本发明涉及地质勘察，具体为一种隧洞tbm掘进地震超前预报接收装置。
背景技术：
1、随着我国大型基础设施的建设，在施工中经常遇到一些埋深大，里程长的隧洞，存在的地质问题也越来与复杂，穿越的地质单元也越来越多。在地下隧洞施工过程中，由于地质条件的变化，常发生突发性的意外情况(如：塌方、涌水、突泥、岩爆、高瓦斯等地质灾害)。因此，隧道施工开挖过程中的地质超前预报就显得尤为重要，通过隧洞地质超前预报，及时预报隧洞掌子面前方的不良地质体及其性质、位置、规模、产状与成灾可能性，预防灾害性事故的发生，为正确选择开挖断面、支护设计参数和优化施工方案提供依据。
2、目前，隧洞开挖一般分为钻爆法和tbm法，tbm法又分为敞开式tbm掘进和护盾式tbm掘进。隧洞开挖最为常见的是采用钻爆法掘进，掌子面、洞壁均裸露，洞室内相对开阔无遮挡，在开展地震反射超前预报时，激发震源可以采用常规的爆炸激发、锤击激发，接收检波器可以直接与岩石洞壁粘贴耦合；因此，在钻爆法掘进和敞开式tbm掘进隧道中开展地震反射超前预报现场作业较为容易。而护盾式tbm掘进，隧洞掌子面和洞壁全部被封闭，掌子面周边洞壁被护盾封闭，已开挖的洞身洞壁被预制管片封闭。采用常规的爆炸激发、锤击激发无法直接实施，接收检波器也无法直接与岩石洞壁粘贴耦合；因此，有必要设计一种专门针对护盾式tbm掘进的超前预报激发接收装置。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种隧洞tbm掘进地震超前预报接收装置，实现了在护盾式tbm掘进隧洞中开展地震反射超前预报突破。
2、本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种隧洞tbm掘进地震超前预报接收装置，包括震源激发装置和震源信号接收装置，在tbm掘进机内靠近掌子面的位置对称安装有两组所述震源激发装置，在隧洞内壁的不同位置处安装多个所述震源信号接收装置，所述震源信号接收装置包括锥形套管、安装锚杆和无线地震检波器，所述锥形套管中空设置，所述锥形套管内对称设置有两个弧形加固板，所述弧形加固板靠近所述锥形套管内壁的端面固定有若干中空加强锥，所述锥形套管的侧壁对应所述中空加强锥的位置均开设有锥形孔，两个所述弧形加固板之间形成供所述安装锚杆穿过的锥形空间，所述安装锚杆穿过锥形空间挤压所述弧形加固板移动，用于使所述中空加强锥过盈穿出所述锥形孔，所述锥形套管大直径的一端连接有浇注管，所述浇注管用于连接混凝土浇注设备，所述混凝土浇注设备用于向所述锥形套管内注入速凝水泥，所述安装锚杆穿出所述浇注管连接所述无线地震检波器；
3、所述震源激发装置包括箱体、锤棒和升降支腿，所述升降支腿竖直安装在tbm地板上，所述箱体安装在所述升降支腿上，所述锤棒滑动设置在所述箱体上，所述锤棒沿水平方向移动，在tbm掘进机左右两边的护盾上均开设有多个天窗孔，所述锤棒从所述天窗孔伸出撞击在隧洞内壁上产生地震信号，所述无线地震检波器用于接收所述震源激发装置产生的地震信号。
4、进一步地，所述安装锚杆内设有驱动腔，所述安装锚杆的侧壁开设有多个安装槽，多个所述安装槽绕所述安装锚杆的圆周方向均布，所述安装槽连通所述驱动腔，所述安装槽内滑动设置有支撑块，所述驱动腔内设置有挤压杆，所述挤压杆具有沿所述安装锚杆轴向移动的自由度，所述支撑块靠近所述挤压杆的一端设置有楔形面，所述楔形面位于所述挤压杆的移动路径上，所述支撑块局部从所述安装槽伸出抵在所述弧形加固板的末端。
5、进一步地，所述安装锚杆远离所述支撑块的一端开设有圆槽，所述圆槽内开设有螺纹孔，所述圆槽内设置有螺杆，所述螺杆螺纹适配于所述螺纹孔，所述螺杆的尾部穿入所述驱动腔内连接所述挤压杆，所述螺杆的头部位于所述圆槽内。
