監測預警巖土體賦水及安全狀態的導管組件的製作方法
2023-04-23 12:35:51
監測預警巖土體賦水及安全狀態的導管組件的製作方法
【專利摘要】本發明提供一種涉及巖土工程【技術領域】的監測預警巖土體賦水及安全狀態的導管組件，包括：導管主體，導管主體上設有軸向通孔，導管主體上設有側部凹槽，導管主體上設置有孔洞組；孔洞組包括若干個導管側孔；光纖應力應變測量系統固定設置於相應的側部凹槽中；孔隙水壓力計和溫度計插入於相應的導管側孔中，且與導管側孔固定連接，壓力溫度測量導線設置於軸向通孔中，孔隙水壓力計和溫度計分別與壓力溫度測量導線的一端連接；保護套筒設有中空內腔，導管主體插入於保護套筒的中空內腔中，保護套筒上設有套管側孔，孔隙水壓力計和溫度計穿入於相應的所述套管側孔中。本發明將多個裝置布置在一個導管主體上，應用範圍廣。
【專利說明】監測預警巖土體賦水及安全狀態的導管組件
【技術領域】
[0001]本發明涉及巖土工程【技術領域】，特別是涉及一種監測預警巖土體賦水及安全狀態的導管組件。
【背景技術】
[0002]隨著我國巖土體工程的大規模建設，研究巖土體壓力、變形狀態、巖土體內部的水產生的壓力及巖土體內部的溫度是非常重要的。同步、實時獲得巖土體壓力、變形狀態、巖土體內部的水產生的壓力及巖土體內部的溫度信息對巖土體工程，尤其在隧道工程及基坑工程等領域的施工中極為重要。同步、實時的巖土體壓力、巖土體變形量、巖土體內部的水產生的壓力及巖土體內部的溫度信息能夠為塌方等事故提供預警，為安全施工提供保證。
[0003]現有的技術條件下，巖土體壓力、巖土體變形量、巖土體內部的水產生的壓力及巖土體內部的溫度這些指標的測量往往需要採用不同的儀器單獨進行，不僅測點多、測試工作量大，且較難獲得能夠綜合反映巖土體變形、應力及賦水狀態等的同步、實時信息。
[0004]如何設計一種簡單實用的結構，能夠同時採集巖土體壓力和/或變形量狀態，以及巖土體內部的水產生的壓力和巖土體內部的溫度信息是本領域技術人員需要解決的問題。
【發明內容】
[0005]鑑於以上所述現有技術的缺點，本發明解決的技術問題在於提供一種簡單實用、能夠同時測量巖土體壓力和/或巖土體變形量，以及巖土體內部的水產生的壓力和巖土體內部的溫度的監測預警巖土體賦水及安全狀態的導管組件。
[0006]為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種監測預警巖土體賦水及安全狀態的導管組件，包括:導管主體，所述導管主體為圓柱形，所述導管主體上設有與所述導管主體同軸的軸向通孔，所述導管主體的外圓周面上沿徑向均勻設置有至少兩個側部凹槽，所述導管主體的外圓周面上沿徑向均勻設置有至少兩個孔洞組；所述孔洞組包括若干個沿所述導管主體的軸向依次排列的導管側孔，所述導管側孔連通至所述軸向通孔；光纖應力應變測量系統，包括傳輸光纖、以及若干個光纖應力計和/或若干個光纖應變計，所述傳輸光纖、以及所述光纖應力計和/或所述光纖應變計均固定設置於相應的所述側部凹槽中，所述光纖應力計和/或所述光纖應變計通過所述傳輸光纖串聯連接；壓力溫度測量系統，包括若干個孔隙水壓力計、若干個溫度計和壓力溫度測量導線，所述孔隙水壓力計和所述溫度計分別插入於相應的所述導管側孔中，且與所述導管側孔固定連接，所述壓力溫度測量導線設置於所述軸向通孔中，所述孔隙水壓力計和所述溫度計分別與所述壓力溫度測量導線的一端連接；保護套筒，所述保護套筒為設有中空內腔的圓柱體，且所述保護套筒的前端設有開口，所述導管主體插入於所述保護套筒的中空內腔中，所述保護套筒的外圓周面上設有與所述導管側孔相應的套管側孔，所述套管側孔連通至所述保護套筒的中空內腔中，所述孔隙水壓力計和所述溫度計分別穿入於相應的所述套管側孔中。
