[發明專利]一種巖體裂隙水綜合信息傳感器及使用方法

有效

• 申請號: 201610035005.7
• 申請日: 2016-01-19
• 公開（公告）號: CN105486353B
• 公開（公告）日: 2017-08-01
• 發明（設計）人: 李為騰;梅玉春
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司37221
• 代理人: 趙敏玲

技術領域

本發明涉及巖土工程領域，特別是一種巖體裂隙水綜合信息傳感器及使用方法。

背景技術

隨著我國基礎設施建設的快速發展，公路鐵路隧道、煤礦巷道、地鐵、水電硐室等修建越來越廣泛，而上述工程多建設在巖體之中。巖體中的裂隙水廣泛分布，裂隙水的存在將會顯著降低巖體綜合強度指標，甚至導致突水突泥等大型災害；另外，裂隙水的存在會提高隧道、地鐵等運營期排水費用。

巖體裂隙水的探測、監測對巖體工程設計、施工、運營均具有重要指導意義。如進行隧道防水設計時，或采用注漿堵水對裂隙水進行封堵時，都應首先掌握裂隙水分布、壓力、運移規律等信息。而目前對巖體裂隙水信息的獲取一般是通過已揭露的巖體進行量測來進行，對于未揭露巖體尚未見定量準確的探測、監測方法，尤其是無法準確獲取不同深度位置處的裂隙水信息。總的來說，目前尚沒有能夠準確量測或監測巖體裂隙水綜合信息的傳感器及方法能夠解決上述問題。

發明內容

本發明公開了一種巖體裂隙水綜合信息傳感器及使用方法，能夠準確定量獲取巖體裂隙水的分布、壓力、流速、溫度等相關信息。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種巖體裂隙水綜合信息傳感器，包括中心管、通氣管、隔段器和感應元件，沿著中心管的軸線方向其上間隔布置有若干隔段器，每個隔斷器均與為其內部充氣的通氣管相連通，在每兩個隔段器之間設置有多個固定在中心管上的感應元件；每個感應元件通過單獨的導線與信號接收器相連。

進一步，所述的中心管為具有一定壁厚和剛度的管體，其截面形狀一般為圓形；中心管構成整個傳感器的骨架，用于固定其他部件。

進一步的，多個感應元件包括壓力感應元件、流速感應元件、流向感應元件、溫度感應元件。所述的感應元件固定在中心管的外壁上，并通過導線與信號接收器連接；感應元件感應到裂隙信息后，即時將信號通過導線傳送到信號接收器；上述每個感應元件的信號感應及傳遞均是相互獨立的，以實現裂隙水信息的定位。

進一步的，所述的導線一端連接感應元件，另一端穿過中心管內部引出連接到信號接收器，所述的導線在穿入中心管位置為密封接觸。

進一步的，所述的通氣管聯通每一個隔段器，可以通過通氣管向隔段器內充入高壓氣體。

進一步的，所述的隔段器由隔段囊和上下各個的隔段板組成；所述的隔段板為一具有一定厚度和剛度的圓板；所述的隔段囊為柔性囊狀體，一般為橡膠囊；通過通氣管向當隔段器內充入高壓氣體時，隔段囊膨脹，由于上下面均受到隔段板的約束，而向外鼓出，并最終與測孔的壁接觸并密貼，達到封隔的目的；當隔段器內氣壓降低時，隔段囊向內收縮。

進一步的，所述的隔段器的作用在于充氣后可將感應元件分隔在一個個相互獨立的感應單元內，以此保證每個感應單元中的感應元件，能且只能感應到從與自身所在感應單元聯通的裂隙傳導過來的裂隙水，從而實現裂隙水信息的定位。隔段器的間隔越小，感應單元數量越多，裂隙水的信息的探測、監測精度和定位精度越高。

進一步的，所述的通氣管與中心管豎直設置在測孔內且相互平行。

本發明傳感器的使用步驟如下：

1、在裂隙巖體中鉆出測孔，并清理測孔中的雜質；所述的測孔的直徑應當略大于隔段板的外徑，以同時滿足傳感器的放入并滿足隔段需要；

2、檢測隔段器的密閉性滿足要求后，將本發明傳感器放入測孔；

3、將導線連接到信號接收器；

4、通過通氣管向隔段器內充入高壓氣體并保持，隔段器內的氣壓應大于裂隙水壓；

5、待信號穩定后，通過信號接收器采集裂隙水信息，從而對巖體中的裂隙水信息進行定位和分析。

6、為獲取更全面的裂隙水信息，通過通氣管釋放氣壓，調整傳感器的入孔深度，使隔段器位置與上一次交錯，或調整傳感器的方位角，或在另一新的測孔中進行，重復步驟4～5。

7、探測或監測結束，通過通氣管放氣，拔出傳感器。

本發明達到的有益效果是：

可以對尚未揭露的裂隙巖體中的裂隙水壓力、流速、流向、溫度等信息進行探測或監測；更重要的是能夠給裂隙水信息進行準確定位，從能夠進行裂隙水信息的全面分析。本發明能夠廣泛應用于隧道、巷道、水電硐室、邊坡等裂隙巖體的裂隙水探測、監測工程中，或用于與裂隙水相關的室內試驗中，為裂隙水信息的全面獲取提供了有力手段，為工程的設計、施工、運營提供重要的參考數據。

附圖說明