[发明专利]基于交替供电及全断面隧道掘进机的地质超前探测方法

摘要

本发明公开了一种基于交替电流及全断面隧道掘进机的地质超前探测方法，其包括以下步骤：(1)提供一个地质超前探测系统，所述地质超前探测系统包括位于隧道内的隧道掘进机、恒流源、程控继电器及光纤电流传感器，所述隧道掘进机包括护盾、刀盘及连接所述护盾及所述刀盘的主驱动轴承；(2)以预定周期切换所述恒流源的电流施加位置，以使所述恒流源交替供电给所述护盾及所述刀盘，同时测量对应的电压(3)根据基尔霍夫电流定律及电压与电流的关系计算出所述隧道掘进机的侧向地质体及前方地质体的视电阻率，进而分别分析所述侧向地质体及所述前方地质体的地质状况。

主权项

一种基于交替供电及全断面隧道掘进机的地质超前探测方法，其包括以下步骤：(1)提供一个地质超前探测系统，所述地质超前探测系统包括位于隧道内的隧道掘进机、恒流源、程控继电器及光纤电流传感器，所述隧道掘进机包括护盾、刀盘及连接所述护盾及所述刀盘的主驱动轴承；所述光纤电流传感器缠绕在所述主驱动轴承上，其测量结果以电压形式显示；所述恒流源连接于所述程控继电器，其通过所述程控继电器分为两路电流以分别为所述护盾及所述刀盘供电；(2)所述程控继电器以预定周期切换所述恒流源的电流施加位置，以使所述两路电流交替供电，即所述护盾及所述刀盘被交替供电；所述光纤电流传感器分别测量所述护盾对地的电压U及所述刀盘对地的电压U’；(3)根据基尔霍夫电流定律推导得出公式(a)，并根据公式(a)计算出流经所述护盾的电流I₁及流经所述刀盘的电流I₂；同时，根据电压与电流的关系计算出所述隧道掘进机的侧向地质体及前方地质体的视电阻率，进而分别分析所述侧向地质体及所述前方地质体的地质状况，其中在此过程中，所述护盾对地的电压U除以流经所述护盾的电流I₁即得到所述侧向地质体的视电阻率，所述刀盘对地的电压U’除以流经所述刀盘的电流I₂即得到所述前方地质体的视电阻率；$\left\{\begin{array}{c}{I}_1=\frac{U^{\′}I}{U+U^{\′}}\\ I_2=\frac{UI}{U+U^{\′}}\end{array}\right.---\left(a\right)$式中，I为已知的所述恒流源的总输入电流。