[發明專利]一種用于隧道圍巖內部滲透壓力測量裝置及測量方法

在審

• 申請號: 201710343217.6
• 申請日: 2017-05-16
• 公開（公告）號: CN107014734A
• 公開（公告）日: 2017-08-04
• 發明（設計）人: 李術才;林鵬;許振浩;黃鑫;王文揚;高斌;潘東東
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司37221
• 代理人: 張勇

技術領域

本發明涉及一種用于隧道圍巖內部滲透壓力測量裝置及測量方法。

背景技術

隧道工程建設中，尤其是在巖溶裂隙水發育的地區，水文地質條件復雜，長期以來，因地下水未勘察清楚，導致隧道工程事故的例子比比皆是。要想對隧道隧址區地下水有一個清楚的了解，隧道圍巖內部地下水滲透壓力測量工作是必不可少的，且必須及時準確。

現有的隧道施工現場常用的地下水滲透壓力測量方法主要是將滲壓計埋入圍巖內部后通過讀數儀進行測量，滲壓計埋設需要進行砂石及注漿回填，操作復雜且影響施工，并且如果是短時間測量會造成大量監測元件的浪費，耗時耗力，適用性低。

發明內容

本發明為了解決上述問題，提出了一種用于隧道圍巖內部滲透壓力測量裝置及測量方法，本發明摒棄了傳統滲壓監測元件的埋設工作，降低了操作的復雜性，避免了大量監測元件的浪費，有效提高隧道施工現場圍巖內部滲透壓力測量工作的效率，保證數據的準確性。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種用于隧道圍巖內部滲透壓力測量裝置，包括主體框架、鉆孔封閉機構、滲透壓力測量機構和數據處理器，所述鉆孔封閉機構、滲透壓力測量機構和數據處理器設置于主體框架上，主體框架提供承載力，保證其穩定安裝于鉆孔內；

所述鉆孔封閉機構設置于主體框架上，切斷鉆孔與外部空間的水力聯系，同時向鉆孔內進行單向的氣壓加載，所述滲透壓力測量機構檢測實時滲透壓力，所述數據處理器控制加載氣壓和采集并采集滲透壓力數據。

所述主體框架具體包括剛性套管、環形支撐、儀表安放端頭和透水過濾端頭，所述環形支撐套裝于剛性套管外側，以提供支撐力，所述透水過濾端頭設置于剛性套管的一端，儀表安放端頭設置于剛性套管的另一端。

所述透水過濾端頭與剛性套管連接，其上設置透水孔和濾網，防止巖屑和淤泥進入剛性套管內。

所述儀表安放端頭內設置電動氣壓加載器和數據處理器。

所述鉆孔封閉機構，包括彈性氣囊、進氣管、單向止氣閥、泄氣閥和電動氣壓加載器，所述彈性氣囊套設在剛性套管外沿，進氣管一端穿過剛性套管上的預留孔與彈性氣囊連通，另一端與電動氣壓加載器連接，電動氣壓加載器向彈性氣囊中壓入氣體，該連接處設置單向止氣閥，單向止氣閥在氣壓加載時，限制氣體只進入彈性氣囊。

所述進氣管上設置有泄氣閥，以釋放彈性氣囊中的氣體。

所述滲透壓力測量機構套裝于剛性套管內。

所述滲透壓力測量機構包括滲壓計和電導線，滲壓計安裝在前述透水過濾端頭處，進行滲壓采集，通過電導線與數據處理器連接進行數據傳輸。

所述彈性氣囊具有伸縮性和膨脹性，采用彈性材質，如橡膠等。

基于上述測量裝置的工作方法，包括：

1)將滲透壓力測量裝置插入待測隧道圍巖內部鉆孔中；

2)測量裝置安放好后，關閉泄氣閥并打開電動氣壓加載器向彈性氣囊中充氣，在單向止氣閥的控制作用下，彈性氣囊膨脹并逐漸與鉆孔壁緊密貼合，起到隔水的作用；

3)待地下水慢慢充入鉆孔前端封閉空間后，滲透壓力測量機構逐漸監測到滲透壓力并將數據傳輸到數據處理器，待滲透壓力趨于穩定狀態時，此時測得的滲透壓力即為圍巖內部滲透壓力；

4)測量完成后，打開泄氣閥，彈性氣囊中氣體釋放后縮回原來大小，將滲透壓力測量裝置從鉆孔中收回，完成操作。

與現有技術相比，本發明的有益效果為：

本發明通過設計的鉆孔封閉裝置，巧妙的將鉆孔與外部空間的水利聯系切斷，保證了滲透水壓力測量的準確性，并通過釋放彈性氣囊氣體，實現了測量裝置的可重復使用，避免了大量監測元件的浪費，有效提高隧道施工現場圍巖內部滲透壓力測量工作的效率，保證數據的準確性。

附圖說明

構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本申請的進一步理解，本申請的示意性實施例及其說明用于解釋本申請，并不構成對本申請的不當限定。

圖1是本發明測量裝置插入鉆孔示意圖；

圖2是本發明的裝置分解示意圖；

圖3是本發明的裝置細部示意圖；

圖4是本發明的單向止氣閥示意圖；

圖5是本發明的彈性氣囊剖切示意圖；

圖6是本發明的彈性氣囊充氣前后示意圖。