本發明專利技術公開了一種直立式全空間瞬變電磁隧道模型實驗裝置，包括外桶、內桶和掛鉤；所述外桶直立，其頂部設有桶蓋，桶蓋上設有孔，內桶穿過孔并固定在桶蓋上，在內桶底部外表面、外桶內壁或者桶蓋下表面至少一處設有掛鉤，所述外桶和內桶之間填充模擬圍巖的液體相似材料。實驗時，只需在外桶內填充好液體相似材料并固定好異常體，便可在內桶底部布置線框進行模擬實驗研究。本發明專利技術結構簡單、異常體懸掛和定位簡便，采用非金屬材料制作，對瞬變電磁干擾小，非常有利于開展全空間瞬變電磁模擬實驗。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種隧道超前預報技術，具體地說是一種直立式全空間瞬變電磁隧道模型實驗裝置。
技術介紹
我國水利水電、交通領域中存在大量隧道工程，在隧道開挖施工過程中，如果預先不能探明隧道開挖前方的地質情況，往往會出現無法預料的工程地質災害，如突水、突泥、坍塌等。所造成的后果輕則沖毀機具，淹沒隧道，正常施工被迫中斷；重則造成重大人員傷亡和巨大的經濟損失，甚至建設工程被迫停建或改線。所以，隧道開挖過程中開展相應的超前預報工作就顯得非常有必要。 全空間瞬變電磁法是一種重要的隧道超前預報方法。其對低阻體反應靈敏，接收到的是由激發渦流感應出的二次場，不論目標體產狀如何，均能收到有用信號，并對目標體進行成像。全空間瞬變電磁法還具有效率高、探測距離遠、能夠同時進行測深和剖面測量等優點，這使得該方法成為一種最有發展前景的超前地質預報方法。隧道前方地質災害體的類型及其空間分布較為復雜，為了更好地了解不同類型、不同空間分布狀態的災害體的全空間瞬變電磁響應特征情況，就需要開展一系列的物理模擬實驗，而一個好的物理模型實驗裝置往往能起到事半功倍的效果。以往的瞬變電磁模型實驗裝置主要是針對半空間的模擬實驗，針對全空間瞬變電磁方法的模型實驗裝置卻未見報道。另外，普通隧道模型一般為平臥式，不便使用液體相似材料來模擬隧道外部圍巖。
技術實現思路
本專利技術為隧道前方災害體的全空間瞬變電磁響應特征研究，提供的是一種結構簡單、操作方便，干擾少的直立式全空間瞬變電磁隧道模型實驗裝置。本專利技術具體采用下述技術方案來實現。直立式全空間瞬變電磁隧道模型實驗裝置，包括外桶、內桶和掛鉤；所述外桶直立，其頂部設有桶蓋，桶蓋上設有孔，內桶穿過孔并固定在桶蓋上，在內桶底部外表面、外桶內壁或者桶蓋下表面中的至少一處設有掛鉤，所述外桶和內桶之間填充模擬圍巖的液體相似材料。所述內桶和外桶可以為圓柱形，桶蓋及桶蓋上的孔均為圓形。所述內桶通過固定螺母固定在桶蓋上。普通隧道模型裝置一般為平臥式，難以使用液體相似材料模擬圍巖，本裝置為直立式，結構簡單，使用方便，允許使用液體材料模擬圍巖，提高了本專利技術的適用性。本專利技術實驗裝置為了減少對瞬變電磁場的干擾，均采用非金屬材料。此外，為了保證材料的強度，除了掛鉤和固定螺母外，其余部分均采用玻璃鋼材料制作。對于隧道腔體模擬，使用內部中空的內桶模擬。而在內桶底部外表面布置有掛鉤，以便于用細線懸掛異常體，模擬隧道掌子面(相當于本專利技術內桶底面，以下類同)前方不良地質體。為了模擬隧道腔體的外部圍巖，制作了一個外桶，用于含蓋模擬隧道腔體的內桶，通過在外桶和內桶之間充填模擬液體材料，達到模擬外部圍巖效果。另外，在外桶內壁設有掛鉤，可便于固定異常體。