本發(fā)明涉及一種用于隧道圍巖內(nèi)部滲透壓力測量裝置及測量方法。

背景技術(shù)：

隧道工程建設(shè)中，尤其是在巖溶裂隙水發(fā)育的地區(qū)，水文地質(zhì)條件復(fù)雜，長期以來，因地下水未勘察清楚，導(dǎo)致隧道工程事故的例子比比皆是。要想對(duì)隧道隧址區(qū)地下水有一個(gè)清楚的了解，隧道圍巖內(nèi)部地下水滲透壓力測量工作是必不可少的，且必須及時(shí)準(zhǔn)確。

現(xiàn)有的隧道施工現(xiàn)場常用的地下水滲透壓力測量方法主要是將滲壓計(jì)埋入圍巖內(nèi)部后通過讀數(shù)儀進(jìn)行測量，滲壓計(jì)埋設(shè)需要進(jìn)行砂石及注漿回填，操作復(fù)雜且影響施工，并且如果是短時(shí)間測量會(huì)造成大量監(jiān)測元件的浪費(fèi)，耗時(shí)耗力，適用性低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決上述問題，提出了一種用于隧道圍巖內(nèi)部滲透壓力測量裝置及測量方法，本發(fā)明摒棄了傳統(tǒng)滲壓監(jiān)測元件的埋設(shè)工作，降低了操作的復(fù)雜性，避免了大量監(jiān)測元件的浪費(fèi)，有效提高隧道施工現(xiàn)場圍巖內(nèi)部滲透壓力測量工作的效率，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種用于隧道圍巖內(nèi)部滲透壓力測量裝置，包括主體框架、鉆孔封閉機(jī)構(gòu)、滲透壓力測量機(jī)構(gòu)和數(shù)據(jù)處理器，所述鉆孔封閉機(jī)構(gòu)、滲透壓力測量機(jī)構(gòu)和數(shù)據(jù)處理器設(shè)置于主體框架上，主體框架提供承載力，保證其穩(wěn)定安裝于鉆孔內(nèi)；

所述鉆孔封閉機(jī)構(gòu)設(shè)置于主體框架上，切斷鉆孔與外部空間的水力聯(lián)系，同時(shí)向鉆孔內(nèi)進(jìn)行單向的氣壓加載，所述滲透壓力測量機(jī)構(gòu)檢測實(shí)時(shí)滲透壓力，所述數(shù)據(jù)處理器控制加載氣壓和采集并采集滲透壓力數(shù)據(jù)。

所述主體框架具體包括剛性套管、環(huán)形支撐、儀表安放端頭和透水過濾端頭，所述環(huán)形支撐套裝于剛性套管外側(cè)，以提供支撐力，所述透水過濾端頭設(shè)置于剛性套管的一端，儀表安放端頭設(shè)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(shè)置透水孔和濾網(wǎng)，防止巖屑和淤泥進(jìn)入剛性套管內(nèi)。

所述儀表安放端頭內(nèi)設(shè)置電動(dòng)氣壓加載器和數(shù)據(jù)處理器。

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

所述進(jìn)氣管上設(shè)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(jī)構(gòu)套裝于剛性套管內(nèi)。

所述滲透壓力測量機(jī)構(gòu)包括滲壓計(jì)和電導(dǎo)線，滲壓計(jì)安裝在前述透水過濾端頭處，進(jìn)行滲壓采集，通過電導(dǎo)線與數(shù)據(jù)處理器連接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

所述彈性氣囊具有伸縮性和膨脹性，采用彈性材質(zhì)，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(nèi)部鉆孔中；

2)測量裝置安放好后，關(guān)閉泄氣閥并打開電動(dòng)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(jī)構(gòu)逐漸監(jiān)測到滲透壓力并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理器，待滲透壓力趨于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，此時(shí)測得的滲透壓力即為圍巖內(nèi)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(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明通過設(shè)計(jì)的鉆孔封閉裝置，巧妙的將鉆孔與外部空間的水利聯(lián)系切斷，保證了滲透水壓力測量的準(zhǔn)確性，并通過釋放彈性氣囊氣體，實(shí)現(xiàn)了測量裝置的可重復(fù)使用，避免了大量監(jiān)測元件的浪費(fèi)，有效提高隧道施工現(xiàn)場圍巖內(nèi)部滲透壓力測量工作的效率，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

附圖說明

構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說明書附圖用來提供對(duì)本申請(qǐng)的進(jìn)一步理解，本申請(qǐng)的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本申請(qǐng)，并不構(gòu)成對(duì)本申請(qǐng)的不當(dāng)限定。

圖1是本發(fā)明測量裝置插入鉆孔示意圖；

圖2是本發(fā)明的裝置分解示意圖；

圖3是本發(fā)明的裝置細(xì)部示意圖；

圖4是本發(fā)明的單向止氣閥示意圖；

圖5是本發(fā)明的彈性氣囊剖切示意圖；

圖6是本發(fā)明的彈性氣囊充氣前后示意圖。

其中：1-主體框架；2-鉆孔封閉裝置；3-滲透壓力測量裝置；4-數(shù)據(jù)處理裝置；5-剛性套管；6-環(huán)形支撐；7-透水過濾端頭；8-儀表安放端頭；9-彈性氣囊；10-進(jìn)氣管；11-單向止氣閥；12-泄氣閥；13-電動(dòng)氣壓加載器；14-滲壓計(jì)；15-電導(dǎo)線。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

