CN112415605B - 多路屏蔽型电缆、激发极化探测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于激发激化领域，提供了一种多路屏蔽型电缆、激发极化探测装置及方法。其中，多路屏蔽型电缆包括总缆，所述总缆包括若干个缆芯，每一缆芯包含四路电极，将同一横截面的四路电极组成一个电极系并作为电缆的一个节点，节点对应供电点位；同一电极系中四路电极同时采集且不同电极系之间的切换。其适用于隧道复杂环境激发极化探测，既可以一次性布设，且可以多路同时采集，操作简便，提高探测效率，减少对隧道施工进度的影响。
Description
技术领域
本发明属于激发激化领域，尤其涉及一种多路屏蔽型电缆、激发极化探测装置及方法。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
在隧道施工建设过程中，由于地质条件的复杂多变和现有技术水平的限制，地表勘查无法将不良地质体全部查明。因此，开展隧道内部的超前地质预报是对前期勘查的有力补充，提前探明掌子面前方不良地质体的位置与规模，制定与之相适应的施工方案，安全经济的通过不良地质段。
在目前的隧道施工中，激发极化法是一种比较常用且有效的超前地质预报方法，它是电法的分支，可以对隧道掌子面前方水体等不良地质体进行探测。目前应用的激发极化法观测模式为在隧道掌子面布置测量电极系M和供电电极A0，在测量电极系的后侧周边围岩布置4个供电电极组成供电电极系A，供电B电极与测量N电极位于隧道后方无穷远处。探测时，4个供电电极系A供入相同电流，测量电极系M测量电势，待阵列测量电极系中的每个测量电极测量结束后，然后向掌子面后方移动供电电极系A，继续测量阵列电极M的电势，直至供电电极系移动到预定位置探测结束，见图1。
在隧道施工中，尤其是TBM施工隧道中，施工工序非常紧凑，留给预报的时间有限，因此，提高探测效率，不影响施工进度对于超前地质预报来说是非常重要的。电缆作为激发极化法探测的重要器件，发明人发现，在以往隧道施工中(除搭载式仪器外)，围岩跑极只能单个电极点进行，人员换点和采集效率较低，探测时间较长。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的第一个方面提供一种多路屏蔽型电缆，其适用于隧道复杂环境激发极化探测，既可以一次性布设，且可以多路同时采集，操作简便，提高探测效率，减少对隧道施工进度的影响。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种多路屏蔽型电缆，包括总缆，所述总缆包括若干个缆芯，每一缆芯包含四路电极，将同一横截面的四路电极组成一个电极系并作为电缆的一个节点，节点对应供电点位；同一电极系中四路电极同时采集且不同电极系之间的切换。
本发明的第二个方面提供一种激发极化探测装置，其包括如上述所述的多路屏蔽型电缆。
本发明的第三个方面提供一种激发极化探测装置的使用方法，其包括：
将多路屏蔽型电缆安装于TBM线槽内，并按照供电电极点位固定节点位置；
将节点上导体线芯与供电电极连接，并固定供电电极位置与围岩耦合；
将探测主机设定成四路同时采集，按照标号从第一圈电极系依次向后方探测；
将线缆与供电电极断开，结束采集。
本发明的有益效果是：
(1)本发明提出的一种适用于隧道复杂环境激发极化探测的多路屏蔽型电缆，该装置将多路电极集成到一条总缆中，一次布设即可完成探测点位的数据采集，且总缆可搭载于TBM线槽内，免去探测前安装和探测完成收线缆的工作，提高了探测效率。
(2)本发明的该电缆中同一电极系的四路电极可同时供电进行激发极化探测，数据采集速度有较大提高。
(3)本发明的该电缆多圈电极系均集成到总缆中，通过主机控制供电电极，实现不同电极系之间的自动切换，省去了跑极的时间和人力配置，节省了探测时间和人力成本。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是传统激发极化法的电极布置示意图；
图2是本发明实施例的多路屏蔽型电缆总缆示意图；
图3是本发明实施例的多路屏蔽型电缆总缆截面图；
图4是本发明实施例的多路屏蔽型电缆单个缆芯结构图。
其中，1-总缆橡胶外皮，2-节点，3-缆芯，31-屏蔽铜网，32-绝缘外皮，33-导体线芯，34-屏蔽十字网，4-混合凝胶。
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，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明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发明的示例性实施方式。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2所示，本实施例的多路屏蔽型电缆，其包括总缆，所述总缆包括若干个缆芯，每一缆芯包含四路电极，将同一横截面的四路电极组成一个电极系并作为电缆的一个节点2，节点对应供电点位；同一电极系中四路电极同时采集且不同电极系之间的切换。
