CN108037535B - 基于电法的地铁盾构超前探测室内试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于电法的地铁盾构超前探测室内试验装置，包括模型试验外壳、主隧道模型、异常体、模拟隧道围岩、探测装置、异常体置换装置、数据采集装置和控制器；模型试验外壳是一无盖的长方箱体，在箱体的一侧面开有若干孔，主隧道模型固定在模型试验外壳有孔的一面上，探测装置安装在主隧道模型上，模拟隧道围岩填充于模型试验外壳内，异常体置换装置固定在模型试验外壳顶部的环筋上，异常体放置在异常体置换装置上，控制器和数据采集装置固定在模型试验外壳顶部的环筋上，与探测装置和异常体置换装置通信。本发明结构合理，价格低廉，方便实施，可以实时在线测量工作面前方的异常体情况。

Description

基于电法的地铁盾构超前探测室内试验装置

技术领域

本发明涉及地球物理探测技术领域，具体涉及一种基于电法的地铁盾构超前探测室内试验装置。

背景技术

电法勘探受隧道内金属干扰小，探测时不易受交变电磁场干扰，其对低阻异常反应灵敏、分辨率高，在探测含水采空区、含水断层、富水岩层及溶岩陷落柱等对生产建设危害性极大的水文地质构造有独特优势，在实际的地铁盾构超前探测中取得了显著的成效。电法勘探的物理模拟方法以物理现象的相似性为基础，其可以构建更接近复杂地质情况的模型，同时可以在实验室尺度下对数值正演结果进行检验和校核，特别对于复杂地电条件的模拟或新型测量方式的探索，物理模拟试验方法是不可或缺的正演模拟手段。目前，电法勘探的室内试验方法主要有土槽法和水槽法。土槽法是将模型、装置及场源布置在水槽中的一种模拟方法，以沙土为介质来模拟实际中的围岩，再用有规则形状的高阻材料或者金属材料，来模拟地下高阻异常体或低阻异常体，该方法在模拟地铁盾构机超前探测时，由于刀头的旋转使得刀盘上的电极与周围沙土的接触电阻发生迅速变化，从而导致测量电极电压的快速变化，对测量精度有很大的影响。水槽法与土槽法的模型、装置及场源布置都一样，测量原理也一样，两者之间的区别是水槽法中模拟围岩的介质是水，由于水介质的均匀性，很好地解决了土槽法模拟地铁盾构机超前探测接触电阻迅速变化导致测量不精确的缺点。目前水槽法的模型装置采用的测量方法是常规的定点源三极法，其电极布置方式是将测量电极安装在模拟隧道的边墙上，将供电电极固定安装在模拟掌子面，在模拟隧道边墙远离掌子面处固定一接地电极，而测量电极在掌子面后方沿测线移动采集数据，此方法难以屏蔽测线附近的旁侧干扰的影响，超前指向性差，仅能定性地判断掌子面前方一定范围内是否存在异常体。可见，目前还没有十分有效的适用于地铁盾构超前探测的室内试验模型。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术的不足，提供一种基于电法的地铁盾构超前探测室内试验装置，结构合理，价格低廉，方便实施。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

一种基于电法的地铁盾构超前探测室内试验装置，其特征是包括模型试验外壳、主隧道模型、异常体、模拟隧道围岩、探测装置、异常体置换装置、数据采集装置和控制器；模型试验外壳是一无盖的长方箱体，由亚克力板胶接而成，箱体顶部带环筋，环筋上开有若干小孔，在箱体的一侧面开有若干孔，主隧道模型固定在模型试验外壳有孔的一面上，探测装置安装在主隧道模型上，模拟隧道围岩填充于模型试验外壳内，异常体置换装置固定在模型试验外壳顶部的环筋的小孔上，异常体放置在异常体置换装置上，控制器和数据采集装置固定在模型试验外壳顶部的环筋上，与探测装置和异常体置换装置通信；

所述主隧道模型由ABS材料经3D打印而成，所述主隧道模型底端带有法兰盘，中间一段是圆管，圆管管身覆盖一层铜箔，圆管管身顶面封口处开有台阶孔，底端的法兰盘通过螺栓螺母固定在模型试验外壳有孔的一面上，考虑到防水密封性，在螺栓螺母与模型试验外壳接触的地方安装弹性密封圈。