[0007]優選地，所述導管主體兩端分別為管體前端和管體後端，所述導管主體的管體前端和管體後端的外表面上分別設有前端環形凹槽和後端環形凹槽，所述前端環形凹槽和所述後端環形凹槽的中軸線均與所述導管主體的中軸線共線，所述前端環形凹槽和所述後端環形凹槽分別延伸至所述導管主體的管體前端和管體後端的端面；所述傳輸光纖包括至少兩個直線型光纖部和至少一個弧線型光纖部，至少兩個所述直線型光纖部通過相應的所述弧線型光纖部依次串聯連接，所述直線型光纖部固定設置於相應的所述側部凹槽中；當所述弧線型光纖部為一個時，所述弧線型光纖部固定設置於所述後端環形凹槽中；當所述弧線型光纖部大於等於兩個時，所述弧線型光纖部固定設置於所述前端環形凹槽和所述後端環形凹槽中；所述光纖應力計和/或所述光纖應變計串接於所述直線型光纖部上。
[0008]進一步地，所述壓力溫度測量導線的另一端穿出所述導管主體的管體前端，所述導管主體的管體後端為密封設計。
[0009]優選地，所述傳輸光纖固定設置於所述側部凹槽的槽底面上。
[0010]優選地，所述光纖應力計和/或所述光纖應變計處於所述側部凹槽內部。
[0011]優選地，所述孔隙水壓力計的靠近所述保護套筒的面上的最外側的端點與所述保護套筒的中軸線之間的垂直距離等於所述保護套筒的外圓周面的半徑；所述溫度計的靠近所述保護套筒的面上的最外側的端點與所述保護套筒的中軸線之間的垂直距離等於所述保護套筒的外側面的半徑。
[0012]優選地，相鄰的兩個所述側部凹槽之間設置至少一個所述孔洞組。
[0013]優選地，所述的監測預警巖土體賦水及安全狀態的導管組件還包括:數據採集器，所述數據採集器與所述壓力溫度測量導線連接；所述光纖應力應變測量系統還包括光纖接線，所述傳輸光纖通過所述光纖接線與所述數據採集器連接。
[0014]如上所述，本發明所述的監測預警巖土體賦水及安全狀態的導管組件，具有以下有益效果:
[0015](I)本發明的導管主體上設置光纖應力計和/或光纖應變計，以及孔隙水壓力計和溫度計，光纖應力計、光纖應變計、孔隙水壓力計和溫度計能夠分別測量側部凹槽的槽底面沿導管軸向的應力、側部凹槽的槽底面沿導管軸向的應變量、巖土體內部水壓力和巖土體溫度；這些同步得到的數據分別能夠實時反映出巖土體應力、變形的發展變化狀態及趨勢、以及巖土體內部賦水狀態及發展趨勢和巖土體溫度情況，為判別工程施工過程中巖土體的安全狀態提供關鍵參數；
[0016](2)本發明將光纖應力計和/或光纖應變計，以及孔隙水壓力計和溫度計布置在一個導管主體上，能夠實現多參數同步測試預警巖土體內部的情況，省去了將這些裝置分別鑽孔、埋設的工作；
[0017](3)本發明的導管組件的埋設方法與普通小導管埋設幾乎相同，操作簡單，可重複利用；
[0018](4)本發明的導管組件應用範圍廣，可應用於隧道工程中的超前地下水預報及塌方監測預警、以及基坑工程中的地下水與地層變形監測預警等領域。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1顯示為本發明的監測預警巖土體賦水及安全狀態的導管組件沒有設置保護套筒的結構示意圖。
[0020]圖2顯示為本發明的監測預警巖土體賦水及安全狀態的導管組件的導管主體的主視結構示意圖。
[0021]圖3顯示為本發明的監測預警巖土體賦水及安全狀態的導管組件的導管主體的俯視結構示意圖。
[0022]圖4顯示為本發明的監測預警巖土體賦水及安全狀態的導管組件的導管主體插入於保護套筒中的側視結構示意圖。
[0023]圖5顯示為本發明的監測預警巖土體賦水及安全狀態的導管組件的孔隙水壓力計和溫度計與壓力溫度測量導線連接的結構示意圖。
[0024]圖6顯示為本發明的監測預警巖土體賦水及安全狀態的導管組件的傳輸光纖的結構示意圖。
[0025]圖7顯示為本發明的監測預警巖土體賦水及安全狀態的導管組件的保護套筒的結構示意圖。
[0026]圖8顯示為本發明的監測預警巖土體賦水及安全狀態的導管組件應用於隧道工程的示意圖。
[0027]圖9顯示為本發明的監測預警巖土體賦水及安全狀態的導管組件應用於基坑工程的示意圖。
[0028]附圖標號說明
[0029]100導管主體
[0030]110軸向通孔
[0031]120側部凹槽
[0032]121槽底面
[0033]130孔洞組
[0034]131導管側孔
[0035]141前端環形凹槽
[0036]142後端環形凹槽
[0037]200光纖應力應變測量系統
[0038]210傳輸光纖
[0039]211直線型光纖部
[0040]2111起始直光纖
[0041]2112第一中間直光纖