為了模擬隧道旁側的不良地質體，制作了桶蓋，其下表面設有掛鉤，用以懸掛或與外桶的掛鉤固定異常體。桶蓋及其上的孔的另一外作用就是可以固定和調整內桶的深入外桶內的深度，從而可以模擬不同開挖長度的隧道，同時也可以調整掌子面前方圍巖的空間長度。所述掛鉤上還掛有輔助固定線，用以固定異常體。 所述模擬圍巖的相似材料或者液體相似材料為公知技術，具體可參考申請號為200810158522. 9,201110427064. 6,201210189082. X,201120074257. 3,200910061808. X 或200910017549. O的專利文件。本專利技術的實際應用過程操作簡單使用前，根據計算相似情況，選取合適的圍巖模擬材料并放置在內、外桶之間，同時設置好需要實驗研究的異常體，然后按照隧道開挖長度調整模擬隧道的內桶。設置完成后便可在內桶底部布置線框進行模擬實驗研究。本專利技術的有益效果是，滿足模擬液體材料的使用并設計成直立式，且結構簡單，操作方便，干擾少，可以很好地滿足全空間瞬變電磁模擬實驗要求。利用該實驗裝置進行模擬實驗時，通過變換不同的異常體及其懸掛或固定狀態，可對常見的一些地質災害體的全空間瞬變電磁響應特殊進行有效地模擬研究。附圖說明圖I是本專利技術整體結構圖。其中I.內圓柱桶，2.外圓柱桶，3.圓桶蓋，4.固定螺母，5.異常體，6.掛鉤，7.輔助固定線。具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本專利技術進一步說明。圖I中，本實施例的實驗裝置整體呈直立圓柱電池形狀，包括內圓柱桶I、外圓柱桶2、圓桶蓋3、固定螺母4、掛鉤6和輔助固定線7。安裝本實施例實驗裝置并進行瞬變電磁實驗，其步驟為第一，按相似比確定模擬圍巖和異常體5所需要使用的相似材料，一般相似材料為液體；第二，確定需要研究的開挖隧道長度以及模擬異常體5的形狀和空間位置，利用輔助固定線7與掛鉤6將掌子面正前方異常體5固定好；第三，在內圓柱桶I和外圓柱桶2之間充填相似材料，模擬實驗需要的全空間圍巖環境；第四，蓋上圓桶蓋3，利用輔助固定線7與掛鉤6將隧道旁側的異常體5固定好。第五，放入內圓柱桶1，通過固定螺母4調整并固定好內圓柱桶I。第六,在內圓柱桶I底部布置線框進行全空間瞬變電磁模擬實驗研究。本文檔來自技高網...
【技術保護點】
直立式全空間瞬變電磁隧道模型實驗裝置，其特征是，包括外桶、內桶和掛鉤；所述外桶直立，其頂部設有桶蓋，桶蓋上設有孔，內桶穿過孔并固定在桶蓋上，在內桶底部外表面、外桶內壁或者桶蓋下表面中的至少一處設有掛鉤，所述外桶和內桶之間填充模擬圍巖的液體相似材料。
【技術特征摘要】
1.直立式全空間瞬變電磁隧道模型實驗裝置，其特征是，包括外桶、內桶和掛鉤；所述外桶直立，其頂部設有桶蓋，桶蓋上設有孔，內桶穿過孔并固定在桶蓋上，在內桶底部外表面、外桶內壁或者桶蓋下表面中的至少一處設有掛鉤，所述外桶和內桶之間填充模擬圍巖的液體相似材料。2.如權利要求I所述的直立式全空間瞬變電磁隧道模型實驗裝置，其特征是，所述內桶和外桶為圓柱形，桶蓋及桶蓋上的孔均為圓形。3.如權利要求I所述的直立式全空...
【專利技術屬性】
技術研發人員：蘇茂鑫，李術才，薛翊國，孫懷鳳，張文俊，
申請(專利權)人：山東大學，
類型：發明
國別省市：
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