6、进一步地，所述浇注管的两端均设有内螺纹，所述浇注管螺纹套装在所述锥形套管上，所述浇注管内固定有封板，所述封板上转动设置有切换盘，所述封板的中部与切换盘的中部均贯穿开设有通孔，所述安装锚杆从所述通孔穿出，所述封板上围绕所述通孔贯穿开设有多个第一进浆孔，所述切换盘上围绕所述通孔贯穿开设有多个第二进浆孔，所述切换盘通过旋转使多个所述第一进浆孔与多个所述第二进浆孔一一对应。
7、进一步地，所述浇注管的内壁开设有环形槽，所述环形槽与所述浇注管同轴设置，所述切换盘转动适配于所述环形槽。
8、进一步地，所述安装锚杆连接有延长杆，所述延长杆的一端螺纹适配在所述圆槽内，所述延长杆远离所述安装锚杆的一端固定有安装片，所述安装片通过螺钉安装在所述无线地震检波器的壳体上。
9、进一步地，所述震源激发装置还包括勾齿杠杆、大弹簧和小弹簧，所述箱体内围绕所述锤棒设置有多个所述大弹簧，所述大弹簧的一端连接所述锤棒，另一端连接所述箱体的内壁，所述勾齿杠杆设置在所述锤棒的下方，并偏心铰接在所述箱体上，所述勾齿杠杆的短臂端形成有勾齿，所述锤棒的底部开设凹槽，所述小弹簧设置在所述勾齿杠杆的下方，所述小弹簧的一端连接所述勾齿杠杆的长臂，另一端连接所述箱体的内底壁，所述小弹簧始终处于拉伸状态。
10、进一步地，所述箱体内水平安装有锁止液压缸，所述锁止液压缸的伸缩轴连接有锁块，所述锁止液压缸垂直于所述勾齿杠杆，所述勾齿杠杆的长臂段靠近所述锁块的一侧开设有锁槽，当所述勾齿适配在所述凹槽内时，所述锁槽位于所述锁块的移动路径上，所述凹槽的顶壁为平面，所述凹槽远离所述勾齿杠杆的侧壁为抵接平面，所述凹槽靠近所述勾齿杠杆的侧壁为楔形面，所述勾齿的顶部为倾斜接触面，所述勾齿靠近所述凹槽的一端为倾斜抵接面，当所述勾齿向上偏转至所述凹槽内时，所述倾斜接触面偏转至水平状态与所述平面配合接触，所述倾斜抵接面偏转至与所述抵接平面平行，当所述倾斜抵接面接触所述抵接平面时，所述锁止液压缸带动所述锁块适配至所述锁槽内。
11、进一步地，所述锤棒的顶部沿自身长度方向固定有齿条，所述箱体内转动设置有大齿轮，所述大齿轮啮合所述齿条，所述箱体内安装有电机，所述电机的输出轴连接有小齿轮，所述小齿轮啮合所述大齿轮，所述箱体的内壁安装有距离传感器，所述距离传感器的检测光路平行于所述齿条，所述齿条的一端位于所述距离传感器的检测光路上，所述锤棒上设置有震动触发开关，所述震动触发开关连接所述无线地震检波器。
12、进一步地，所述大齿轮通过驱动轴转动连接所述箱体，所述大齿轮通过花键滑动套装在所述驱动轴上，所述大齿轮通过移动与所述齿条啮合或分离，所述驱动轴上间隙套装有驱动盘，所述驱动盘的外径大于所述大齿轮的外径，所述驱动盘靠近所述大齿轮的端面开设有轴承圆槽，所述轴承圆槽与所述驱动盘同轴设置，所述轴承圆槽内设置有轴承，所述轴承的外壁连接所述驱动盘，所述大齿轮靠近所述驱动盘的端面同轴固定有中空轴，所述中空轴连接在所述轴承的内圈上，所述箱体内安装有切换气缸，所述切换气缸平行于所述驱动轴，所述切换气缸的伸缩轴连接有拨齿杆，所述拨齿杆位于所述驱动盘的上方，所述拨齿杆的底壁间隔固定有两个限位齿，所述驱动盘限制在两个所述限位齿之间。
13、本发明的有益效果是：
14、1、锤棒从天窗孔伸出撞击在隧洞壁上产生震源信号，通过无线地震检波器接收地震信号，无线地震检波器通过采集多层反射信号，对隧道内各层介质体进行三维反演计算，得出隧洞掌子面前方约100m范围内的三维成果图，并分析资料进行地质超前预报，解决了现有隧洞tbm掘进机无法进行地震超前预报的问题，实现了在护盾式tbm掘进隧洞中开展地震反射超前预报突破。