[0042]2113第二中間直光纖
[0043]2114終結直光纖
[0044]212弧線型光纖部
[0045]220光纖應力計
[0046]230光纖應變計
[0047]240光纖接線
[0048]300壓力溫度測量系統
[0049]310孔隙水壓力計
[0050]311孔隙水壓力計的靠近保護套筒的面
[0051]320溫度計
[0052]321孔隙水壓力計的靠近保護套筒的面
[0053]330壓力溫度測量導線
[0054]400數據採集器
[0055]500保護套筒
[0056]510開口
[0057]520套管側孔
[0058]530密封端面
[0059]20隧道
[0060]21隧道掌子面
[0061]22隧道的巖土體
[0062]30基坑
[0063]31基坑周邊的巖土體
【具體實施方式】
[0064]以下由特定的具體實施例說明本發明的實施方式，熟悉此技術的人士可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本發明的其他優點及功效。
[0065]請參閱附圖。須知，本說明書所附圖式所繪示的結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內容，以供熟悉此技術的人士了解與閱讀，並非用以限定本發明可實施的限定條件，故不具技術上的實質意義，任何結構的修飾、比例關係的改變或大小的調整，在不影響本發明所能產生的功效及所能達成的目的下，均應仍落在本發明所揭示的技術內容得能涵蓋的範圍內。同時，本說明書中所引用的如「上」、「下」、「左」、「右」、「中間」及「一」等的用語，亦僅為便於敘述的明了，而非用以限定本發明可實施的範圍，其相對關係的改變或調整，在無實質變更技術內容下，當亦視為本發明可實施的範疇。
[0066]如圖1、圖2、圖4和圖7所示，本實施例的監測預警巖土體賦水及安全狀態的導管組件包括:導管主體100、光纖應力應變測量系統200、壓力溫度測量系統300和保護套筒500 ；
[0067]導管主體100，導管主體100為圓柱形，導管主體100兩端分別為管體前端和管體後端，導管主體100上設有軸向通孔110，軸向通孔110的中軸線與導管主體100的中軸線共線，該軸向通孔110延伸至管體前端，管體後端為密封設計；
[0068]導管主體100的外圓周面上沿徑向均勻設置有至少兩個側部凹槽120，導管主體100的外圓周面上沿徑向均勻設置有至少兩個孔洞組130 ；
[0069]孔洞組130包括若干個沿導管主體100的軸向依次排列的導管側孔131，導管側孔131連通至軸向通孔110。
[0070]光纖應力應變測量系統200，包括傳輸光纖210、以及若干個光纖應力計220和/或若干個光纖應變計230，傳輸光纖210、以及若干個光纖應力計220和/或若干個光纖應變計230均固定設置於相應的所述側部凹槽120中，若干個光纖應力計220和/或若干個光纖應變計230通過傳輸光纖210串聯連接；傳輸光纖210固定設置於側部凹槽120的槽底面121上；
[0071]本實施例中，傳輸光纖210塗上膠水固定設置於相應的側部凹槽120中。
[0072]壓力溫度測量系統300包括若干個孔隙水壓力計310、若干個溫度計320和壓力溫度測量導線330，孔隙水壓力計310和溫度計320分別插入於相應的導管側孔131中，且與導管側孔131固定連接，壓力溫度測量導線330設置於軸向通孔110中，每個孔隙水壓力計310與壓力溫度測量導線330的一端連接，每個溫度計320與壓力溫度測量導線330的一端連接。
[0073]保護套筒500為設有中空內腔的圓柱體，且保護套筒500的前端設有開口 510，導管主體100插入於保護套筒500的中空內腔中，保護套筒500的外圓周面上設有與導管側孔131相應的套管側孔520，套管側孔520連通至所述保護套筒500的中空內腔中，孔隙水壓力計310穿入於相應的套管側孔520中，溫度計320穿入於相應的套管側孔520中。
