一种弹性波超前地质预报探头孔内耦合装置的制作方法

1.本实用新型涉及弹性波超前地质预报探头，特别是涉及一种弹性波超前地质预报探头孔内耦合装置。


背景技术：

2.隧道在开挖过程中，掌子面前方存在许多影响安全和生产的地质风险，比如未查明的断层带，富水带，岩溶带，破碎带等。隧道弹性波超前地质预报具有探测距离长，探测效果明显等优点。其原理是在隧道中以炸药或锤击作为震源激发岩体弹性波，弹性波在岩体中以球面形式向掌子面前方传播，遇到岩石物理界面（波阻抗差异界面）时，弹性波会发生反射、折射、透射等物理现象。通过数据采集探头接收反射波，并提取其信息来判断掌子面前方是否具有危害隧道开挖安全和影响生产效率的岩体。
3.地质超前预报中，直径45mm的检波器探头需要放置在孔径50mm，深度2m的钻孔中，这就要求检波器与孔壁岩体紧密接触，以保证高质量接受地震波。目前预报中常用的耦合方式有两种，一种是采用耦合剂使检波器直接与钻孔壁耦合，另一种是通过套管耦合，即先在钻孔中固定一根金属套管，然后将检波器与套管内壁耦合。但在实际过程中，有的工地不具备50mm的钻头，有的工地因为围岩软弱等原因，不能提供理想的50mm的钻孔。第一种直接耦合会出现黄油耦合剂装填密实度不足以及投送位置不准确的缺陷，第二种采用套管耦合，往往套管与钻孔固定差，套管多为一次性使用，成本费用很高。所以探头与孔壁耦合效果不好，导致不能准确采集数据，使得检测准确度变差。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于解决目前可地质预报过程中常见的探头不能在孔内紧密耦合的情况，数据采集准确度不高的问题。
5.本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：
6.一种弹性波超前地质预报探头孔内耦合装置，包括检波器探头、套管、伸缩装置，所述检波器探头放置在所述套管内，所述套管外壁沿轴线方向上设置有对称的两排挡块；所述伸缩装置包括第一圆环、第二圆环和两片弯曲片，两片所述弯曲片对称设置在第一圆环和第二圆环之间，所述第一圆环和第二圆环内径与套管外径相同，所述第一圆环和第二圆环上都开有对称的两个卡槽，所述卡槽与挡块相适配；所述伸缩装置通过第一圆环、第二圆环、挡块、卡槽滑动连接在套管外部。
7.通过上述技术方案，检波器探头放在套管内与套管内壁耦合，所述伸缩装置通过第一圆环、第二圆环、挡块、卡槽滑动连接在套管外部，通过挤压伸缩装置的弯曲片可以使得弯曲片向外凸出，控制弯曲片的开合，使得弯曲片卡在钻孔内壁，使得耦合装置与钻孔紧密贴合；将弯曲片还原，可方便耦合装置伸入或取出。
8.进一步地，所述套管顶端一侧沿挡块中心线上设置有第一推拉杆，所述第一推拉杆可以在卡槽内滑动，所述第一圆环外侧与卡槽呈90
°
位置设置有第二推拉杆。
9.通过上述技术方案，套管顶端一侧沿挡块中心线上设置有第一推拉杆，伸缩装置可以通过卡槽穿过第一推拉杆和挡块在套管外滑动，通过设置的第一推拉杆和第二推拉杆可以将套筒及伸缩转置伸入钻孔或者从钻孔内取出，方便检波器探头放置在孔内合适位置，以获取更加精确的数据。
10.进一步地，所述第二推拉杆用于带动伸缩装置绕套管旋转以及推动第一圆环在轴向上推挤弯曲片；所述第一推拉杆用于带动套管在伸缩装置内旋转。