15、2、通过锥形套管插入围岩与预制管片之间的砂砾石内，使锥形套管的末端接触围岩，隔绝砂砾石的影响，安装锚杆插入锥形套管内，通过安装锚杆挤压弧形加固板，使弧形加固板移动，弧形加固板使中空加强锥从锥形孔穿入嵌入砂砾石内，最后向锥形套管内浇注速凝水泥，从而提高震源信号接收装置的安装强度，保证在震源信号下保持稳定，不会出现脱落的情况。
1.一种隧洞tbm掘进地震超前预报接收装置，其特征在于，包括震源激发装置和震源信号接收装置，在tbm掘进机内靠近掌子面的位置对称安装有两组所述震源激发装置，在隧洞内壁的不同位置处安装多个所述震源信号接收装置，所述震源信号接收装置包括锥形套管(1)、安装锚杆(2)和无线地震检波器(3)，所述锥形套管(1)中空设置，所述锥形套管(1)内对称设置有两个弧形加固板(4)，所述弧形加固板(4)靠近所述锥形套管(1)内壁的端面固定有若干中空加强锥(5)，所述锥形套管(1)的侧壁对应所述中空加强锥(5)的位置均开设有锥形孔(6)，两个所述弧形加固板(4)之间形成供所述安装锚杆(2)穿过的锥形空间，所述安装锚杆(2)穿过锥形空间挤压所述弧形加固板(4)移动，用于使所述中空加强锥(5)过盈穿出所述锥形孔(6)，所述锥形套管(1)大直径的一端连接有浇注管(7)，所述浇注管(7)用于连接混凝土浇注设备，所述混凝土浇注设备用于向所述锥形套管(1)内注入速凝水泥，所述安装锚杆(2)穿出所述浇注管(7)连接所述无线地震检波器(3)；
2.根据权利要求1所述的一种隧洞tbm掘进地震超前预报接收装置，其特征在于，所述安装锚杆(2)内设有驱动腔(12)，所述安装锚杆(2)的侧壁开设有多个安装槽(13)，多个所述安装槽(13)绕所述安装锚杆(2)的圆周方向均布，所述安装槽(13)连通所述驱动腔(12)，所述安装槽(13)内滑动设置有支撑块(14)，所述驱动腔(12)内设置有挤压杆(15)，所述挤压杆(15)具有沿所述安装锚杆(2)轴向移动的自由度，所述支撑块(14)靠近所述挤压杆(15)的一端设置有楔形面(16)，所述楔形面(16)位于所述挤压杆(15)的移动路径上，所述支撑块(14)局部从所述安装槽(13)伸出抵在所述弧形加固板(4)的末端。
3.根据权利要求2所述的一种隧洞tbm掘进地震超前预报接收装置，其特征在于，所述安装锚杆(2)远离所述支撑块(14)的一端开设有圆槽(17)，所述圆槽(17)内开设有螺纹孔(18)，所述圆槽(17)内设置有螺杆(19)，所述螺杆(19)螺纹适配于所述螺纹孔(18)，所述螺杆(19)的尾部穿入所述驱动腔(12)内连接所述挤压杆(15)，所述螺杆(19)的头部位于所述圆槽(17)内。
4.根据权利要求3所述的一种隧洞tbm掘进地震超前预报接收装置，其特征在于，所述浇注管(7)的两端均设有内螺纹，所述浇注管(7)螺纹套装在所述锥形套管(1)上，所述浇注管(7)内固定有封板(20)，所述封板(20)上转动设置有切换盘(21)，所述封板(20)的中部与切换盘(21)的中部均贯穿开设有通孔(22)，所述安装锚杆(2)从所述通孔(22)穿出，所述封板(20)上围绕所述通孔(22)贯穿开设有多个第一进浆孔(23)，所述切换盘(21)上围绕所述通孔(22)贯穿开设有多个第二进浆孔(24)，所述切换盘(21)通过旋转使多个所述第一进浆孔(23)与多个所述第二进浆孔(24)一一对应。
5.根据权利要求4所述的一种隧洞tbm掘进地震超前预报接收装置，其特征在于，所述浇注管(7)的内壁开设有环形槽(25)，所述环形槽(25)与所述浇注管(7)同轴设置，所述切换盘(21)转动适配于所述环形槽(25)。
6.根据权利要求3所述的一种隧洞tbm掘进地震超前预报接收装置，其特征在于，所述安装锚杆(2)连接有延长杆(26)，所述延长杆(26)的一端螺纹适配在所述圆槽(17)内，所述延长杆(26)远离所述安装锚杆(2)的一端固定有安装片(27)，所述安装片(27)通过螺钉安装在所述无线地震检波器(3)的壳体上。