所述探测装置包括阵列电极和模拟刀盘，模拟刀盘为一圆形亚克力板，在亚克力板直径方向上开有等距的小孔；阵列电极分为激励电极、测量电极、保护电极和返回电极，激励电极和测量电极等距安装在模拟刀盘直径方向的小孔上，保护电极均匀分布粘贴在圆管管身覆盖铜箔的四周，返回电极粘贴在远离模拟刀盘靠近主隧道模型底端的圆管管身上。

模拟刀盘通过支腿法兰固定在一不锈钢空心轴的一端，空心轴上开有槽口，空心轴上的导电滑环的转子一端的引线从空心轴上的槽口穿出与模拟刀盘上的激励电极和测量电极连接，导电滑环的定子一端的引线与控制器和数据采集装置连接，导电滑环上设有止转片，止转片上安装一根长丝杆和若干螺母将导电滑环固定在模型试验外壳上；空心轴上安装有防水密封轴承，将防水密封轴承嵌入圆管管身顶面封口处的台阶孔中；为了使模拟刀盘旋转起来，在空心轴的另一端装有第一联轴器，第一联轴器与第一步进电机相连，第一步进电机通过导线与控制器相连，第一步进电机通过第一电机座固定在模型试验外壳上；装配完后将空心轴的槽口和两端口进行密封，防止水进入主隧道模型中。

所述模拟隧道围岩为水溶液，由于水的均匀性，使得测量电极与周围介质充分接触，不会发生测量电压迅速变化的情况，有利于提高测量精度。

所述异常体置换装置，包括固定在模型试验外壳顶部环筋小孔上的可沿XYZ方向移动的工作平台，模型试验外壳与沿XYZ方向移动的工作平台之间螺纹连接，沿XYZ方向移动的工作平台由沿X方向移动的两个同步带直线导轨滑台模组、一个沿Y方向移动的同步带直线导轨滑台模组和一个沿Z方向移动的滚珠丝杠直线导轨滑台模组组成。

沿X方向移动的两个同步带直线导轨滑台模组分别由第一导轨、第二导轨，第一滑台、第二滑台，第一同步带、第二同步带，第一光杆、第二光杆、第三光杆、第四光杆，第二联轴器、第三联轴器、第四联轴器，第二步进电机，第二电机座组成，第一导轨和第二导轨的导程均为600mm，第一光杆和第二光杆固定在第一导轨上，第一同步带缠绕在第一导轨上，第一滑台穿过第一光杆、第二光杆和第一同步带在第一导轨上沿X方向移动，第一导轨上的轴承座一端连接第四联轴器，第四联轴器另一端连接第二步进电机，第四联轴器与第二步进电机固定在第一导轨的第二电机座上；第三光杆和第四光杆固定在第二导轨上，第二同步带缠绕在第二导轨上，第二滑台穿过第三光杆、第四光杆和第二同步带在第二导轨上沿X方向移动；沿X方向移动的两个同步带直线导轨滑台模组之间通过第二联轴器和第三联轴器以及一根传动轴连接。

沿Y方向上移动的同步带直线导轨滑台模组由第三导轨、第三滑台、第三同步带、第五光杆、第六光杆，第五联轴器、第三步进电机，第三电机座组成，第三导轨的导程为300mm，第五光杆、第六光杆固定在第三导轨上，第三同步带缠绕在第三导轨上，第三滑台穿过第五光杆、第六光杆和第三同步带在第三导轨上沿Y方向移动，第三导轨上的轴承座一端连接第五联轴器，第五联轴器另一端连接第三步进电机，第五联轴器与第三步进电机固定在第三导轨的第三电机座上；沿Y方向上移动的同步带直线导轨滑台模组通过第一直角连接件、第二直角连接件固定在沿X方向移动的两个同步带直线导轨滑台模组的第一滑台和第二滑台上。

沿Z方向上移动的滚珠丝杠直线导轨滑台模组由第四滑台、丝杠、第七光杆、第八光杆、第六联轴器、第四步进电机，底板组成，丝杠导程为500mm，第七光杆、第八光杆和丝杠固定在底板上，第四滑台穿过第七光杆、第八光杆和丝杠沿Z方向移动，底板上的轴承座一端连接第六联轴器，第六联轴器另一端连接第四步进电机，第六联轴器与第四步进电机固定在底板上；沿Z方向上移动的滚珠丝杠直线导轨滑台模组通过第三直角连接件固定在沿Y方向移动的一个同步带直线导轨滑台模组的第三滑台上。

