[實用新型]一種用于地質構造三維定位的智能骨料及注漿系統

有效

• 申請號: 201821302355.6
• 申請日: 2018-08-14
• 公開（公告）號: CN208633827U
• 公開（公告）日: 2019-03-22
• 發明（設計）人: 馬國偉;孫子正;董威;閆曉
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: E21D9/00
• 分類號: E21D9/00;E21D11/10;H04L29/08;H04W4/30;H04W84/18;G01S5/06
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 付長杰

本實用新型為一種用于地質構造三維定位的智能骨料及注漿系統，該智能骨料中摻入骨料式微型定位傳感器節點，所述骨料式微型定位傳感器節點包括骨料式微型定位傳感器節點腔體、無線信號收發模塊、電源模塊和微處理控制單元模塊，骨料式微型定位傳感器節點腔體的外表面設有防水防塵層，無線信號收發模塊、電源模塊和微處理控制單元模塊均集成于同一IC電路芯片上，該電路芯片嵌入于骨料式微型定位傳感器節點腔體的內部；電源模塊為整個電路芯片供電，微處理控制單元模塊分別連接無線信號收發模塊、電源模塊。該系統將定位傳感器引入注漿工程中，通過隨漿液運動的傳感器真實運動軌跡來定位含導水構造三維坐標，進一步指導地下工程治理。

技術領域

本實用新型涉及一種用于地質構造三維定位的智能骨料及注漿系統和方法，屬于無線通信領域。

背景技術

在國家現代化建設戰略的指導下，一大批公路鐵路工程、水利水電工程、跨海交通工程、礦山礦井工程及城市軌道工程等重大基礎工程項目陸續提上建設日程，這類工程在建設過程中經常穿越巖層，其中巖層巖體內存在大量裂隙、節理等地質構造，這些地質構造是巖層中地下水存儲和運移的通道，破壞了巖石的整體性，在工程擾動下易誘發滲漏水、突涌水等工程災害。國家基礎工程建設黃金期的到來，為隧道等地下工程建設科技的進步帶來了寶貴的機遇。但與此同時，復雜的地質條件和頻發的地質災害成為地下工程施工期所面臨的巨大挑戰。

我國已成為世界上地下工程修建數量最多、規模最大、發展速度最快的國家。特別是隨著水利水電工程與鐵路公路工程的建設重心向復雜地形地質條件下的西部山區轉移，涌現出一批具有“埋深大、洞線長、強巖溶發育、高水壓、構造復雜、突水風險高、施工難度大”等顯著特點的隧道。據統計，突水突泥災害是隧道施工中的主要地質災害之一，突涌水災害隧道施工帶來了巨大的經濟損失、重大的人員傷亡和惡劣的社會影響，因此，含導水地質構造的探測與突涌水災害的防治已經成為我國地下工程建設面臨的關鍵科學技術難題。

目前所采用的探測方法主要包括鉆探和物探兩類方法，其中鉆探法存在有效距離近，信息獲取少，僅具備“一孔之見”的探測效果，而物探方法包括多種手段，由近及遠，具有良好的前景，但目前三維成像理論與方法尚處于起步階段，其準確性和精確度都仍有長遠道路要走。在地下水災害治理中，含導水地質構造的探測和注漿治理是地下工程災害的兩個主要組成部分，其中注漿是將諸如水泥漿液、水泥水玻璃漿液、化學漿液等液體材料注入不良地質構造包括裂隙含水巖體、軟弱砂土體等，起到封堵涌水和加固地層的目的。在裂隙巖體中，由于含導水構造空間發育發達、展布范圍較大，常規漿液往往有效封堵涌水構造，骨料作為注漿材料中的添加成分，主要為軟質或硬質顆粒，包括木屑、黃豆及聚氨酯顆粒等遇水膨化物質，在含導水構造中，起到充填含導水構造，提高封堵及加固地層效率的作用。本實用新型引入傳感器系統，將傳感器內置入骨料中，能夠有效反饋含導水構造空間特征，解決了傳統物探精細度不足問題，能夠有效指導地下工程含導水構造災害治理問題。

實用新型內容

針對上述問題，本實用新型擬解決的技術問題是，提供一種用于地質構造三維定位的智能骨料及注漿系統和方法。該智能骨料中設有無線接收模塊，能用于智能定位。該系統和方法將定位傳感器引入注漿工程中，通過隨漿液運動的傳感器真實運動軌跡來定位含導水構造三維坐標，達到進一步指導地下工程治理的目的。本實用新型可以解決含導水構造等不良地質的坐標定量識別問題，對隧道等地下工程施工期突涌水災害的防治具有重要的理論意義和重大的應用價值。

本實用新型解決所述技術問題采用的技術方案是：

一種用于地質構造三維定位的智能骨料，其特征在于該智能骨料中摻入骨料式微型定位傳感器節點，所述骨料式微型定位傳感器節點包括骨料式微型定位傳感器節點腔體、無線信號收發模塊、電源模塊和微處理控制單元模塊，骨料式微型定位傳感器節點腔體的外表面設有防水防塵層，無線信號收發模塊、電源模塊和微處理控制單元模塊均集成于同一IC電路芯片上，該電路芯片嵌入于骨料式微型定位傳感器節點腔體的內部；電源模塊為整個電路芯片供電，微處理控制單元模塊分別連接無線信號收發模塊、電源模塊；無線信號收發模塊與外部基站連接。