[發明專利]一種隧道施工突水預警系統

有效

• 申請號: 202110962849.7
• 申請日: 2021-08-20
• 公開（公告）號: CN113586154B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 韓智銘;朱正國;王雪;房學謙;郭佳奇;黃鑫;樊浩博;孫明磊;王曉明;王旭;丁祥;高新強;韓偉歌;高利斌;朱永全;焦銀峰;馬超義;崔振偉
• 申請（專利權）人: 石家莊鐵道大學;河南理工大學
• 主分類號: E21F17/18
• 分類號: E21F17/18
• 代理公司: 河南大象律師事務所 41129
• 代理人: 張輝

本發明公開了一種隧道施工突水預警系統，包括電荷放大電路、第一應力提取電路、第一應力檢測電路、電壓轉換模塊、第二應力檢測電路、第三應力檢測電路和突水預警電路，利用繼電器K2的導通狀態將壓力信號一分為二，利用電容C6、電容C5分別提取兩者的峰值，將兩者峰值進行差分運算，以檢測壓力值存在持續性變化、驟增突變的狀態，并將第二應力電壓信號實時與第三應力峰值信號進行差分運算，將第三應力電壓信號實時與第二應力峰值信號進行差分運算，以檢測壓力值存在驟降突變的狀態，再聯合濕度值協同預測突水，以提高突水預測的準確性。

技術領域

本發明涉及突水預警技術領域，特別是涉及一種隧道施工突水預警系統。

背景技術

隧道在挖掘穿越巖溶地區過程中，由于受到復雜的地質條件的影響往往隧道會遭受突水涌泥現象，突水災害常常引發隧道被淹、開挖設備進水損毀的事故，甚至會發生隧道施工中塌方的狀況，會危及施工人員的安全，所以監測隧道突水問題并及時預警，以便施工人員盡快撤離是至關重要的；

傳統的突水預警系統監測技術較為成熟的是水文參數監測，但水文監測只有在地下監測點的水份含量達到一定程度時才能測出，再加上突水突發性強、水量大、破壞性大的特點，當監測到水文參數的數據并分析后再預警，將錯過最佳的擋水搶險時機；而地質參數，如應力參數監測一般用于底板突水監測，由于不同類型突水機理上的差別，導致參數敏感程度也不一樣，再加上應力參數監測又易受到施工環境的影響，僅憑其測試值的大小不能準確地預測突水情況，從而增大了突水預警系統誤判的幾率。

發明內容

針對上述情況，為克服現有技術之缺陷，本發明之目的在于提供一種隧道施工突水預警系統，能夠通過實時檢測地下檢監測點的濕度值和壓力值變化來預測突水，提高突水預測的準確性，并及時以聲光預警的方式來表現突水預警，提醒施工人員盡快撤離。

其解決的技術方案是，包括電荷放大電路、第一應力提取電路、第一應力檢測電路、電壓轉換模塊、第二應力檢測電路、第三應力檢測電路和突水預警電路，所述電荷放大電路選用型號為SAYL404Y的壓力傳感器J1將地下監測點的壓力轉換為電荷信號，利用電容C3的積分作用將電荷信號轉換為第一應力電壓信號，所述第一應力提取電路利用方波電壓決定繼電器K2的導通狀態，將第一應力電壓信號分為第二應力電壓信號、第三應力電壓信號，若繼電器K2未導通，則利用電容C6實時提取第二應力電壓信號的峰值，若繼電器K2導通，則利用電容C5實時提取第三應力電壓信號的峰值，所述電壓轉換模塊根據第二應力電壓信號、第三應力電壓信號的峰值，分別輸出對應實時峰值電壓的、連續的第二應力峰值信號、第三應力峰值信號；

所述第一應力檢測電路運用運放器AR4將第二應力峰值信號、第三應力峰值信號實時進行差分運算，并運用運放器AR6將差值絕對值與電阻R17-R18的分壓值進行比較，所述第二應力檢測電路運用運放器AR7將第二應力電壓信號與第三應力峰值信號實時進行差分運算，若運放器AR7輸出的差值大于電阻R23-R24的分壓值，則輸出該差值，同理，所述第三應力檢測電路運用運放器AR8將第三應力電壓信號與第二應力峰值信號實時進行差分運算，若運放器AR8輸出的差值大于電阻R29-R30的分壓值，則輸出該差值，所述突水預警電路選用型號HSTL-106WS的濕度傳感器J2將地下監測點的濕度轉換為直流電壓信號輸出，若其大于電阻R31-R32的分壓值，則三極管Q9導通，并當三極管Q10-Q12中至少有一個三極管導通時，發光二極管D8導通，發出燈光警告，三極管Q13也導通，電鈴LS1發出聲音警報；