CN105486353B - 一种岩体裂隙水综合信息传感器及使用方法 - Google Patents

一种岩体裂隙水综合信息传感器及使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种岩体裂隙水综合信息传感器及使用方法，包括中心管、通气管、隔段器、感应元件和通气管，沿着中心管的轴线方向其上间隔布置有若干隔段器，每个隔断器均与为其内部充气的通气管相连通，在每两个隔段器之间的设置有多个固定在中心管上的感应元件；每个感应元件通过单独的导线与信号接收器相连。本发明可以对尚未揭露的裂隙岩体中的裂隙水压力、流速、流向、温度等信息进行探测或监测；更重要的是能够给裂隙水信息进行准确定位，从能够进行裂隙水信息的全面分析。

Description

一种岩体裂隙水综合信息传感器及使用方法
技术领域
本发明涉及岩土工程领域，特别是一种岩体裂隙水综合信息传感器及使用方法。
背景技术
随着我国基础设施建设的快速发展，公路铁路隧道、煤矿巷道、地铁、水电硐室等修建越来越广泛，而上述工程多建设在岩体之中。岩体中的裂隙水广泛分布，裂隙水的存在将会显著降低岩体综合强度指标，甚至导致突水突泥等大型灾害；另外，裂隙水的存在会提高隧道、地铁等运营期排水费用。
岩体裂隙水的探测、监测对岩体工程设计、施工、运营均具有重要指导意义。如进行隧道防水设计时，或采用注浆堵水对裂隙水进行封堵时，都应首先掌握裂隙水分布、压力、运移规律等信息。而目前对岩体裂隙水信息的获取一般是通过已揭露的岩体进行量测来进行，对于未揭露岩体尚未见定量准确的探测、监测方法，尤其是无法准确获取不同深度位置处的裂隙水信息。总的来说，目前尚没有能够准确量测或监测岩体裂隙水综合信息的传感器及方法能够解决上述问题。
发明内容
本发明公开了一种岩体裂隙水综合信息传感器及使用方法，能够准确定量获取岩体裂隙水的分布、压力、流速、温度等相关信息。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种岩体裂隙水综合信息传感器，包括中心管、通气管、隔段器和感应元件，沿着中心管的轴线方向其上间隔布置有若干隔段器，每个隔断器均与为其内部充气的通气管相连通，在每两个隔段器之间设置有多个固定在中心管上的感应元件；每个感应元件通过单独的导线与信号接收器相连。
进一步，所述的中心管为具有一定壁厚和刚度的管体，其截面形状一般为圆形；中心管构成整个传感器的骨架，用于固定其他部件。
进一步的，多个感应元件包括压力感应元件、流速感应元件、流向感应元件、温度感应元件。所述的感应元件固定在中心管的外壁上，并通过导线与信号接收器连接；感应元件感应到裂隙信息后，即时将信号通过导线传送到信号接收器；上述每个感应元件的信号感应及传递均是相互独立的，以实现裂隙水信息的定位。
进一步的，所述的导线一端连接感应元件，另一端穿过中心管内部引出连接到信号接收器，所述的导线在穿入中心管位置为密封接触。
进一步的，所述的通气管联通每一个隔段器，可以通过通气管向隔段器内充入高压气体。
进一步的，所述的隔段器由隔段囊和上下各个的隔段板组成；所述的隔段板为一具有一定厚度和刚度的圆板；所述的隔段囊为柔性囊状体，一般为橡胶囊；通过通气管向当隔段器内充入高压气体时，隔段囊膨胀，由于上下面均受到隔段板的约束，而向外鼓出，并最终与测孔的壁接触并密贴，达到封隔的目的；当隔段器内气压降低时，隔段囊向内收缩。
进一步的，所述的隔段器的作用在于充气后可将感应元件分隔在一个个相互独立的感应单元内，以此保证每个感应单元中的感应元件，能且只能感应到从与自身所在感应单元联通的裂隙传导过来的裂隙水，从而实现裂隙水信息的定位。隔段器的间隔越小，感应单元数量越多，裂隙水的信息的探测、监测精度和定位精度越高。
进一步的，所述的通气管与中心管竖直设置在测孔内且相互平行。
本发明传感器的使用步骤如下：
1、在裂隙岩体中钻出测孔，并清理测孔中的杂质；所述的测孔的直径应当略大于隔段板的外径，以同时满足传感器的放入并满足隔段需要；
2、检测隔段器的密闭性满足要求后，将本发明传感器放入测孔；
3、将导线连接到信号接收器；
4、通过通气管向隔段器内充入高压气体并保持，隔段器内的气压应大于裂隙水压；
5、待信号稳定后，通过信号接收器采集裂隙水信息，从而对岩体中的裂隙水信息进行定位和分析。
6、为获取更全面的裂隙水信息，通过通气管释放气压，调整传感器的入孔深度，使隔段器位置与上一次交错，或调整传感器的方位角，或在另一新的测孔中进行，重复步骤4～5。
7、探测或监测结束，通过通气管放气，拔出传感器。
本发明达到的有益效果是：
可以对尚未揭露的裂隙岩体中的裂隙水压力、流速、流向、温度等信息进行探测或监测；更重要的是能够给裂隙水信息进行准确定位，从能够进行裂隙水信息的全面分析。本发明能够广泛应用于隧道、巷道、水电硐室、边坡等裂隙岩体的裂隙水探测、监测工程中，或用于与裂隙水相关的室内试验中，为裂隙水信息的全面获取提供了有力手段，为工程的设计、施工、运营提供重要的参考数据。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明结构示意图；
图2为1-1剖面图；
图3为2-2剖面图；
图4为本发明使用方法示意图。