第四滑台上固定有一亚克力L形连接板，两者之间螺纹连接，L形连接板底部开有圆孔，圆孔中固定一丝杆，丝杆上连接一活动板，活动板与丝杆之间螺纹连接，活动板可上下移动，可用于不同大小异常体的夹紧，活动板上开有螺纹孔，螺纹孔中安装夹紧手柄，调节夹紧手柄可以夹紧异常体。

所述异常体可选用有规则的高阻材料或者金属材料来模拟地下的高阻异常体或低阻异常体。

本发明具有以下有益效果：

本发明提出了一种结构合理，价格低廉，方便实施的基于电法的地铁盾构超前探测室内试验模型，其探测装置的电极布置方式是：测量电极和激励电极等距布置在模拟刀盘直径方向上，保护电极均匀分布在主隧道模型覆盖铜箔的四周，模拟掘进过程中，根据模拟刀盘旋转的扫描模式，可以实时在线测量工作面前方的异常体情况。

附图说明

图1是本发明总体结构示意图。

图2是本发明模拟刀盘上测量电极和激励电极布置示意图。

图3是本发明异常体置换装置示意图。

附图中，1为模型试验外壳，2为第一联轴器，3为第一步进电机，4为第一电机座，5为空心轴，6为止动片，7为导电滑环，8为主隧道模型，9为防水密封轴承，10为支腿法兰，11为模拟刀盘，12为第一导轨，13为第三光杆，14为第四光杆，15为第二联轴器，16为传动轴，17为第三联轴器，18为L形连接板，19为丝杆，20为夹紧手柄，21为活动板，22为异常体，23为控制器，24为数据采集装置，25为第一光杆，26为第二光杆，27为第一同步带，28为第一滑台，29为第二电机座，30为第四步进电机，31为底板，32为第七光杆，33为丝杠，34为第八光杆，35为第四滑台，36为第五光杆，37为光杆，38为第三同步带，39为第三导轨，40为第三步进电机，41为第五联轴器，42为第三电机座，43为第二滑台，44为第二同步带，45为第二导轨，46为长丝杆，47为保护电极，48为返回电极，49为第四联轴器，51为第一直角连接件，52为第二直角连接件，53为第三直角连接件，54为第二步进电机，55为第三滑台，56为激励电极，57为测量电极，58为第六联轴器，59为环筋。

具体实施方式

下面通过具体实例和附图对本发明进行详细的阐述。

一种基于电法的地铁盾构超前探测室内试验模型，如图1所示，包括模型试验外壳1、主隧道模型8、异常体22、模拟隧道围岩、探测装置、异常体置换装置、数据采集装置24和控制器23；模型试验外壳1是一无盖的长方箱体，箱体的内尺寸为1000mm×400mm×500mm(长×宽×高)，由五块10mm的亚克力板胶接而成，箱体顶部带环筋59，环筋上开有若干小孔，在箱体的一侧面开有若干孔，主隧道模型8固定在模型试验外壳1有孔的一面上，探测装置安装在主隧道模型8上，模拟隧道围岩填充于模型试验外壳1内，异常体置换装置固定在模型试验外壳1顶部的环筋59的小孔上，异常体22放置在异常体置换装置上，控制器23和数据采集装置24固定在模型试验外壳1顶部的环筋59上，与探测装置和异常体置换装置通信。

所述主隧道模型由ABS材料经3D打印而成，所述主隧道模型8底端带有法兰盘，中间一段是圆管，圆管管身覆盖一层铜箔，圆管管身顶面封口处开有台阶孔，底端的法兰盘通过螺栓螺母固定在模型试验外壳1有孔的一面上，考虑到防水密封性，在螺栓螺母与模型试验外壳1接触的地方安装弹性密封圈。

如图1所示，所述探测装置包括阵列电极和模拟刀盘11，模拟刀盘11为一圆形亚克力板，在亚克力板直径方向上开有等距的小孔；阵列电极的材料为铜，阵列电极分为激励电极56、测量电极57、保护电极47和返回电极48，激励电极56和测量电极57等距安装在模拟刀盘11直径方向的小孔上，如图2所示.。保护电极47均匀分布粘贴在圆管管身覆盖铜箔的四周，返回电极48粘贴在远离模拟刀盘11靠近主隧道模型底端的圆管管身上。

