[发明专利]钻孔沉降变形监测系统及其监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及交通、水利水电、矿山及城市建设的隧道、边坡和地下工程岩体变形及稳定性监测技术。

背景技术

岩土工程、采矿工程、边坡工程及地下工程的主要问题的岩体的稳定性。通过监测岩体内部的变形规律及动态，对判断岩土体的稳定性，预报险情，防范于未然有重要意义。

目前对岩体内部的位移监测方法有多种多样，但是，各种方法应用都受到不同的限制。因此，不断研究开发不同的岩体内部变形的监测方法，以适应不同的工程条件是非常必要的。

微压传感器是工业实践中最为常用的一种压力传感器，微压传感器在测量过程中，压力直接作用在传感器的膜片上，使膜片产生与介质压力成正比的微位移，使传感器的电阻发生变化，同时通过电子线路检测这一变化，并转换输出一个对应于这个压力的标准信号，这样的过程就是微压传感器进行测量的过程。

发明内容

为了适用不同工程条件下岩体内部变形的监测，本发明提供一种钻孔沉降变形监测系统。

本发明同时提供利用该系统监测钻孔沉降变形的方法。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种钻孔沉降变形监测系统，它包括微压传感器，其特征在于，它还包括一根安设在岩体钻孔内的液体管道，液体管道的孔外端连接有储液器，要求储液器位置高于钻孔位置，以保证液体管道中有稳定的压力；在钻孔底部或钻孔孔外的相对不变形点设置参照点作为基准点，钻孔内分布有多个测点，基准点和测点上均设有微压传感器，所有微压传感器的信号输出端通过导线电连接在孔外压力传感器数据采集仪的相应端口上；

上述的钻孔应稍微向孔口倾斜，防止孔内积水对量测成果的影响。

上述微压传感器与液体管道的连接结构是：在液体管道上串接一个T型三通，微压传感器的膜片伸入管道，微压传感器的本体旋拧在三通的竖管上，用于传感器的膜片直接与管道中的液体接触，传感该点的液体压力值并通过信号输出到导线。

上述的钻孔直径应满足液体管道、T型三通、微压传感器和导线装入的要求。

上述微压传感器选用高精度、小量程的液体压力传感器，如扩散硅压力变送器等。要求传感器采用螺纹接口形式，其量程根据储液器的液位与管道最低点位差确定。一般这一高度小于2m，因此选用量程为0～30KPa即可。传感器的输出信号选用4～20mA的标准形式。

压力传感器采集仪采用通用的4～20mA多通道数据采集系统，通过无线传输把数据发送至主机。采集仪的通道数与传感器数目相对应。

利用本发明监测系统监测钻孔沉降变形的方法如下：

第一步:在岩体中施工近水平钻孔，为了防止钻孔积水，钻孔应略往外倾斜。然后将带有微压传感器的液体管道推进钻孔，基准点的微压传感器作为参照点设在相对不动的位置上，其余的微压传感器刚好处于事先设定的测点上，将所有微压传感器的信号输出端通过导线引出连接在孔外的数据采集仪的相应端口上。

第二步：整个系统安设固定后，从储液器向液体管道中注入防冻液体，利用储液器与液体管道中的液位差对液体管道施加压力；为了使液体充满管道，可事先在液体管道中穿入一根细管至管道内端，以便注入液体时排出气体，待注入液体后将其拔出；

第三步：监测岩体钻孔变形，具体包括：

第3.1步：首先采集基准点及各测点的初始压力值

设基准点的初始压力值为H⁰₀；

从孔口开始，分别为第一测点、第二测点、第三测点，以此类推直到第n测点，这些测点的初始压力值分别为H⁰₁、H⁰₂、H⁰₃、……H⁰_n；

第3.2步:采集岩体沉降变形后基准点及各测点的压力值

当钻孔周围的岩体沉降变形经历t天后所采集的基准点及各测点的压力值分别为H^t₀、H^t₁、H^t₂、H^t₃、……H^t_n，则这时第i测点的沉降量可按下式计算：

式中：

0.1代表1mm水柱的压力，单位为Pa/mm；

—第i测点经历t天后周围岩体的沉降量，mm；