可用于tbm動態(tài)自適應(yīng)固體不極化電極的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電場信息測量領(lǐng)域，尤其涉及可用于TBM動態(tài)自適應(yīng)固體不極化電極。
【背景技術(shù)】
[0002]電極是一種用于電場信息測量接收的重要組成部分，廣泛應(yīng)用于地震前兆觀測、地球物理電法勘探、工程勘探、石油勘探以及大地地磁測探等領(lǐng)域。其中對于隧道激發(fā)極化超前探測而言電極采集激電信號是隧道激發(fā)極化探測系統(tǒng)的重要組成，對于隧道防災(zāi)減災(zāi)具有重要意義。
[0003]在激發(fā)極化信號采集的過程中，采用銅電極、鉛電極等普通金屬電極作為測量電極，由于其自身易極化，造成測量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。不極化電極具有測量電位差小，測量精度高的特點(diǎn)，因此，隧道激發(fā)極化探測采用不極化電極。例如:Ag/Agcl參比電極，飽和硫酸銅溶液電極等。以上不極化電極采用人工打孔安裝，并采用耦合劑保證良好接觸，在地面探測以及鉆爆法探測環(huán)境中取得了較好的效果，然而對于TBM隧道而言，施工過程要求自動化，快速化，機(jī)械化。普通的不極化電極需要人工安裝打孔，而不適用于TBM隧道施工，因此研制一種運(yùn)用于TBM激發(fā)極化探測用不極化電極顯得尤為重要。在TBM施工隧道中不極化電極采用接觸式測量的測試方式，具有快捷可實(shí)現(xiàn)自動化的特點(diǎn)，使不極化電極用于TBM施工隧道成為一種可能，而對于TBM的施工環(huán)境及工程探測要求，目前運(yùn)用于TBM激發(fā)極化用的不極化電極存在以下問題:
[0004](I)TBM刀盤切削的掌子面凹凸不平，接觸式電極不能夠適應(yīng)掌子面的凹凸不平，不能實(shí)現(xiàn)良好的接觸，接地電阻大。
[0005](2)傳統(tǒng)的電極需人工安裝與移除，TBM施工電極的自動化程度低，效率低，勞動強(qiáng)度大。
[0006](3) TBM上電極的使用壽命短，后期維護(hù)成本高。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]本實(shí)用新型的目的就是為了解決上述問題，提供了一種可用于TBM動態(tài)自適應(yīng)固體不極化電極，實(shí)現(xiàn)了接觸式的測量，并具有機(jī)械自動化控制安裝與移除的特點(diǎn)，同時滿足測量電極極差小及測量精度高，適應(yīng)掌子面的凹凸不平的復(fù)雜條件，滿足TBM施工自動化、機(jī)械化的要求。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0009]可用于TBM動態(tài)自適應(yīng)固體不極化電極，包括不極化電極；所述不極化電極外壁與伸縮聯(lián)動裝置的一端固定連接，伸縮聯(lián)動裝置伸縮運(yùn)動帶動不極化電極運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)不極化電極的安裝與移除，不極化電極內(nèi)部密封套裝有推壓裝置，能夠沿不極化電極內(nèi)部移動，通過推壓裝置的推壓使得粘稠狀電解質(zhì)適應(yīng)掌子面的凹凸不平的復(fù)雜條件，實(shí)現(xiàn)電解質(zhì)與掌子面的良好接觸。
[0010]所述不極化電極包括PVC管；所述PVC管外壁與伸縮聯(lián)動裝置固定連接，內(nèi)部密封套裝有推壓裝置，所述PVC管一端安裝有錐形橡膠管套，PVC管及錐形橡膠管套形成的空腔為電解質(zhì)槽，所述電解質(zhì)槽內(nèi)填充有電解質(zhì)和速凝劑；PVC管內(nèi)壁上固定設(shè)有環(huán)形鉛板，環(huán)形鉛板固定在距離安裝錐形管套的PVC管一端的3cm處內(nèi)壁上，環(huán)形鉛板通過引線經(jīng)卷線器連接到探測裝置上。
[0011]所述電解質(zhì)由氯化鈉、氯化鉛、石膏、水泥、木肩和水配制而成，另外向電解質(zhì)槽中加入速凝劑，其質(zhì)量配比為氯化鈉:氯化鉛:速凝劑:石膏:水泥:木肩:水=8:1:1:48:6:3:24。