如图1所示，模拟刀盘11通过支腿法兰10固定在一不锈钢空心轴5的一端，空心轴5上开有槽口，空心轴5上的导电滑环7的转子一端的引线从空心轴上的槽口穿出与模拟刀盘11上的激励电极56和测量电极57连接，导电滑环7的定子一端的引线与控制器23和数据采集装置24连接，导电滑环7上设有止转片6，止转片6上安装一根长丝杆46和若干螺母将导电滑环7固定在模型试验外壳1上，这样就解决了刀盘旋转导线缠绕在一起的问题；空心轴5上安装有防水密封轴承9，将防水密封轴承9嵌入圆管管身顶面封口处的台阶孔中；为了使模拟刀盘旋转起来，在空心轴5的另一端装有第一联轴器2，第一联轴器2与第一步进电机3相连，第一步进电机3通过导线与控制器23相连，第一步进电机3通过第一电机座4固定在模型试验外壳1上；装配完后将空心轴5的槽口和两端口进行密封，防止水进入主隧道模型8中。

所述模拟隧道围岩为水溶液，由于水的均匀性，使得测量电极57与周围介质充分接触，不会发生测量电压迅速变化的情况，有利于提高测量精度。

所述异常体22可选用有规则的高阻材料或者金属材料来模拟地下的高阻异常体或低阻异常体。

如图1所示，所述异常体置换装置，包括固定在模型试验外壳1顶部环筋59小孔上的可沿XYZ方向移动的工作平台，模型试验外壳1与沿XYZ方向移动的工作平台之间螺纹连接，沿XYZ方向移动的工作平台由沿X方向移动的两个同步带直线导轨滑台模组、一个沿Y方向移动的同步带直线导轨滑台模组和一个沿Z方向移动的滚珠丝杠直线导轨滑台模组组成。

如图1和图3所示，沿X方向移动的两个同步带直线导轨滑台模组分别由第一导轨12、第二导轨45，第一滑台28、第二滑台43，第一同步带27、第二同步带44，第一光杆25、第二光杆26、第三光杆13、第四光杆14，第二联轴器15、第三联轴器17、第四联轴器49，第二步进电机54，第二电机座29组成，第一导轨12和第二导轨45的导程均为600mm，第一光杆25和第二光杆26固定在第一导轨12上，第一同步带27缠绕在第一导轨12上，第一滑台28穿过第一光杆25、第二光杆26和第一同步带27在第一导轨12上沿X方向移动，第一导轨12上的轴承座一端连接第四联轴器49，第四联轴器49另一端连接第二步进电机54，第四联轴器49与第二步进电机54固定在第一导轨12的第二电机座29上；第三光杆13和第四光杆14固定在第二导轨45上，第二同步带44缠绕在第二导轨45上，第二滑台43穿过第三光杆13、第四光杆14和同第二同步带44在导轨C2上沿X方向移动；沿X方向移动的两个同步带直线导轨滑台模组之间通过第二联轴器15和第三联轴器17以及一根传动轴16连接。

如图1和图3所示，沿Y方向上移动的同步带直线导轨滑台模组由第三导轨39、第三滑台55、第三同步带38、第五光杆36、第六光杆37，第五联轴器41、第三步进电机40，第三电机座42组成，第三导轨39的导程为300mm，第五光杆36、第六光杆37固定在第三导轨39上，第三同步带38缠绕在第三导轨39上，第三滑台55穿过第五光杆36、第六光杆37和第三同步带38在第三导轨39上沿Y方向移动，第三导轨39上的轴承座一端连接第五联轴器41，第五联轴器41另一端连接第三步进电机40，第五联轴器41与第三步进电机40固定在第三导轨39的第三电机座42上；沿Y方向上移动的同步带直线导轨滑台模组通过第一直角连接件51、第二直角连接件52固定在沿X方向移动的两个同步带直线导轨滑台模组的第一滑台28和第二滑台43上。

如图1和图3所示，沿Z方向上移动的滚珠丝杠直线导轨滑台模组由第四滑台35、丝杠33、第七光杆32、第八光杆34、第六联轴器58、第四步进电机30，底板31组成，丝杠33导程为500mm，第七光杆32、第八光杆34和丝杠33固定在底板31上，第四滑台35穿过第七光杆32、第八光杆34和丝杠33沿Z方向移动，底板31上的轴承座一端连接第六联轴器58，第六联轴器58另一端连接第四步进电机30，第六联轴器58与第四步进电机30固定在底板31上；第四滑台35上固定有一亚克力L形连接板18，两者之间螺纹连接，L形连接板18底部开有圆孔，圆孔中固定一丝杆19，丝杆19上连接一活动板21，活动板21与丝杆19之间螺纹连接，活动板21可上下移动，可用于不同大小异常体22的夹紧，活动板21上开有螺纹孔，螺纹孔中安装夹紧手柄20，调节夹紧手柄20可以夹紧异常体22；沿Z方向上移动的滚珠丝杠直线导轨滑台模组通过第三直角连接件53固定在沿Y方向移动的一个同步带直线导轨滑台模组的第三滑台55上。