[0074]導管主體100的側部凹槽120放置光纖應力應變測量系統200，傳輸光纖210固定設置於導管主體100的相應的側部凹槽120中，光纖應力計220和/或光纖應變計230通過傳輸光纖210串聯連接，光纖應力計220和/或光纖應變計230沿導管軸向固定於側部凹槽120的槽底面121上；導管側孔131用於放置孔隙水壓力計310和溫度計320，孔隙水壓力計310和溫度計320均依次穿入相應的導管側孔131和套管側孔520，且與導管側孔131固定連接，軸向通孔110是放置壓力溫度測量導線330的通道。
[0075]導管主體100插入於保護套筒500的中空內腔中，保護套筒500用於保護導管主體100的內部結構。
[0076]光纖應力計220用於測量導管主體100的側部凹槽120的槽底面121的應力，光纖應變計230用於測量導管主體100的側部凹槽120的槽底面121的應變量，通過獲得導管主體100側部凹槽底面121的應力及應變，可以計算獲得導管主體100沿軸向的三維內力分布，進而反映出巖土體內部的變形狀態及發展趨勢。孔隙水壓力計310用於測量巖土體內部水壓力，巖土體內部水壓力反映出巖土體內部的水產生的壓力。溫度計320用於測量巖土體溫度，巖土體溫度反映出巖土體內部的溫度。
[0077]本發明將光纖應力計220、光纖應變計230、孔隙水壓力計310和溫度計320布置在一個導管主體100上，省去了將這些裝置分別鑽孔、埋設的工作；本發明的導管組件的埋設與普通小導管埋設幾乎相同，操作簡單，可重複利用。
[0078]本實施例中，側部凹槽120的數量為四個，孔洞組130的數量為四個，每個孔洞組130中導管側孔131的數量為三個，導管側孔131的總數量為十二個。
[0079]本實施例中，孔隙水壓力計310和溫度計320的總數量與導管側孔131的總數量相應，導管側孔131的總數量為十二個，每個導管側孔131固定設置相應的孔隙水壓力計310或者溫度計320。在導管主體100的同一徑向截面上孔隙水壓力計310和溫度計320的總數量為四個，實現在同一徑向截面上多角度測量。
[0080]如圖1、圖3和圖6所示，導管主體100的管體前端和管體後端的外表面上分別設有前端環形凹槽141和後端環形凹槽142，前端環形凹槽141和後端環形凹槽142的中軸線均與導管主體100的中軸線共線，前端環形凹槽141和後端環形凹槽142分別延伸至導管主體100的管體前端和管體後端的端面；傳輸光纖210包括至少兩個直線型光纖部211和至少一個弧線型光纖部212，至少兩個直線型光纖部211通過相應的弧線型光纖部212依次串聯連接；直線型光纖部211固定設置於相應的側部凹槽120中，當所述弧線型光纖部212為一個時，所述弧線型光纖部212固定設置於所述後端環形凹槽142中；當所述弧線型光纖部212大於等於兩個時，所述弧線型光纖部212固定設置於所述前端環形凹槽141和所述後端環形凹槽142中；所述光纖應力計220和/或所述光纖應變計230串接於所述直線型光纖部211上。
[0081]本發明的側部凹槽120、光纖應力計220、光纖應變計230、孔隙水壓力計310和溫度計320的數目和位置可根據實際情況確定，以滿足工程實際應用。
[0082]本實施例中，直線型光纖部211的數量與側部凹槽120的數量相等，直線型光纖部211的數量為四個，四個直線型光纖部211分別為依次為起始直光纖2111、第一中間直光纖2112、第二中間直光纖2113和終結直光纖2114，弧線型光纖部212的數量為三個，起始直光纖2111的後端和第一中間直光纖2112的後端、第一中間直光纖2112的前端和第二中間直光纖2113的前端、第二中間直光纖2113的後端和終結直光纖2114的後端均通過相應的弧線型光纖部212連接，使起始直光纖2111、第一中間直光纖2112、第二中間直光纖2113和終結直光纖2114依次串聯連接。
[0083]三個弧線型光纖部212中的其中兩個弧線型光纖部212處於後端環形凹槽142中，三個弧線型光纖部212中的另一個弧線型光纖部212處於前端環形凹槽141中。弧線型光纖部212的長圓弧線2121的圓心與導管主體100的圓心同心。