7.根据权利要求1所述的一种隧洞tbm掘进地震超前预报接收装置，其特征在于，所述震源激发装置还包括勾齿杠杆(28)、大弹簧(29)和小弹簧(30)，所述箱体(8)内围绕所述锤棒(9)设置有多个所述大弹簧(29)，所述大弹簧(29)的一端连接所述锤棒(9)，另一端连接所述箱体(8)的内壁，所述勾齿杠杆(28)设置在所述锤棒(9)的下方，并偏心铰接在所述箱体(8)上，所述勾齿杠杆(28)的短臂端形成有勾齿(31)，所述锤棒(9)的底部开设凹槽(32)，所述小弹簧(30)设置在所述勾齿杠杆(28)的下方，所述小弹簧(30)的一端连接所述勾齿杠杆(28)的长臂，另一端连接所述箱体(8)的内底壁，所述小弹簧(30)始终处于拉伸状态。
8.根据权利要求7所述的一种隧洞tbm掘进地震超前预报接收装置，其特征在于，所述箱体(2)内水平安装有锁止液压缸(33)，所述锁止液压缸(33)的伸缩轴连接有锁块(34)，所述锁止液压缸(33)垂直于所述勾齿杠杆(28)，所述勾齿杠杆(28)的长臂段靠近所述锁块(34)的一侧开设有锁槽(35)，当所述勾齿(31)适配在所述凹槽(32)内时，所述锁槽(35)位于所述锁块(34)的移动路径上，所述凹槽(32)的顶壁为平面，所述凹槽(32)远离所述勾齿杠杆(28)的侧壁为抵接平面(36)，所述凹槽(32)靠近所述勾齿杠杆(28)的侧壁为楔形面(37)，所述勾齿(31)的顶部为倾斜接触面(38)，所述勾齿(31)靠近所述凹槽(32)的一端为倾斜抵接面(39)，当所述勾齿(31)向上偏转至所述凹槽(32)内时，所述倾斜接触面(38)偏转至水平状态与所述平面配合接触，所述倾斜抵接面(39)偏转至与所述抵接平面(36)平行，当所述倾斜抵接面(39)接触所述抵接平面(36)时，所述锁止液压缸(33)带动所述锁块(34)适配至所述锁槽(35)内。
9.根据权利要求8所述的一种隧洞tbm掘进地震超前预报接收装置，其特征在于，所述锤棒(9)的顶部沿自身长度方向固定有齿条(40)，所述箱体(8)内转动设置有大齿轮(41)，所述大齿轮(41)啮合所述齿条(40)，所述箱体(8)内安装有电机(42)，所述电机(42)的输出轴连接有小齿轮(43)，所述小齿轮(43)啮合所述大齿轮(41)，所述箱体(8)的内壁安装有距离传感器(44)，所述距离传感器(44)的检测光路平行于所述齿条(40)，所述齿条(40)的一端位于所述距离传感器(44)的检测光路上，所述锤棒(9)上设置有震动触发开关(45)，所述震动触发开关(45)连接所述无线地震检波器(3)。
10.根据权利要求9所述的一种隧洞tbm掘进地震超前预报接收装置，其特征在于，所述大齿轮(41)通过驱动轴(46)转动连接所述箱体(8)，所述大齿轮(41)通过花键滑动套装在所述驱动轴(46)上，所述大齿轮(41)通过移动与所述齿条(40)啮合或分离，所述驱动轴(46)上间隙套装有驱动盘(47)，所述驱动盘(47)的外径大于所述大齿轮(41)的外径，所述驱动盘(47)靠近所述大齿轮(41)的端面开设有轴承圆槽(48)，所述轴承圆槽(48)与所述驱动盘(47)同轴设置，所述轴承圆槽(47)内设置有轴承(49)，所述轴承(49)的外壁连接所述驱动盘(47)，所述大齿轮(41)靠近所述驱动盘(47)的端面同轴固定有中空轴(50)，所述中空轴(50)连接在所述轴承(49)的内圈上，所述箱体(8)内安装有切换气缸(41)，所述切换气缸(51)平行于所述驱动轴(46)，所述切换气缸(51)的伸缩轴连接有拨齿杆(52)，所述拨齿杆(52)位于所述驱动盘(47)的上方，所述拨齿杆(52)的底壁间隔固定有两个限位齿(53)，所述驱动盘(47)限制在两个所述限位齿(53)之间。