11.通过上述技术方案，当伸缩装置的卡槽与套管上的挡块方向一致时，伸缩装置可以滑入套管，通过转动第二推拉杆，使得卡槽与挡块方向不一致时，伸缩转置在套管上不能滑动，通过第一推拉杆将耦合装置整体推入钻孔深处。当耦合装置处于钻孔深处后，转动第二推拉杆使得卡槽与挡块方向一致，通过拉住第一推拉杆，推动第二推拉杆向内，使得伸缩装置向孔内方向挤压，使得弯曲片凸起与钻孔内壁顶紧。当弯曲片凸出到一定位置后，转动第二推拉杆使得卡槽与挡块方向不一致，将第一圆环固定在两个挡块之间，使得伸缩装置在钻孔内壁固定，达到耦合装置在钻孔内紧密贴合的效果。
12.进一步地，所述弯曲片表面为弧形，中间为弯曲部，挤压时弯曲片弯折。
13.通过上述技术方案，弯曲片表面为弧形可以更好的贴合圆柱状的套管外壁，通过第二推拉杆推动第二圆环移动，使得第二圆环挤压弯曲片，达到弯曲片凸起的效果，可以通过推拉第二推拉杆控制弯曲片的开合程度。
14.进一步地，所述第一圆环和第二圆环的壁厚小于相邻两个挡块之间的距离。
15.通过上述技术方案，所述第一圆环和第二圆环的壁厚小于相邻两个挡块之间的距离，可以使得第一圆环可以固定在两个挡块之间，起到将伸缩装置固定在某两个挡块之间的作用，达到控制弯曲片开合大小的目的。
16.进一步地，所述套管底部设置有挡环。
17.通过上述技术方案，套管底部设置的挡环，可以让第二圆环固定在挡块和第二圆环之间，当推动第二推拉杆向钻孔内运动时，第二圆环抵在挡环上，拉住第一推拉杆，推动第二推拉杆，就可以控制弯曲片的开合度。
18.本实用新型的有益效果是：
19.1）弹性波超前地质预报过程中探头可以在孔内紧密耦合，提高数据采集准确度。检波器探头放在套管内与套管内壁耦合，所述伸缩装置通过第一圆环、第二圆环、挡块、卡槽在套管外滑动连接，通过挤压伸缩装置的弯曲片可以使得弯曲片向外凸出，控制弯曲片的开合，使得弯曲片卡在钻孔内壁，使得耦合装置与钻孔紧密贴合；将弯曲片还原，可方便耦合装置伸入或取出。
20.2）根据现场钻孔的孔径变化，调整开合程度，以实现良好的耦合效果。通过第二推拉杆推动第二圆环移动，使得第二圆环挤压弯曲片，达到弯曲片凸起的效果，可以通过推拉第二推杆控制弯曲片的开合程度，根据现场孔径变化以实现更好的耦合效果。
21.3）套筒、伸缩装置结构简单，操作方便，可以重复使用，节约成本。通过推动第一推来杆将耦合装置伸入孔内，通过转动第二推拉杆控制伸缩装置与套管的滑动情况，通过推动第二推拉杆控制弯曲片的开合程度。
附图说明
22.图1为本实用新型弹性波超前地质预报探头孔内耦合装置的示意图；
23.图2为本实用新型弹性波超前地质预报探头孔内耦合装置的平面图；
24.图3为本实用新型伸缩装置的示意图；
25.图4为本实用新型套管的平面图；
26.图5为本实用新型伸检波器探头的平面图；
27.图中，1-检波器探头、2-伸缩装置、3-套管、4-第一推拉杆、5-第二推拉杆、6-挡块、7-卡槽、8-第一圆环、9-弯曲片、10-第二圆环、11-挡环。
具体实施方式
28.下面将结合实施例，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
29.参阅图1-图5，本实用新型提供一种技术方案：
30.如图1-图5所示，一种弹性波超前地质预报探头孔内耦合装置，包括检波器探头1、套管3、伸缩装置2，所述检波器探头1放置在所述套管3内，所述套管3外壁沿轴线方向上设置有对称的两排挡块6；所述伸缩装置2包括第一圆环8、第二圆环10和两片规格相同的弯曲片9，两片所述弯曲片9对称设置在第一圆环8和第二圆环10之间，所述第一圆环8和第二圆环10内径与套管3外径相同，所述第一圆环8和第二圆环10上都开有对称的两个卡槽7，所述卡槽7与挡块6相适配；所述伸缩装置2通过第一圆环8、第二圆环10、挡块6、卡槽7滑动连接在套管3外部。
