[发明专利]一种地下工程围岩集中应力区连续监测设备与方法

说明书

本发明属于岩土工程、矿山工程技术领域，具体涉及一种地下工程围岩集中应力区连续监测设备与方法，包括电源和电压差分析仪，还包括塑料棒、镀金片、膨胀软管和氯化钠溶液储存箱；电源与镀金片电性连接，电压差分析仪与电源电性连接，镀金片与塑料棒同轴固定连接，塑料棒与膨胀软管相配合，氯化钠溶液箱设有阀门，氯化钠溶液储存箱与膨胀软管连通。本发明通过离子节和磁环之间的位移而产生铁离子偏移导致电信号产生来解决不能真实反馈地下工程垂直集中应力的问题。

技术领域

本发明用于岩土工程、矿山工程领域，具体涉及一种地下工程围岩集中应力区连续监测设备与方法。

背景技术

地下空间工程集中应力对工程安全影响极大，准备找出集中应力分布区域，进而采取控制措施，是消除工程灾害的有效措施。

目前可采用众多技术测试或计算地下工程地应力或者三维地应力状态，就如专利号为CN107462354A的围岩压力监测装置，包括中部向上拱起的拱架（1），拱架（1）的拱形面位于左右竖直方向，拱架（1）采用钢材制成，拱架（1）的拱形外表面（2）上设有多个钢弦式压力盒（3），多个钢弦式压力盒（3）的底座与拱形外表面（2）安装相连，相邻的钢弦式压力盒（3）之间的间距为600mm—1000mm，多个钢弦式压力盒（3）的压力探测头沿着垂直于拱形外表面（2）的方向向外伸出，拱架（1）的拱形外表面（2）的外侧设有中部向上拱起的拱形传力钢板（4），拱形传力钢板（4）的拱形面位于左右竖直方向，多个钢弦式压力盒（3）的压力探测头分别顶在拱形传力钢板（4）上，拱形传力钢板（4）的上方具有围岩（5），围岩（5）与拱形传力钢板（4）之间的空隙采用混凝土（6）填充，拱形传力钢板（4）与拱架（1）的拱形外表面（2）之间不得有除了钢弦式压力盒（3）之外的任何其他支撑物体。该方案可减少或避免施工材料出现浪费，降低施工造价，安装使用非常方便的的围岩压力监测装置

但是也存在如下问题：1、地应力测量集中在完整岩体钻孔测量方面，而围岩受到扰动影响，裂隙较为发育，应力分布离散性高，应力测量相对较为困难，且准确性低。2、扰动地应力随地下工程施工不断变化，目前常规钻孔方法只能测量固定位置应力，难以实时跟踪地应力动态变化。3、数值方法计算简化了地质条件，不能真实反映地质三维应力环境，且计算结果只能作为特定工况下的定性分析。

发明内容

本方案提供一种地下工程围岩集中应力区连续监测设备，用以解决不能真实反馈地质三维应力环境的问题。

为达到以上目的，本方案提供一种地下工程围岩集中应力区连续监测设备，

包括电源和电压差分析仪，还包括塑料棒、镀金片、膨胀软管和氯化钠溶液储存箱；所述电源与镀金片电性连接，所述电压差分析仪与电源电性连接，所述镀金片与塑料棒同轴固定连接，所述塑料棒与膨胀软管相配合，所述氯化钠溶液箱设有阀门，所述氯化钠溶液储存箱与膨胀软管连通。

本方案的原理在于：当需要监测围岩应力时，找到事先打开的钻孔，操作者将塑料棒等间距的缠绕好镀金片，然后再用镀金片牵引一条连接电源，然后操作者将膨胀软管塞入钻孔内部，再将塑料棒推进膨胀软管内，到达指定深度后，打开氯化钠溶液箱阀门，将钠离子溶液灌入膨胀软管，直至膨胀软管与岩壁耦合接触。最后操作者密封膨胀软管，将镀金片牵出来的导线连接到电压差分析仪，监测电压数值变化对地质进行三维应力分析。

本方案的有益效果在于：钠离子溶液的体积变化能够精确判断地下空间围岩集中应力区域，定量判断压力大小，对地下空间工程围岩地质灾害防控具有重要意义。

进一步，还包括气泵，所述气泵连通氯化钠溶液箱。通过气压将钠离子溶液排入膨胀软管内，能使得氯化钠离子溶液更好的与岩壁耦合接触。

进一步，所述气泵设有换向阀，所述换向阀连通膨胀软管。操作者将膨胀软管和塑料棒放入孔洞中后，换向阀连通膨胀软管，抽空膨胀软管内部气体，防止膨胀软管存在气体，气体在膨胀软管内游走时会产生围岩变动的错误信号。