[0084]本實施例中，光纖應力應變測量系統200，包括傳輸光纖210、光纖應力計220和光纖應變計230，光纖應力計220和光纖應變計230通過傳輸光纖210串聯連接；傳輸光纖210固定設置於側部凹槽120的槽底面121上；四個直線型光纖部211上設置的光纖應力計220和光纖應變計230的總數量為十六個，每個直線型光纖部211上設置的光纖應力計220和光纖應變計230的總數量為四個。
[0085]直線型光纖部211、光纖應力計220和光纖應變計230設置於側部凹槽120中，三個弧線型光纖部212分別設置於相應的前端環形凹槽141和後端環形凹槽142中，使整個傳輸光纖210卡在導管主體100上，防止傳輸光纖210移動。在導管主體100的同一徑向截面上光纖應力計220和光纖應變計230的總數量為四個，實現在同一徑向截面上多角度測量。
[0086]如圖1和圖7所示，壓力溫度測量導線330的另一端穿出導管主體100的管體前端。保護套筒500包括套筒底壁和圍繞在套筒底壁周邊並由此向下延伸的套筒側壁，保護套筒500的前端設有開口 510。
[0087]導管主體100的管體後端從保護套筒500的前端的開口 510插入於保護套筒500的中空內腔中，導管主體100的管體前端與保護套筒500的前端相應，壓力溫度測量導線330的另一端依次穿出導管主體100的管體前端和保護套筒500的開口 510，與數據採集器400連接。導管主體100的管體後端為密封設計，該密封設計為導管主體100的管體後端為密封端面530，密封端面530用於防止巖土體中的地下水和巖土顆粒從導管主體100的管體後端進入導管主體100的軸向通孔110中。
[0088]如圖1、圖4、圖5和圖7所示，孔隙水壓力計310的靠近保護套筒500的面311上的最外側的端點與保護套筒500的中軸線之間的垂直距離等於保護套筒500的外側面的半徑。溫度計320的靠近保護套筒500的面321上的最外側的端點與保護套筒500的中軸線之間的垂直距離等於保護套筒500的外側面的半徑。
[0089]孔隙水壓力計310和溫度計320均不穿出保護套筒500的套管側孔520，該結構使孔隙水壓力計310和溫度計320既能夠測量巖土體內部水壓力和巖土體溫度，又不會被巖土體碰擦，避免造成孔隙水壓力計310和溫度計320的損壞。
[0090]如圖1和圖2所示，相鄰的兩個側部凹槽120之間設置至少一個孔洞組130。孔洞組130設置於導管主體100的外圓周面上的沒有設置側部凹槽120的部分，本實施例中，相鄰的兩個側部凹槽120之間設置一個孔洞組130，使相鄰兩個孔洞組130分隔一定的距離，由於本實施例中孔洞組130為四個，且四個孔洞組130均勻布置於導管主體100上，相鄰兩個孔洞組130之間的夾角為90度，該角度使插入於孔洞組130的導管側孔131中設置的孔隙水壓力計310和溫度計320分布均勻，不易碰擦，保證了測量的正常進行。
[0091]如圖1和圖6所示，監測預警巖土體賦水及安全狀態的導管組件還包括:數據採集器400，數據採集器400與壓力溫度測量導線330連接；光纖應力應變測量系統200還包括光纖接線240，傳輸光纖210通過所述光纖接線240與數據採集器400連接。
[0092]孔隙水壓力計310和溫度計320通過壓力溫度測量導線330與數據採集器400連接，傳輸光纖210與數據採集器400連接，數據採集器400連續、及時地收集側部凹槽120的槽底面121的應力和/或側部凹槽120的槽底面121的應變量，以及巖土體內部水壓力和巖土體溫度數據。
[0093]如圖1、圖7和圖8所示，將本發明應用於隧道工程中，隧道工程施工中，將本發明的導管主體100插入於保護套筒500中，導管主體100上安裝有光纖應力應變測量系統200和壓力溫度測量系統300，帶有保護套筒500的導管主體100從隧道20的隧道掌子面21，插入於隧道的巖土體22中，本發明可預先測量掌子面前方巖土體內部的賦水狀態及溫度，並在隧道掌子面開挖過程中，實時監測巖土體的變形及發展狀態，為評估預測巖土體的安全狀態提供依據。