[0012]推壓裝置包括推壓盤和推桿，所述推桿一端固定連接在推壓盤上，另一端推桿與控制裝置連接；控制裝置用于控制推桿活動以帶動推壓盤沿PVC管內(nèi)壁移動。推壓盤用于擠壓電解質(zhì)和速凝劑。推桿固定穿過卡環(huán)，A進(jìn)料管和B進(jìn)料管活動穿過卡環(huán)?？ōh(huán)用于固定A進(jìn)料管、B進(jìn)料管的位置同時保證A進(jìn)料管、B進(jìn)料管在填充電解質(zhì)與速凝劑時按照固定軌跡移動?？ōh(huán)有兩個，能夠保證A進(jìn)料管、B進(jìn)料管的穩(wěn)定性。推壓盤上設(shè)有兩個分別與A進(jìn)料管和B進(jìn)料管相對應(yīng)的進(jìn)料孔；所述推壓盤靠近錐形橡膠管套的一面的進(jìn)料孔旁均設(shè)有單向閥，防止推壓盤擠壓電解質(zhì)和速凝劑時外滲。
[0013]所述伸縮聯(lián)動裝置包括伸縮桿和氣缸；伸縮桿前端固定安裝在PVC管外壁上，后端與氣缸連接。不極化電極安裝時，氣缸推動伸縮桿向前方移動，伸縮桿帶動不極化電極向前移動，當(dāng)不極化電極到達(dá)掌子面時，在伸縮桿的作用下，使得錐形橡膠管擠壓變形，從而適應(yīng)掌子面的復(fù)雜條件。不極化電極測量完成后，氣缸帶動伸縮桿向后方移動，伸縮桿帶動不極化電極向后方移動，脫離掌子面，完成整個探測過程。伸縮聯(lián)動裝置實(shí)現(xiàn)了不極化電極的自動安裝與移除，解決了傳統(tǒng)人工打孔安裝不極化電極的方法，提高了工作效率，保證了施工安全，達(dá)到了探測目的。
[0014]電解質(zhì)填充時，首先，推動A進(jìn)料管、B進(jìn)料管穿過推壓盤進(jìn)料孔進(jìn)入到電解質(zhì)槽前端，其中A進(jìn)料管填充速凝劑，B進(jìn)料管填充由氯化鈉、氯化鉛、石膏、水泥、木肩、水配制而成的電解質(zhì)。其次，電解質(zhì)填充滿電解質(zhì)槽后，將A進(jìn)料管、B進(jìn)料管移除，推動推桿帶動推壓盤向前移動，同時擠壓電解質(zhì)槽中的電解質(zhì)與速凝劑，使電解質(zhì)與速凝劑擠壓密實(shí)并且與掌子面實(shí)現(xiàn)良好的接觸。通過工作人員遠(yuǎn)程操作推壓裝置，實(shí)現(xiàn)了電解質(zhì)的自動混合與填充，提高工作效率，保證人員安全。
[0015]錐形橡膠管套是實(shí)現(xiàn)電極與掌子面良好接觸的基礎(chǔ)，電極安裝時，在伸縮聯(lián)動裝置的推動下，錐形橡膠管套與掌子面及圍巖接觸，由于錐形橡膠管套自身的可變形性，在伸縮桿的推動下，使得橡膠管套擠壓變形適應(yīng)掌子面的不同地質(zhì)條件。電解質(zhì)的填充是通過進(jìn)料管進(jìn)行填充，并由推壓裝置將填充的電解質(zhì)擠壓密實(shí)，由于電解質(zhì)是粘稠狀，在擠壓過程中，與掌子面接觸的電解質(zhì)會自動適應(yīng)掌子面凹凸不平的地質(zhì)條件。
[0016]本實(shí)用新型動態(tài)自適應(yīng)固體不極化電極經(jīng)測試，其電極極差電位<lmv，24小時極差漂移〈0.1mv0
[0017]本實(shí)用新型的有益效果:
[0018](I)本實(shí)用新型的電極滿足了制作成本低且攜帶安裝方便，并且能夠滿足測量電極極差小測量精度高的要求，錐形橡膠管套與粘稠狀電解質(zhì)能夠很好的適應(yīng)掌子面凹凸不平的復(fù)雜條件，實(shí)現(xiàn)電極與掌子面的接觸式耦合，極大的降低了電極與掌子面圍巖的接地電阻，為激發(fā)極化方法用于TBM超前探測提供了一種可行的方法與裝置。
[0019](2)本實(shí)用新型不極化電極在電解質(zhì)填充裝置上，采用了 A進(jìn)料管、B進(jìn)料管與推壓裝置結(jié)合，實(shí)現(xiàn)電解質(zhì)的填充，流動性的電解質(zhì)保證了電極與圍巖的良好接觸，解決了常規(guī)電極難以維保的難題。
[0020](3)本實(shí)用新型伸縮桿與氣缸相配合的伸縮聯(lián)動裝置使電極與隧道掘進(jìn)機(jī)(TBM)固定連接，實(shí)現(xiàn)電極自動化的安置與移除