[發(fā)明專利]一種地下工程透水事故多信息監(jiān)測傳感器及其安裝方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211703040.3
• 申請日: 2022-12-29
• 公開（公告）號: CN115752594A
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉建坡;徐孝男;常家暉;師宏旭;李烽田;張俊杰
• 申請（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02
• 代理公司: 沈陽東大知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21109
• 代理人: 李珉

本發(fā)明提供一種地下工程透水事故多信息監(jiān)測傳感器及其安裝方法，涉及巖土工程用傳感器技術(shù)領(lǐng)域。該傳感器包括外殼、螺紋接頭、防砂網(wǎng)、傳感元件組、傳感元件對應(yīng)的模擬信號線纜、輸出信號線纜和密封螺栓；防砂網(wǎng)與螺紋接頭連接在一起，位于外殼一端；傳感元件組位于外殼內(nèi)，通過傳感元件對應(yīng)的模擬信號線纜與輸出信號線纜連接；輸出信號線纜一端在外殼內(nèi)，另一端穿出外殼與上位機連接；密封螺栓設(shè)置在輸出信號線纜穿出外殼一端。該傳感器通過導(dǎo)水管采用巖壁表面式安裝。該傳感器將多種傳感器融為一體，同時具備多種傳感器的所有功能。該傳感器采用巖壁表面式安裝，可以對傳感器進行回收再利用，降低了監(jiān)測成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及巖土工程用傳感器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種地下工程透水事故多信息監(jiān)測傳感器及其安裝方法。

背景技術(shù)

我國目前地下工程(金屬礦、煤礦、隧道工程等)穿越了各種各樣復(fù)雜的地質(zhì)條件，其中對工程影響較大、風險較高的就是透水事故。近年來，地下工程透水事故頻發(fā)，造成較大的人員傷亡和經(jīng)濟損失，嚴重影響了工程的正常施工。因此，通過監(jiān)測關(guān)鍵前兆信息的變化過程并進行分析處理，可為預(yù)防透水事故的發(fā)生提供科學(xué)依據(jù)。

地下工程透水事故在孕育過程中，往往伴隨著巖體內(nèi)滲透壓(水壓)、水溫變化、離子濃度升高等一系列前兆。由于地下工程地質(zhì)環(huán)境比較復(fù)雜，單一指標監(jiān)測往往存在不準確的可能性，這就需要在施工過程中使用傳感器等監(jiān)測設(shè)備實時監(jiān)測水溫、水壓、水量、水化學(xué)性質(zhì)等多元信息的變化。現(xiàn)有傳感器對于透水指標大多數(shù)采用獨立監(jiān)測的方式，監(jiān)測不同的指標往往需要不同類型的傳感器，不同傳感器的大小形狀各不相同，必然會給現(xiàn)場傳感器的安裝帶來不便。同時布置較多的傳感器也會帶來布線復(fù)雜的問題，容易受現(xiàn)場施工影響而損壞，給傳感器的后期維護帶來不便。

在水溫和離子濃度監(jiān)測過程中，需要保證水溫傳感元件的和離子濃度傳感元件與地下水直接接觸。在水壓監(jiān)測方面，現(xiàn)有水壓傳感器一般通過外殼與水接觸，再通過外殼與傳感元件連接來實現(xiàn)水壓的監(jiān)測。如果水壓力傳感元件與地下水直接接觸的話，可以提高水壓監(jiān)測精度。因此，集成監(jiān)測傳感器中的相關(guān)傳感元件需要與水直接接觸。

目前，地下工程監(jiān)測傳感器安裝方式分為可回收式和不可回收式。不可回收式安裝方式采用鉆孔注漿方式安裝，無法進行回收再次使用，同時，現(xiàn)場需要布置較多的傳感器，大大增加了施工成本。因此，傳感器采用可回收式的安裝方式可以有效地降低成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種地下工程透水事故多信息監(jiān)測傳感器及其安裝方法，能夠?qū)r體裂隙中的水進行水壓、水溫和水質(zhì)的監(jiān)測，并可實現(xiàn)單一傳感器兼具水壓、水溫和水質(zhì)的集成監(jiān)測功能。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：

一方面，本發(fā)明提供一種地下工程透水事故多信息監(jiān)測傳感器，包括外殼、螺紋接頭、防砂網(wǎng)、傳感元件組、傳感元件對應(yīng)的模擬信號線纜、輸出信號線纜和密封螺栓；所述防砂網(wǎng)與螺紋接頭連接在一起，位于外殼一端；所述傳感元件組位于外殼內(nèi)，通過傳感元件對應(yīng)的模擬信號線纜與輸出信號線纜連接；所述輸出信號線纜一端在外殼內(nèi)，另一端穿出外殼與上位機連接；所述密封螺栓設(shè)置在輸出信號線纜穿出外殼一端。

優(yōu)選地，所述傳感元件組包括水壓力傳感元件、鉑電阻溫度傳感元件和離子濃度傳感元件。

優(yōu)選地，所述傳感元件對應(yīng)的模擬信號線纜包括水溫模擬信號線纜、離子濃度模擬信號線纜和水壓力模擬信號線纜；所述鉑電阻溫度傳感元件與水溫模擬信號線纜連接在一起；所述離子濃度傳感元件與離子濃度模擬信號線纜連接在一起；所述水壓力傳感元件與水壓力模擬信號線纜連接在一起。

優(yōu)選地，所述外殼內(nèi)部采用硅膠充填，形成液體通道；所述水壓力傳感元件、鉑電阻溫度傳感元件和離子濃度傳感元件的一端位于液體通道內(nèi)。

優(yōu)選地，所述外殼采用耐腐蝕高強度金屬材質(zhì)。

優(yōu)選地，所述防砂網(wǎng)采用立體式金屬防砂網(wǎng)，用于過濾泥沙。