图中：1-中心管；2-隔段器；3-隔段囊；4-隔段板；5-通气管；6-压力感应元件；7-流速感应元件；8-流向感应元件；9-温度感应元件；10-导线；11-岩体；12-测孔；13-裂隙。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明做进一步阐述：
如图1、2、3所示，该传感器主要由中心管1、隔段器2、感应元件、通气管5等构成。中心管1上间隔布置有若干隔段器2，在每两个隔段器2之间的设置有感应元件，感应元件固定在中心管1上；感应元件通过导线10与信号接收器相连。
中心管1为具有一定壁厚和刚度的管体，其截面形状一般为圆形；中心管1构成整个传感器的骨架，用于固定其他部件；
感应元件主要指压力感应元件6、流速感应元件7、流向感应元件8、温度感应元件9，或其他所需的感应元件。所述的感应元件固定在中心管1的外壁上，并通过导线10与信号接收器连接；感应元件感应到裂隙信息后，即时将信号通过导线10传送到信号接收器；上述每个感应元件的信号感应及传递均是相互独立的，以实现裂隙水信息的定位。
导线9一端连接传感3，经中心管1内部引出，另一端连接到信号接收器；所述的导线9在穿入中心管1位置为密封接触。
通气管5联通每一个隔段器2，可以通过通气管5向隔段器2内充入高压气体。
隔段器2由隔段囊3和上下各1个的隔段板4组成；所述的隔段板4为一具有一定厚度和刚度的圆板；所述的隔段囊3为柔性囊状体，一般为橡胶囊；通过通气管5向当隔段器2内充入高压气体时，隔段囊3膨胀，由于上下面均受到隔段板4的约束，而向外鼓出，并最终与测孔12的壁接触并密贴，达到封隔的目的；当隔段器2内气压降低时，隔段囊3向内收缩。
隔段器2的作用在于充气后可将感应元件分隔在一个个相互独立的感应单元内，以此保证每个感应单元中的感应元件，能且只能感应到从与自身所在感应单元联通的裂隙传导过来的裂隙水，从而实现裂隙水信息的定位。隔段器2的间隔越小，感应单元数量越多，裂隙水的信息的测试精度和定位精度越高。
如图4所示，本发明传感器的具体使用步骤如下：
1、在裂隙岩体11中钻出测孔12，并清理测孔中的杂质；所述的测孔12的直径应当略大于隔段板4的外径，以同时满足传感器的放入并满足隔段需要；
2、检测隔段器2的密闭性满足要求后，将本发明传感器放入测孔12；
3、将导线10连接到信号接收器；
4、通过通气管5向隔段器2内充入高压气体并保持，隔段器2内的气压应大于裂隙水压；
5、待信号稳定后，通过信号接收器采集裂隙水信息，从而对岩体中的裂隙水信息进行定位和分析。
6、为获取更全面的裂隙水信息，通过通气管5释放气压，调整传感器的入孔深度，使隔段器2的位置与上一次交错，或调整传感器的方位角，或在另一新的测孔中进行，重复步骤4～5。
7、探测或监测结束，通过通气管5放气，拔出传感器。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种岩体裂隙水综合信息传感器的使用方法，其特征在于：所述的传感器包括中心管、通气管、隔段器和感应元件，沿着中心管的轴线方向其上间隔布置有若干个隔段器，每个隔断器均与为其内部充气的通气管相连通，在每两个隔段器之间设置有多个固定在中心管上的感应元件；每个感应元件通过单独的导线与信号接收器相连；所述的隔段器由隔段囊和位于隔段囊上、下位置的两个隔段板组成；
步骤1在裂隙岩体中钻出测孔，并清理测孔中的杂质；所述的测孔的直径应当略大于隔段板的外径，以同时满足传感器的放入并满足隔段需要；
步骤2检测隔段器的密闭性满足要求后，将传感器放入测孔；
步骤3将导线连接到信号接收器；
步骤4通过通气管向隔段器内充入高压气体并保持，隔段器内的气压应大于裂隙水压；
步骤5待信号稳定后，通过信号接收器采集裂隙水信息，从而对岩体中的裂隙水信息进行定位和分析；
步骤6通过通气管释放气压，调整传感器的入孔深度，使隔段器位置与上一次交错，或调整传感器的方位角，或在另一新的测孔中进行，重复步骤4~5；
步骤7探测或监测结束，通过通气管放气，拔出传感器。
2.如权利要求1所述的岩体裂隙水综合信息传感器的使用方法，其特征在于：所述的中心管为具有一定壁厚和刚度的管体。
3.如权利要求1所述的岩体裂隙水综合信息传感器的使用方法，其特征在于：多个感应元件包括压力感应元件、流速感应元件、流向感应元件和温度感应元件，这些感应元件固定在中心管的外壁上，并通过导线与信号接收器连接；感应元件感应到裂隙信息后，即时将信号通过导线传送到信号接收器。
4.如权利要求1所述的岩体裂隙水综合信息传感器的使用方法，其特征在于：所述的导线一端连接感应元件，另一端穿过中心管内部引出连接到信号接收器，所述的导线在穿入中心管位置为密封接触。
5.如权利要求1所述的岩体裂隙水综合信息传感器的使用方法，其特征在于：所述的隔段囊为柔性囊状体。
6.如权利要求1所述的岩体裂隙水综合信息传感器的使用方法，其特征在于：所述的通气管与中心管竖直设置在测孔内且相互平行。
7.如权利要求1所述的岩体裂隙水综合信息传感器的使用方法，其特征在于，所述的隔段器在于充气后将感应元件分隔在一个个相互独立的感应单元内，以此保证每个感应单元中的感应元件，能且只能感应到从与自身所在感应单元联通的裂隙传导过来的裂隙水，从而实现裂隙水信息的定位。
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