[實用新型]一種注漿擴散三維監(jiān)測系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201620051001.3
• 申請日: 2016-01-19
• 公開（公告）號: CN205317633U
• 公開（公告）日: 2016-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張玉華;玄超;李為騰;楊寧;梅玉春
• 申請（專利權(quán)）人: 山東科技大學(xué)
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 趙敏玲

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及巖土工程領(lǐng)域，特別是一種注漿擴散三維監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的快速發(fā)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。但隨著淺部資源的減少甚至枯竭，礦山開采深度越來越深；目前越來越多的隧道建設(shè)在高山之中；越來越多的地下工程處在大埋深、軟巖、斷層構(gòu)造等惡劣地質(zhì)環(huán)境中，導(dǎo)致巖體穩(wěn)定控制難度劇增，工程災(zāi)害頻發(fā)。

注漿加固是提高巖體穩(wěn)定性，保證工程安全的重要技術(shù)措施；注漿堵水是目前處理巖土工程中突涌水問題的主要技術(shù)。但是，由于目前注漿技術(shù)發(fā)展仍不完善，導(dǎo)致注漿效果得不到保障，最為突出的問題是：由于巖土體中存在大量無法直接觀察的貫通裂隙，注漿過程中漿液如何擴散、擴散到什么范圍等信息無法獲取，導(dǎo)致注漿策略的制定非常被動。比如在裂隙發(fā)育嚴(yán)重的圍巖中注漿時，經(jīng)常遇到漿液壓力從開始到結(jié)束一直保持在很低的水平，漿液僅沿優(yōu)勢通道擴散的情況，甚至有時漿液僅沿一個方向擴展至注漿孔外10m~20m以外而注漿孔周邊其它方向圍巖裂隙沒有任何漿液填充的情況。在此條件下，雖然注漿量很大，但是對圍巖裂隙的整體填充率卻很低，無法在圍巖中形成連續(xù)的充填加固區(qū)域，不能達(dá)到預(yù)期加固效果，而且還浪費了材料。

因此，注漿過程中漿液擴散模式、擴散參數(shù)的監(jiān)測對于注漿加固機理研究、技術(shù)發(fā)展、方案優(yōu)化具有重要價值。但是目前尚沒有相應(yīng)的設(shè)備和技術(shù)能夠有效、定量、實時的監(jiān)測到漿液的三維擴散信息。因此，目前亟待開發(fā)一種監(jiān)測系統(tǒng)及方法解決上述問題。

實用新型內(nèi)容

本實用新型公開了一種注漿擴散三維監(jiān)測系統(tǒng)，能夠在注漿過程中準(zhǔn)確、定量、實時獲取漿液的三維擴散信息。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案如下：

一種注漿擴散三維監(jiān)測系統(tǒng)，包括放入監(jiān)測孔內(nèi)的隔斷式傳感器，所述的隔斷式傳感器包括一個中心管、加壓管、阻隔器和漿液感應(yīng)元件，沿著中心管的軸向方向間隔布置有多個阻隔器，每兩個阻隔器之間設(shè)有固定在中心管上的漿液感應(yīng)元件，每個阻隔器均與為其加壓的加壓管連通，所述的每個漿液感應(yīng)元件均通過獨立的信號線與信息采集器相連，實現(xiàn)裂隙空間信息的定位。所述的漿液感應(yīng)元件感應(yīng)到漿液后，即時將信號通過導(dǎo)線傳送到信號接收器，上述每個漿液感應(yīng)元件的信號感應(yīng)及傳遞均是相互獨立的，以實現(xiàn)漿液擴散空間信息的定位。

進(jìn)一步的，所述的加壓管向阻隔器內(nèi)充入高壓氣體或液體，實現(xiàn)阻隔器的側(cè)向膨脹或收縮；當(dāng)通過加壓管向當(dāng)阻隔器內(nèi)充入高壓氣（液）體時，阻隔器側(cè)向膨脹，并最終與監(jiān)測孔的孔壁接觸并密貼，達(dá)到封隔的目的；當(dāng)阻隔器內(nèi)氣壓降低時，解除封隔作用。

進(jìn)一步，所述的阻隔器的間隔距離的大小與漿液感應(yīng)元件的數(shù)量的多少成反比，阻隔器的間隔越小，感應(yīng)單元數(shù)量越多，漿液擴散信息的監(jiān)測精度和定位精度越高。

進(jìn)一步的，所述的漿液感應(yīng)元件是一種對漿液反應(yīng)敏感的感應(yīng)元件。

進(jìn)一步的，所述的監(jiān)測孔設(shè)置在注漿孔的周圍，所述的中心管、加壓管均設(shè)置在監(jiān)測孔內(nèi)，且加壓管與中心管平行設(shè)置。

使用時，隔斷式傳感器布置在注漿孔周圍，阻隔器膨脹后，每個隔斷式傳感器上的漿液感應(yīng)元件被相互隔離，且分布在不同深度，由此形成了注漿孔周圍的三維布控狀態(tài)；當(dāng)漿液通過裂隙運移到若干漿液感應(yīng)單元時，便獲取了即時的漿液擴散的三維空間信息，從而實現(xiàn)三維實時監(jiān)測。

進(jìn)一步的，所述的阻隔器的作用在于充氣（液）后可將漿液感應(yīng)元件分隔在一個個相互獨立的感應(yīng)單元內(nèi)，以此保證每個感應(yīng)單元中的感應(yīng)元件，能且只能感應(yīng)到從與自身所在感應(yīng)單元聯(lián)通的裂隙傳導(dǎo)過來的漿液，從而實現(xiàn)漿液擴散信息深度方向的定位。

本實用新型達(dá)到的有益效果是：

由于采用了隔斷式傳感器，可以可將漿液感應(yīng)元件分隔在一個個相互獨立的感應(yīng)單元內(nèi)，以此保證每個感應(yīng)單元中的感應(yīng)元件，能且只能感應(yīng)到從與自身所在感應(yīng)單元聯(lián)通的裂隙傳導(dǎo)過來的漿液，從而實現(xiàn)漿液擴散信息孔深方向的定位；同時在注漿孔周圍布置多個隔斷式傳感器，實現(xiàn)漿液感應(yīng)元件的三維空間布控。基于此，可在注漿過程中實時監(jiān)測漿液在三維空間的擴散情況，為注漿機理研究、技術(shù)改進(jìn)、方案優(yōu)化等提供重要參考。同時，本實用新型專利隔斷式傳感器可大可小，可長可短，可根據(jù)現(xiàn)場需要任意調(diào)節(jié)其尺寸，具有廣泛的適用性。

附圖說明