例如：第1圈电极系左侧两个电极L1，对应上下部的电极分别为L1上和L1下；同理，右侧R1对应上下部的两个电极分别为R1上和R1下，以此类推后方电极系。激发极化法探测在数据采集过程中，根据指令可进行同一电极系中四路电极同时采集且不同电极系之间的切换。
总缆可以直接搭载于TBM线槽内，仅需一次布设就可进行后续的探测，简单方便，节点2对应相应的供电电极电位，导体线芯按照左右两侧电极电位分为L侧和R侧。布设完成并与供电电极连接之后，同一节点上的四路电极可以同时供电，不同节点之间按照指令自动切换，采集效率大大提高，也免去人工跑极，节约人力成本。
如图3所示，为总线缆横截面，所述总缆有屏蔽层。总缆橡胶外皮1内包含五组缆芯3，缆芯3内部有四路电极，均为供电电极，缆芯3之间的间隙充填混合凝胶4。
如图4所示，为缆芯的整体结构图，总缆内部连接屏蔽铜网31，缆芯外部为橡胶外皮32。其中，导体线芯33、屏蔽十字网34和内部充填混合凝胶4。
其中，总缆外部为圆形状橡胶外皮，内部连接屏蔽铜网，具有多条提供供电功能的缆芯，布设于TBM线槽内部，节省布设和整理时间。
总缆上按照供电电极间距分布多个节点，节点作为缆芯外露处且与供电电极相连。
其中，缆芯有屏蔽层缆芯外部为绝缘层。缆芯内的四路线芯被内部十字屏蔽铜网隔开。本实施例的屏蔽铜网和屏蔽十字网起到了屏蔽外部电磁辐射干扰和内部导体线芯之间的干扰，保证了稳定性。
本实施例还提供了一种激发极化探测装置，其包括如上述所述的多路屏蔽型电缆。
本实施例通过在TBM线槽内布设激发极化探测线缆，并增加节点功能，每个节点为四路供电线芯，实现了多圈电极集成到一条缆芯上，避免了多次布设供电电极或只能人工单点进行探测的局面，且通过固定好供电电极之后，单圈四路电极可以同时采集，较之前单点采集效率提高4倍以上，后续圈电极之间可以自动切换，实现了一次布设，连续的数据采集，大大提高了探测效率的同时降低了人工成本。
同时，缆芯之间通过屏蔽铜网将外部强烈的电磁辐射干扰屏蔽，也防止内部向外辐射；屏蔽十字网防止了导体线芯同时供电时相互之间的干扰。总缆上节点可以根据现场实际情况增减，实现不同数量电极圈的探测，亦可通过探测完五圈电极之后，通过移动线缆达到增加探测圈数的目的。
本实施例的利用上述所述的激发极化探测装置的探测方法，其包括：
步骤1：将多路屏蔽型电缆安装于TBM线槽内，并按照供电电极点位固定节点位置；
步骤2：将节点上导体线芯与供电电极连接，并固定供电电极位置与围岩耦合；以第一圈电极为例，按照标注好的L1上、L1下、R1上和R1下连接。
步骤3：将探测主机设定成四路同时采集，按照标号从第一圈电极系依次向后方探测；
步骤4：将线缆与供电电极断开，结束采集。
本实施例在TBM护盾后方将多路电缆一次性布设完成，一个截面四路电极组成一个电极系，在布设完成之后，同一电极系的四路电极可以同时进行数据采集，且电极系之间可以不间断切换，大大缩短了数据采集时间，不需要人工单点跑极或多人四路采集完成跑极，提高探测效率的同时降低了人工成本。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种多路屏蔽型电缆，其特征在于，包括总缆，所述总缆包括若干个缆芯，每一缆芯包含四路电极，将同一横截面的四路电极组成一个电极系并作为电缆的一个节点，节点对应供电点位；同一电极系中四路电极同时采集且进行不同电极系之间的切换；
缆芯内的四路线芯被内部十字屏蔽铜网隔开。
2.如权利要求1所述的多路屏蔽型电缆，其特征在于，所述总缆可一次性布置于TBM线槽内。
3.如权利要求1所述的多路屏蔽型电缆，其特征在于，所述总缆和缆芯均有屏蔽层。
4.如权利要求1所述的多路屏蔽型电缆，其特征在于，总缆外部为橡胶外皮。
5.如权利要求1所述的多路屏蔽型电缆，其特征在于，总缆内部连接屏蔽铜网。
6.如权利要求1所述的多路屏蔽型电缆，其特征在于，总缆上按照供电电极间距分布多个节点，节点作为缆芯外露处且与供电电极相连。
7.如权利要求1所述的多路屏蔽型电缆，其特征在于，缆芯外部为绝缘层。
8.一种激发极化探测装置，其特征在于，包括如权利要求1-7中任一项所述的多路屏蔽型电缆。
9.一种利用如权利要求8所述的激发极化探测装置的探测方法，其特征在于，包括：
将多路屏蔽型电缆安装于TBM线槽内，并按照供电电极点位固定节点位置；
将节点上导体线芯与供电电极连接，并固定供电电极位置与围岩耦合；
将探测主机设定成四路同时采集，按照标号从第一圈电极系依次向后方探测；
将线缆与供电电极断开，结束采集。
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