试验时，为了尽量减小其它材料对异常体四周模拟围岩电阻率的影响，将除电极之外与模拟围岩接触的零件表面涂上一层绝缘漆。将异常体放置在L形连接板上，调节夹紧手柄夹紧异常体，控制器控制步进电机带动模拟刀盘在水中旋转，控制器控制沿XYZ方向移动的工作平台在各个方向上移动，完成不同走向异常体的埋设，从而满足模型试验中地质异常体可置换可重复的需求。将布置在模拟刀盘上其中的一个电极作为激励电极，其它电极作为测量电极，给激励电极和保护电极通入相同大小的直流电，数据采集装置实时采集模拟刀盘转过一定角度时各个测量电极与返回电极之间的电压。

Claims (6)

1.一种基于电法的地铁盾构超前探测室内试验装置，其特征是包括模型试验外壳(1)、主隧道模型(8)、异常体(22)、模拟隧道围岩、探测装置、异常体置换装置、数据采集装置(24)和控制器(23)；模型试验外壳(1)是一无盖的长方箱体，由亚克力板胶接而成，箱体顶部带环筋(59)，环筋上开有若干小孔；在箱体的一侧面开有若干孔，主隧道模型(8)固定在模型试验外壳(1)有孔的一面上，探测装置安装在主隧道模型(8)上，模拟隧道围岩填充于模型试验外壳(1)内，异常体置换装置固定在模型试验外壳(1)顶部的环筋(59)上，异常体(22)放置在异常体置换装置上，控制器(23)和数据采集装置(24)固定在模型试验外壳顶部的环筋(59)上，与探测装置和异常体置换装置通信；

所述主隧道模型(8)底端带有法兰盘，中间一段是圆管，圆管管身覆盖一层铜箔，圆管管身顶面封口处开有台阶孔，底端的法兰盘通过螺栓螺母固定在模型试验外壳(1)有孔的一面上，在螺栓螺母与模型试验外壳(1)接触的地方安装弹性密封圈；

所述探测装置包括阵列电极和模拟刀盘(11)，模拟刀盘(11)为一圆形亚克力板，在亚克力板直径方向上开有等距的小孔；阵列电极分为激励电极(56)、测量电极(57)、保护电极(47)和返回电极(48)，激励电极(56)和测量电极(57)等距安装在模拟刀盘(11)直径方向的小孔上，保护电极(47)均匀分布粘贴在圆管管身覆盖铜箔的四周，返回电极(48)粘贴在远离模拟刀盘(11)靠近主隧道模型底端的圆管管身上；

模拟刀盘(11)通过支腿法兰(10)固定在一不锈钢空心轴(5)的一端，空心轴(5)上开有槽口，空心轴(5)上的导电滑环(7)的转子一端的引线从空心轴上的槽口穿出与模拟刀盘(11)上的激励电极(56)和测量电极(57)连接，导电滑环(7)的定子一端的引线与控制器(23)和数据采集装置(24)连接，导电滑环(7)上设有止转片(6)，止转片(6)上安装一根长丝杆(46)和若干螺母将导电滑环(7)固定在模型试验外壳(1)上；空心轴(5)上安装有防水密封轴承(9)，将防水密封轴承(9)嵌入圆管管身顶面封口处的台阶孔中；为了使模拟刀盘旋转起来，在空心轴(5)的另一端装有第一联轴器(2)，第一联轴器(2)与第一步进电机(3)相连，第一步进电机(3)通过导线与控制器(23)相连，第一步进电机(3)通过第一电机座(4)固定在模型试验外壳(1)上；装配完后将空心轴(5)的槽口和两端口进行密封，防止水进入主隧道模型(8)中；

所述异常体置换装置，包括固定在模型试验外壳(1)顶部环筋(59)小孔上的可沿XYZ方向移动的工作平台，该工作平台由沿X方向移动的两个同步带直线导轨滑台模组、一个沿Y方向移动的同步带直线导轨滑台模组和一个沿Z方向移动的滚珠丝杠直线导轨滑台模组组成，该工作平台与模型试验外壳(1)顶部环筋(59)之间螺纹连接。

