[發明專利]基于熱傳導的巖土滲流實時測量儀器系統

有效

• 申請號: 201811358944.0
• 申請日: 2018-11-15
• 公開（公告）號: CN109283117B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 李青;張超;王燕杰;童仁園;施閣;孫葉青
• 申請（專利權）人: 中國計量大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08;G01N25/20
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發明公開了一種基于熱傳導的巖土滲流實時測量儀器系統。系統埋設于地下，每個滲流測量傳感器經各自的滲流測量處理終端接滲流信息集匯發送器，滲流信息集匯發送器和發送端天線接；滲流測量傳感器中，細管漏斗結構為中間細管和連接在細管兩端的兩個漏斗，漏斗的小端固接到細管的端部并和細管相通，漏斗的大端端面設有多孔陶瓷片，細管內部的中央布置有可控加熱棒，細管內部的兩端部均布置有一溫度傳感器，細管內部的中部插裝有水探測針。本發明對巖土中由各種原因引發的巖土滲流進行精確測量其方向和滲流量大小，為一種實時觀測巖土中滲流量的新儀器，為滑坡、泥石流等災害的發生提供前兆信息。

技術領域

本發明涉及一種滲流測量儀，特別是涉及一種地下巖土中滲流量的熱導式測量方法及測量系統。

背景技術

巖土滲流是指巖土空隙中運動的地下水。巖土滲流是形成的滑坡、泥石流、垮壩、基坑塌陷等巖土災變危害的重要因素，巖土災變危害每年都會造成巨大的人員傷亡和經濟損失。由于巖土自身特殊的物理性質，巖土滲流具有流速低、流量小的特點，巖土滲流的測量很難。

現巖土滲流測量方法有：①孔隙水壓力的測量方法；②巖土電阻率測量方法；③分布式光纖溫度測量方法；④聲吶傳播速度測量方法。孔隙水壓力測量方法是運用巖土中壓力與滲流的關系換算出滲流，其測量值與具體土的構成有關，因此誤差較大。巖土電阻率測量是根據含水巖土與電阻率的關系來測量，巖土含水量不能反映滲流大小，尤其是巖土中含水量達到飽和時巖土電阻率不再變化，而通常滲流形成的巖土的含水量是處于飽和狀態。分布式光纖測溫方法是將測溫光纖放入巖土中，并對光纖附近的巖土進行加熱，在有滲流時光纖測得的溫度場與滲流場有相關性，這種方法因巖土加熱的功率較大，不適合長期實時測量，且光纖測量系統的價格昂貴也不宜長期放置野外。根據聲吶傳播速度對滲流進行測量的設備整體價格昂貴，也不適合在野外長期實時監測中使用。

可見，現有方法和設備，不能以實時、自動、遠程實現巖土滲流的精確測量。

發明內容

本發明的目的在于提供了一種基于熱傳導的巖土滲流實時測量儀器系統，能在野外實現實時、長期、自動、遠程對巖土中滲流進行測量，既可以滿足巖土體防災減災需求，又能用于建筑、水利方面的工程需求。

本發明采用的技術方案：

本發明系統包括現場測量儀器，現場測量儀器包括多個滲流測量傳感器、多個滲流測量處理終端、滲流信息集匯發送器和發送端天線，每個滲流測量傳感器均連接有一個滲流測量處理終端，各個滲流測量處理終端電連接到滲流信息集匯發送器，滲流信息集匯發送器和發送端天線連接，使用時滲流測量傳感器與滲流測量處理終端組成使用并埋設于地下；所述的滲流測量傳感器包括細管漏斗結構和安裝在細管漏斗結構中的水探測針、多孔陶瓷片、溫度傳感器和可控加熱棒，細管漏斗結構為中間細管和連接在細管兩端的兩個漏斗，漏斗的小端固接到細管的端部并和細管相通，漏斗的大端端面設有多孔陶瓷片，多孔陶瓷片僅容許水滲透過，不容許水以外的土體物質透過，細管內部的中央布置有可控加熱棒，細管內部的兩端部均布置有一溫度傳感器，細管內部的中部插裝有水探測針，從而形成傳感器。

所述的滲流測量處理終端經485總線連接到滲流信息集匯發送器。

所述的滲流測量處理終端包括溫度傳感器接入電路、恒流源電路、信號放大電路、A/D轉換電路、MCU單片機、可控加熱電路、485總線驅動電路、水探測電路；溫度傳感器均連接到溫度傳感器接入電路，恒流源電路連接到溫度傳感器接入電路進行供電，溫度傳感器接入電路輸出端依次經信號放大電路、A/D轉換電路連接到MCU單片機，MCU單片機經485總線驅動電路連接485總線，485總線連接到滲流信息集匯發送器，MCU單片機分別和可控加熱電路、水探測電路連接，可控加熱電路、水探測電路分別和可控加熱棒、水探測針連接。

還包括遠方測量儀器，遠方測量儀器包括接收端天線、遠程接收裝置和PC機，接收端天線和現場測量儀器的發送端天線無線通信連接，接收端天線和遠程接收裝置的輸入端連接，遠程接收裝置的輸出端和PC機連接。