[0094]如圖1、圖7和圖9所示，將本發明應用於基坑工程中，將本發明的導管主體100插入於保護套筒500中，導管主體100上安裝有光纖應力應變測量系統200和壓力溫度測量系統300，帶有保護套筒500的導管主體100插入於處於基坑周邊的巖土體31中。在基坑30開挖過程中，本發明可測量基坑周邊巖土體內部的賦水狀態及溫度，並在基坑30開挖過程中，實時監測巖土體的變形及發展狀態，為評估預測基坑周邊的巖土體31的安全狀態提供依據。
[0095]本發明是利用光纖信號採集、傳輸和處理技術，結合巖土體工程施工現場條件，能夠連續採集導管主體100的側部凹槽120的槽底面121的應力、導管主體100的側部凹槽120的槽底面121的應變量、巖土體內部水壓力和巖土體溫度數據變化信息的監測預警巖土體賦水及安全狀態的導管組件，能及時獲得導管主體100的側部凹槽120的槽底面121的應力、導管主體100的側部凹槽120的槽底面121的應變量、巖土體內部水壓力和巖土體溫度數據變化規律的綜合信息。本發明能夠得到該多參數同步測試預警導管組件三維方向的應力及應變分布，通過反分析得到巖土體的應力、變形規律，還能夠得到巖土體內孔隙水壓力及溫度變化信息，並將這些信息轉化成光纖信號，根據光纖信號對巖土體的變形、應變狀態、孔隙水壓力及溫度變化進行連續穩定地監測，從而得到巖土體周圍的地質情況，對巖土體的穩定性及安全性進行判斷及預報，最終對巖土工程施工安全可能存在的危險性進行及時預警。
[0096]如圖1、圖4、和圖7所示，本發明的光纖應力計220、光纖應變計230和傳輸光纖210布置在導管主體100的側部凹槽120的槽底面121內，當巖土體發生變形或者壓力增大時，導管主體100的受力情況和變形情況也隨著改變，光纖應力計220和光纖應變計230分別獲取導管主體100的受力和變形信息，最終通過反分析計算，得到巖土體的應力和變形信息。
[0097]孔隙水壓力計310和溫度計320分別設置於導管主體100的導管側孔131中，保護套筒500上設置有與導管主體100的導管側孔131的位置相對應的套管側孔520，孔隙水壓力計310和溫度計320均穿過導管側孔131，且均穿入套管側孔520，該結構使孔隙水壓力計310和溫度計320與巖土體之間沒有阻隔，孔隙水壓力計310和溫度計320分別通過相應的壓力溫度測量導線330與外部數據採集器400連接。孔隙水壓力計310和溫度計320與巖土體接觸後，孔隙水壓力計310和溫度計320分別測量巖土體內部水壓力和巖土體溫度數據，且該數據通過溫度測量導線330傳輸給處於導管主體100外部的數據採集器400 ；
[0098]本發明埋設簡單，可重複利用，應用範圍廣，可對巖土體的穩定性及安全性進行判斷及預報。
[0099]綜上，本發明有效克服了現有技術中的種種缺點而具高度產業利用價值。
[0100]上述實施例僅例示性說明本發明的原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本發明的精神及範疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬【技術領域】中具有通常知識者在未脫離本發明所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發明的權利要求所涵蓋。
【權利要求】
1.一種監測預警巖土體賦水及安全狀態的導管組件，其特徵在於，包括: 導管主體(100)，所述導管主體(100)為圓柱形，所述導管主體(100)上設有與所述導管主體(100)同軸的軸向通孔(110)，所述導管主體(100)的外圓周面上沿徑向均勻設置有至少兩個側部凹槽(120)，所述導管主體(100)的外圓周面上沿徑向均勻設置有至少兩個孔洞組(130)； 所述孔洞組(130)包括若干個沿所述導管主體(100)的軸向依次排列的導管側孔(131)，所述導管側孔(131)連通至所述軸向通孔(110)； 光纖應力應變測量系統(200)，包括傳輸光纖(210)、以及若干個光纖應力計(220)和/或若干個光纖應變計(230)，所述傳輸光纖(210)、以及所述光纖應力計(220)和/或所述光纖應變計(230)均固定設置於相應的所述側部凹槽(120)中，所述光纖應力計(220)和/或所述光纖應變計(230)通過所述傳輸光纖(210)串聯連接； 