應(yīng)該指出，以下詳細(xì)說明都是例示性的，旨在對(duì)本申請(qǐng)?zhí)峁┻M(jìn)一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語具有與本申請(qǐng)所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。

需要注意的是，這里所使用的術(shù)語僅是為了描述具體實(shí)施方式，而非意圖限制根據(jù)本申請(qǐng)的示例性實(shí)施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式，此外，還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說明書中使用術(shù)語“包含”和/或“包括”時(shí)，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

正如背景技術(shù)所介紹的，現(xiàn)有的技術(shù)中存在隧道施工現(xiàn)場常用的地下水滲透壓力測量方法主要是將滲壓計(jì)埋入圍巖內(nèi)部后通過讀數(shù)儀進(jìn)行測量，滲壓計(jì)埋設(shè)需要進(jìn)行砂石及注漿回填，操作復(fù)雜且影響施工，并且如果是短時(shí)間測量會(huì)造成大量監(jiān)測元件的浪費(fèi)，耗時(shí)耗力，適用性低的不足，為了解決如上的技術(shù)問題，本申請(qǐng)?zhí)岢隽艘环N用于隧道圍巖內(nèi)部滲透壓力測量裝置。

本申請(qǐng)的一種典型的實(shí)施方式中，如圖1所示，一種用于隧道圍巖內(nèi)部滲透壓力測量裝置，包括主體框架1、鉆孔封閉裝置2、滲透壓力測量裝置3和數(shù)據(jù)處理裝置4。

主體框架1，為整個(gè)裝置的承載體，由剛性套管5、環(huán)形支撐6、透水過濾端頭7和儀表安放端頭8組成。剛性套管5上設(shè)置預(yù)留孔；環(huán)形支撐6套在剛性套管5周身，起到支撐作用；透水過濾端頭7與剛性套管5連接，其上設(shè)置透水孔和濾網(wǎng)，防止巖屑和淤泥進(jìn)入剛性套管5內(nèi)，起到保護(hù)作用；儀表安放端頭8與剛性套管5連接，用于放置下述的電動(dòng)氣壓加載器13和數(shù)據(jù)處理裝置4。

鉆孔封閉裝置2，用于切斷鉆孔與外部空間的水力聯(lián)系，由彈性氣囊9、進(jìn)氣管10、單向止氣閥11、泄氣閥12和電動(dòng)氣壓加載器13。彈性氣囊9具有耐磨和加氣膨脹的特性，套在上述剛性套管5周身，與進(jìn)氣管10相連；進(jìn)氣管10一端穿過剛性套管5上的預(yù)留孔與彈性氣囊9連接，另一端與電動(dòng)氣壓加載器13連接，連接處設(shè)置單向止氣閥11和泄氣閥12；單向止氣閥11用于在氣壓加載時(shí)，限制氣體只進(jìn)入彈性氣囊9而不會(huì)從氣囊中出來；泄氣閥12用于測量完成后釋放彈性氣囊9中的氣體；電動(dòng)氣壓加載器13用于向彈性氣囊9中壓入氣體，安放在前述儀表安放端頭8處，現(xiàn)有種類較多，此處不再贅述。

滲透壓力測量裝置3，用于滲透壓力實(shí)時(shí)監(jiān)測，由滲壓計(jì)14和電導(dǎo)線15組成。滲壓計(jì)14安裝在前述透水過濾端頭7處，進(jìn)行滲壓采集，通過電導(dǎo)線15與數(shù)據(jù)處理裝置4連接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，現(xiàn)有種類較多，此處不再贅述。

數(shù)據(jù)處理裝置4，用于控制加載氣壓和采集、處理滲透壓力數(shù)據(jù)，安放在前述儀表安放端頭8處。

一種用于隧道圍巖內(nèi)部滲透壓力測量裝置，其特征在于，測量方法包括以下幾步：

1)將該滲透壓力測量裝置插入待測隧道圍巖內(nèi)部鉆孔中，此時(shí)彈性氣囊9沒有充氣膨脹。

2)測量裝置安放好后，關(guān)閉泄氣閥12并打開電動(dòng)氣壓加載器13向彈性氣囊9中充氣，在單向止氣閥11的控制作用下，彈性氣囊9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，滲透壓力測量裝置3逐漸監(jiān)測到滲透壓力并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理裝置4，待滲透壓力趨于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，此時(shí)測得的滲透壓力即為圍巖內(nèi)部滲透壓力。

4)測量完成后，打開泄氣閥12，彈性氣囊9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。

以上所述僅為本申請(qǐng)的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本申請(qǐng)，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本申請(qǐng)可以有各種更改和變化。凡在本申請(qǐng)的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本申請(qǐng)的保護(hù)范圍之內(nèi)。

上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。