发端相连；卡嵌头通过过渡节与激振杆相连，激振杆与震源激发端上的震动传递头相对应。所述第二弹性件为调节弹簧，调节弹簧一端连接在卡嵌头的支臂上，另一端连接在拉杆上。 所述拉杆呈“士”字形，拉杆一端位于筒体内，该端通过连接螺丝连接调节弹簧，另一端位于筒体端盖外部。本发明中的卡嵌头具有一定的弹性，可以保证在调节弹簧的拉力下使其脱离筒体内侧壁的卡槽，通过又保证在聚力弹簧的拉力下变形不大。盾构法隧道施工中超前地质预报震源信号发射激振装置的使用方法，将该装置的震源激发端紧靠在岩体上，拉动拉杆，带动调节弹簧伸长，同时卡嵌头向筒体内侧产生位移，并脱离卡槽，继续拉动拉杆,激振杆会随着拉杆方向产生位移,聚力弹簧随之拉伸并储存变形能量，当拉至筒体内的拉杆上的卡节与端盖相接处时松开拉杆，聚力弹簧变形能释放，将激振杆拉向震动传递头，并与震动传递头相撞产生碰撞，此时震源激发端产生震动波
并传向前方岩体内。本发明的有益效果是，本发明中震源激发端位于信号发射激振装置的顶部，震动传递头与震源激发端相连，用来传递震动信号，激振杆通过过渡节与卡嵌头连接，过渡节与拉杆之间设有调节弹簧和连接螺丝，用来调节卡嵌头的伸缩状态，震源激发端通过聚力弹簧与卡嵌头相连，筒体上设有卡槽，用于固定激振杆。本发明配合盾构检波器便可以采集到前方岩体信息，从而预报前方围岩情况。发明具结构简单、操作方便的优点。
图I是本发明结构示意图；图2是震源信号发射激振装置待激发状态图；其中I.震源激发端，2.震动传递头，3.激振杆，4.聚力弹簧，5.卡槽，6.卡嵌头，
7.连接螺丝，8.调节弹簧，9.过渡节，10.拉杆，11.筒体，12.卡节，13.端盖。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。如图I所示，盾构法施工中超前地质预报震源信号发射激震装置，包括震源激发端I、震动传递头2、激振杆3、聚力弹簧4、卡槽5、卡嵌头6、连接螺丝7、调节弹簧8、过渡节
9、拉杆10、筒体11、端盖12和卡节13，震源激发端I位于信号发射激振装置的顶部，震动传递头2与震源激发端I相连，用来传递震动信号，激振杆3通过过渡节9与卡嵌头6连接，过渡节9与拉杆10之间设有调节弹簧8和连接螺丝7，用来调节卡嵌头6的伸缩状态，震源激发端I通过聚力弹簧4与卡嵌头6相连，筒体11上设有卡槽5，用于固定激振杆3。震源信号发射激振装置使用时，将该装置的震源激发端I紧靠在岩体上，拉动拉杆10，带动调节弹簧8伸长，同时卡嵌头6向筒体11内侧产生位移，并脱离卡槽5，继续拉动拉杆10，激振杆3会随着拉杆10方向产生位移，聚力弹簧4随之拉伸并储存变形能量，当拉至卡节12与端盖12相接处时松开拉杆10，聚力弹簧4变形能释放，将激振杆3拉向震动传递头2，并与震动传递头2相撞产生碰撞，此时震源激发端I产生震动波并传向前方岩体内。图2为震源信号发射激振装置待激发状态图，此时卡节13与端盖12相接处，拉缸10处于待释放状态，聚力弹簧4上储存了大量变形能量，释放拉杆10便可以使激振杆3与震动传递头2相碰,从而产生需要的震动波。
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。
权利要求
1.一种盾构法施工中超前地质预报震源信号发射激震装置，其特征是，包括一端开口的筒体，筒体开口端上设置震源激发端，震源激发端上通过第一弹性件连接设置于筒体中的激振杆装置，激振杆装置通过第二弹性件连接穿过筒体端盖的拉杆。
2.如权利要求I所述的装置，其特征是，所述筒体内侧壁上设有卡槽，端盖上设有供拉杆穿过的孔。
3.如权利要求2所述的装置，其特征是，所述震源激发端的与筒体开口相对端上设有震动传递头。
4.如权利要求3所述的装置，其特征是，所述第一弹性件为聚力弹簧，聚力弹簧一端连接在震源激发端上，另一端连接在激振杆装置上。
5.如权利要求4所述的装置，其特征是，所述激振杆装置呈Y字形，Y字形的分叉端为卡嵌头，卡嵌头的两端与筒体内侧壁上的卡槽相对应，卡嵌头的两支臂通过聚力弹簧与震源激发端相连；卡嵌头通过过渡节与激振杆相连，激振杆与震源激发端上的震动传递头相对应。
6.如权利要求5所述的装置，其特征是，所述第二弹性件为调节弹簧，调节弹簧一端连接在卡嵌头的支臂上，另一端连接在拉杆上。
7.如权利要求6所述的装置，其特征是，所述拉杆呈“士”字形，拉杆一端位于筒体内，该端通过连接螺丝连接调节弹簧，另一端位于筒体端盖外部。
8.—种权利要求1-7中任一项所述装置的使用方法，其特征是，将该装置的震源激发端紧靠在岩体上，拉动拉杆，带动调节弹簧伸长，同时卡嵌头向筒体内侧产生位移，并脱离卡槽，继续拉动拉杆，激振杆会随着拉杆方向产生位移，聚力弹簧随之拉伸并储存变形能量，当拉至筒体内的拉杆上的卡节与端盖相接处时松开拉杆，聚力弹簧变形能释放，将激振杆拉向震动传递头，并与震动传递头相撞产生碰撞，此时震源激发端产生震动波并传向前方岩体内。
全文摘要
本发明公开了一种盾构法施工中超前地质预报震源信号发射激震装置，包括一端开口的筒体，筒体开口端上设置震源激发端，震源激发端上通过第一弹性件连接设置于筒体中的激振杆装置，激振杆装置通过第二弹性件连接穿过筒体端盖的拉杆。同时本发明还公开了装置的使用方法。使用时，拉动拉杆，带动调节弹簧伸长，同时卡嵌头向筒体内侧产生位移，并脱离卡槽，继续拉动拉杆，激振杆会随着拉杆方向产生位移，聚力弹簧随之拉伸并储存变形能量，当拉至卡节与端盖相接处时松开拉杆，聚力弹簧变形能释放，将激振杆拉向震动传递头，与震动传递头相撞产生碰撞，此时震源激发端产生震动波并传向前方岩体内。本发明具有操作方便、结构简单的优点。
文档编号B06B1/14GK102641837SQ20121014981
公开日2012年8月22日 申请日期2012年5月8日 优先权日2012年5月8日
发明者孙怀凤, 张庆松, 徐咸辉, 李术才, 李树忱, 田昊, 苏茂鑫, 薛翊国, 邱道宏 申请人:山东大学