[发明专利]一种用于隧道围岩内部渗透压力测量装置及测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于隧道围岩内部渗透压力测量装置及测量方法。

背景技术

隧道工程建设中，尤其是在岩溶裂隙水发育的地区，水文地质条件复杂，长期以来，因地下水未勘察清楚，导致隧道工程事故的例子比比皆是。要想对隧道隧址区地下水有一个清楚的了解，隧道围岩内部地下水渗透压力测量工作是必不可少的，且必须及时准确。

现有的隧道施工现场常用的地下水渗透压力测量方法主要是将渗压计埋入围岩内部后通过读数仪进行测量，渗压计埋设需要进行砂石及注浆回填，操作复杂且影响施工，并且如果是短时间测量会造成大量监测元件的浪费，耗时耗力，适用性低。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种用于隧道围岩内部渗透压力测量装置及测量方法，本发明摒弃了传统渗压监测元件的埋设工作，降低了操作的复杂性，避免了大量监测元件的浪费，有效提高隧道施工现场围岩内部渗透压力测量工作的效率，保证数据的准确性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于隧道围岩内部渗透压力测量装置，包括主体框架、钻孔封闭机构、渗透压力测量机构和数据处理器，所述钻孔封闭机构、渗透压力测量机构和数据处理器设置于主体框架上，主体框架提供承载力，保证其稳定安装于钻孔内；

所述钻孔封闭机构设置于主体框架上，切断钻孔与外部空间的水力联系，同时向钻孔内进行单向的气压加载，所述渗透压力测量机构检测实时渗透压力，所述数据处理器控制加载气压和采集并采集渗透压力数据。

所述主体框架具体包括刚性套管、环形支撑、仪表安放端头和透水过滤端头，所述环形支撑套装于刚性套管外侧，以提供支撑力，所述透水过滤端头设置于刚性套管的一端，仪表安放端头设置于刚性套管的另一端。

所述透水过滤端头与刚性套管连接，其上设置透水孔和滤网，防止岩屑和淤泥进入刚性套管内。

所述仪表安放端头内设置电动气压加载器和数据处理器。

所述钻孔封闭机构，包括弹性气囊、进气管、单向止气阀、泄气阀和电动气压加载器，所述弹性气囊套设在刚性套管外沿，进气管一端穿过刚性套管上的预留孔与弹性气囊连通，另一端与电动气压加载器连接，电动气压加载器向弹性气囊中压入气体，该连接处设置单向止气阀，单向止气阀在气压加载时，限制气体只进入弹性气囊。

所述进气管上设置有泄气阀，以释放弹性气囊中的气体。

所述渗透压力测量机构套装于刚性套管内。

所述渗透压力测量机构包括渗压计和电导线，渗压计安装在前述透水过滤端头处，进行渗压采集，通过电导线与数据处理器连接进行数据传输。

所述弹性气囊具有伸缩性和膨胀性，采用弹性材质，如橡胶等。

基于上述测量装置的工作方法，包括：

1)将渗透压力测量装置插入待测隧道围岩内部钻孔中；

2)测量装置安放好后，关闭泄气阀并打开电动气压加载器向弹性气囊中充气，在单向止气阀的控制作用下，弹性气囊膨胀并逐渐与钻孔壁紧密贴合，起到隔水的作用；

3)待地下水慢慢充入钻孔前端封闭空间后，渗透压力测量机构逐渐监测到渗透压力并将数据传输到数据处理器，待渗透压力趋于稳定状态时，此时测得的渗透压力即为围岩内部渗透压力；

4)测量完成后，打开泄气阀，弹性气囊中气体释放后缩回原来大小，将渗透压力测量装置从钻孔中收回，完成操作。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明通过设计的钻孔封闭装置，巧妙的将钻孔与外部空间的水利联系切断，保证了渗透水压力测量的准确性，并通过释放弹性气囊气体，实现了测量装置的可重复使用，避免了大量监测元件的浪费，有效提高隧道施工现场围岩内部渗透压力测量工作的效率，保证数据的准确性。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是本发明测量装置插入钻孔示意图；

图2是本发明的装置分解示意图；

图3是本发明的装置细部示意图；

图4是本发明的单向止气阀示意图；

图5是本发明的弹性气囊剖切示意图；

图6是本发明的弹性气囊充气前后示意图。