壓力溫度測量系統(300)，包括若干個孔隙水壓力計(310)、若干個溫度計(320)和壓力溫度測量導線(330)，所述孔隙水壓力計(310)和所述溫度計(320)分別插入於相應的所述導管側孔(131)中，且與所述導管側孔(131)固定連接，所述壓力溫度測量導線(330)設置於所述軸向通孔(110)中，所述孔隙水壓力計(310)和所述溫度計(320)分別與所述壓力溫度測量導線(330)的一端連接； 保護套筒(500)，所述保護套筒(500)為設有中空內腔的圓柱體，且所述保護套筒(500)的前端設有開口(510)，所述導管主體(100)插入於所述保護套筒(500)的中空內腔中，所述保護套筒(500)的外圓周面上設有與所述導管側孔(131)相應的套管側孔(520)，所述套管側孔(520)連通至所述保護套筒(500)的中空內腔中，所述孔隙水壓力計(310)和所述溫度計(320)分別穿入於相應的所述套管側孔(520)中。
2.根據權利要求1所述的監測預警巖土體賦水及安全狀態的導管組件，其特徵在於: 所述導管主體(100)兩端分別為管體前端和管體後端,所述導管主體(100)的管體前端和管體後端的外表面上分別設有前端環形凹槽(141)和後端環形凹槽(142)，所述前端環形凹槽(141)和所述後端環形凹槽(142)的中軸線均與所述導管主體(100)的中軸線共線，所述前端環形凹槽(141)和所述後端環形凹槽(142)分別延伸至所述導管主體(100)的管體前端和管體後端的端面； 所述傳輸光纖(210)包括至少兩個直線型光纖部(211)和至少一個弧線型光纖部(212)，至少兩個所述直線型光纖部(211)通過相應的所述弧線型光纖部(212)依次串聯連接，所述直線型光纖部(211)固定設置於相應的所述側部凹槽(120)中；當所述弧線型光纖部(212)為一個時，所述弧線型光纖部(212)固定設置於所述後端環形凹槽(142)中；當所述弧線型光纖部(212)大於等於兩個時，所述弧線型光纖部(212)固定設置於所述前端環形凹槽(141)和所述後端環形凹槽(142)中；所述光纖應力計(220)和/或所述光纖應變計(230)串接於所述直線型光纖部(211)上。
3.根據權利要求2所述的監測預警巖土體賦水及安全狀態的導管組件，其特徵在於:所述壓力溫度測量導線(330)的另一端穿出所述導管主體(100)的管體前端，所述導管主體(100)的管體後端為密封設計。
4.根據權利要求1所述的監測預警巖土體賦水及安全狀態的導管組件，其特徵在於:所述傳輸光纖(210)固定設置於所述側部凹槽(120)的槽底面(121)上。
5.根據權利要求1所述的監測預警巖土體賦水及安全狀態的導管組件，其特徵在於:所述光纖應力計(220)和/或所述光纖應變計(230)處於所述側部凹槽(120)內部。
6.根據權利要求1所述的監測預警巖土體賦水及安全狀態的導管組件，其特徵在於: 所述孔隙水壓力計(310)的靠近所述保護套筒(500)的面(311)上的最外側的端點與所述保護套筒(500)的中軸線之間的垂直距離等於所述保護套筒(500)的外圓周面的半徑; 所述溫度計(320)的靠近所述保護套筒(500)的面(321)上的最外側的端點與所述保護套筒(500)的中軸線之間的垂直距離等於所述保護套筒(500)的外側面的半徑。
7.根據權利要求1所述的監測預警巖土體賦水及安全狀態的導管組件，其特徵在於:相鄰的兩個所述側部凹槽(120)之間設置至少一個所述孔洞組(130)。
8.根據權利要求1所述的監測預警巖土體賦水及安全狀態的導管組件，其特徵在於: 還包括:數據採集器(400)，所述數據採集器(400)與所述壓力溫度測量導線(330)連接；所述光纖應力應變測量系統(200)還包括光纖接線(240)，所述傳輸光纖(210)通過所述光纖接線(240)與所述數據採集器(400)連接。
【文檔編號】G01L19/00GK104280166SQ201410491091
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年9月23日 優先權日:2014年9月23日
【發明者】閆治國, 朱合華, 丁文其, 楊成 申請人:同濟大學