31.通过上述技术方案，检波器探头放在套管内与套管内壁耦合，所述伸缩装置通过第一圆环、第二圆环、挡块、卡槽在套管外滑动连接，通过挤压伸缩装置的弯曲片可以使得弯曲片向外凸出，控制弯曲片的开合，使得弯曲片卡在钻孔内壁，使得耦合装置与钻孔紧密贴合；将弯曲片还原，可方便耦合装置伸入或取出。
32.进一步地，所述套管3顶端一侧沿挡块中心线上设置有第一推拉杆4，所述第一推拉杆4可以在卡槽7内滑动，所述第一圆环8外侧与卡槽7呈90
°
位置设置有第二推拉杆5。
33.通过上述技术方案，套管顶端一侧沿挡块中心线上设置有第一推拉杆，伸缩装置可以通过卡槽穿过第一推拉杆和挡块在套管外滑动，通过设置的第一推拉杆和第二推拉杆可以将套筒及伸缩转置伸入钻孔或者从钻孔内取出，方便检波器探头放置在孔内合适位置，以获取更加精确的数据。
34.进一步地，所述第二推拉杆5用于带动伸缩装置2绕套管3旋转以及推动第一圆环8在轴向上推挤弯曲片9；所述第一推拉杆4用于带动套管3在伸缩装置2内旋转。
35.通过上述技术方案，当伸缩装置的卡槽与套管上的挡块方向一致时，伸缩装置可以滑入套管，通过转动第二推拉杆，使得卡槽与挡块方向不一致时，伸缩转置在套管上不能滑动，然后通过第一推拉杆将耦合装置整体推入钻孔深处。当耦合装置处于钻孔深处后，转动第二推拉杆使得卡槽与挡块方向一致，通过拉住第一推拉杆，推动第二推拉杆向内，使得伸缩装置向孔内方向挤压，使得弯曲片凸起与钻孔内壁顶紧。当弯曲片凸出到一定位置后，
转动第二推拉杆使得卡槽与挡块方向不一致，将第一圆环固定在两个挡块之间，使得伸缩装置在钻孔内壁固定，达到耦合装置在钻孔内紧密贴合的效果。
36.进一步地，所述弯曲片9表面为弧形，中间为弯曲部，挤压时弯曲片9弯折。
37.通过上述技术方案，弯曲片表面为弧形可以更好的贴合圆柱状的套管外壁，通过第二推拉杆推动第二圆环移动，使得第二圆环挤压弯曲片，达到弯曲片凸起的效果，可以通过推拉第二推拉杆控制弯曲片的开合程度。
38.进一步地，所述第一圆环8和第二圆环10的壁厚小于相邻两个挡块6之间的距离。
39.通过上述技术方案，所述第一圆环和第二圆环的壁厚小于相邻两个挡块之间的距离，可以使得第一圆环可以固定在两个挡块之间，起到将伸缩装置固定在某两个挡块之间的作用，达到控制弯曲片开合大小的目的。
40.进一步地，所述套管3底部设置有挡环11。
41.通过上述技术方案，套管底部设置的挡环，可以让第二圆环固定在挡块和第二圆环之间，当推动第二推拉杆向钻孔内运动时，第二圆环抵在挡环上，拉住第一推拉杆，推动第二推拉杆，就可以控制弯曲片的开合度。
42.作为优选地，第一推拉杆和第二推拉杆根据现场实际情况选择长度，第一推拉杆和挡块可以通过螺钉连接，第二推拉杆和第一圆环可以通过螺钉连接。
43.实际操作过程中，先将伸缩装置的卡槽对准套筒的第一推拉杆和挡块，将伸缩装置滑入套筒，当第二圆环与挡环接触后，通过转动第二推拉杆旋转伸缩装置使得卡槽和挡块方向不一致时，使得伸缩装置固定在挡块间；将检波器探头放入套管内，通过第一推拉杆将耦合装置推入钻孔内。检波器探头伸入到合适位置后，通过转动第二推拉杆将卡槽和挡块方向一致，拉住第一推拉杆，推动第二推拉杆向内，使得伸缩装置向孔内方向挤压，使得弯曲片凸起与钻孔内壁顶紧。当弯曲片凸出到一定位置后，转动第二推拉杆使得卡槽与挡块方向不一致，将第一圆环固定在两个挡块之间，使得伸缩装置在钻孔内壁固定，达到耦合装置在钻孔内紧密贴合的效果。数据采集完成后，转动第二推拉杆使弯曲片还原，拉动第一推拉杆将耦合装置取出。
44.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围。