2.如权利要求1所述的基于电法的地铁盾构超前探测室内试验装置，其特征是，沿X方向移动的两个同步带直线导轨滑台模组分别由第一导轨(12)、第二导轨(45)、第一滑台(28)、第二滑台(43)、第一同步带(27)、第二同步带(44)、第一光杆(25)、第二光杆(26)、第三光杆(13)、第四光杆(14)、第二联轴器(15)、第三联轴器(17)、第四联轴器(49)、第二步进电机(54)和第二电机座(29)组成，第一导轨(12)和第二导轨(45)的导程均为600mm，第一光杆(25)和第二光杆(26)固定在第一导轨(12)上，第一同步带(27)缠绕在第一导轨(12)上，第一滑台(28)穿过第一光杆(25)、第二光杆(26)和第一同步带(27)在第一导轨(12)上沿X方向移动，第一导轨(12)上的轴承座一端连接第四联轴器(49)，第四联轴器(49)另一端连接第二步进电机(54)，第四联轴器(49)与第二步进电机(54)固定在第一导轨(12)的第二电机座(29)上，第三光杆(13)和第四光杆(14)固定在第二导轨(45)上，第二同步带(44)缠绕在第二导轨(45)上，第二滑台(43)穿过第三光杆(13)、第四光杆(14)和第二同步带(44)在第二导轨(45)上沿X方向移动；沿X方向移动的两个同步带直线导轨滑台模组之间通过第二联轴器(15)和第三联轴器(17)以及一根传动轴(16)连接。

3.如权利要求1所述的基于电法的地铁盾构超前探测室内试验装置，其特征是，沿Y方向上移动的同步带直线导轨滑台模组由第三导轨(39)、第三滑台(55)、第三同步带(38)、第五光杆(36)、第六光杆(37)、第五联轴器(41)、第三步进电机(40)和第三电机座(42)组成，第三导轨(39)的导程为300mm，第五光杆(36)、第六光杆(37)固定在第三导轨(39)上，第三同步带(38)缠绕在第三导轨(39)上，第三滑台(55)穿过第五光杆(36)、第六光杆(37)和第三同步带(38)在第三导轨(39)上沿Y方向移动，第三导轨(39)上的轴承座一端连接第五联轴器(41)，第五联轴器(41)另一端连接第三步进电机(40)，第五联轴器(41)与第三步进电机(40)固定在第三导轨(39)的第三电机座(42)上；沿Y方向上移动的同步带直线导轨滑台模组通过第一直角连接件(51)、第二直角连接件(52)固定在沿X方向移动的两个同步带直线导轨滑台模组的第一滑台(28)和第二滑台(43)上。

4.如权利要求1所述的基于电法的地铁盾构超前探测室内试验装置，其特征是，沿Z方向上移动的滚珠丝杠直线导轨滑台模组由第四滑台(35)、丝杠(33)、第七光杆(32)、第八光杆(34)、第六联轴器(58)、第四步进电机(30)和底板(31)组成，丝杠(33)导程为500mm，第七光杆(32)、第八光杆(34)和丝杠(33)固定在底板(31)上，第四滑台(35)穿过第七光杆(32)、第八光杆(34)和丝杠(33)沿Z方向移动，底板(31)上的轴承座一端连接第六联轴器(58)，第六联轴器(58)另一端连接第四步进电机(30)，第六联轴器(58)与第四步进电机(30)固定在底板(31)上；沿Z方向上移动的滚珠丝杠直线导轨滑台模组通过第三直角连接件(53)固定在沿Y方向移动的一个同步带直线导轨滑台模组的第三滑台(55)上。

5.如权利要求4所述的基于电法的地铁盾构超前探测室内试验装置，其特征是，第四滑台(35)上固定有一个L形连接板(18)，两者之间螺纹连接，L形连接板(18)底部开有圆孔，圆孔中固定一丝杆(19)，丝杆(19)上连接一活动板(21)，活动板(21)与丝杆(19)之间螺纹连接，活动板(21)可上下移动，可用于不同大小异常体(22)的夹紧，活动板(21)上开有螺纹孔，螺纹孔中安装夹紧手柄(20)，调节夹紧手柄(20)可以夹紧异常体(22)。

6.如权利要求1所述的基于电法的地铁盾构超前探测室内试验装置，其特征是，所述模拟隧道围岩为水溶液，由于水的均匀性，使得测量电极与周围介质充分接触，不会发生测量电压迅速变化的情况，有利于提高测量精度。