專利名稱：電阻率監(jiān)測凍結(jié)壁溫度場的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型為一種監(jiān)測系統(tǒng)，具體是電阻率監(jiān)測凍結(jié)壁溫度場的系統(tǒng)。
技術(shù)背景
地層人工凍結(jié)技術(shù)(artificial ground freezing, AGF)是利用人工制冷的 方法，降低土體的溫度使含水地層形成凍結(jié)體，從而在預(yù)期要開挖的場地外圍 構(gòu)筑起穩(wěn)定且不透水的凍土結(jié)構(gòu)，以達到維護開挖面周圍土體穩(wěn)定、抵抗周圍 水土壓力、防止地下水侵入的目的，是一種特殊的土木工程施工技術(shù)。
在深厚沖積層特殊鑿井技術(shù)方面，目前，德國、英國、波蘭、加拿大、比利
時等國家凍結(jié)法鑿井深度均超過600m,煤礦中凍結(jié)深度最深的波蘭的魯布林煤 礦一號井，凍結(jié)深度達到725m。隨著我國對煤炭能源需求的日益增大，煤礦新 井建設(shè)逐步向深部延伸，礦井井筒穿越表土地層的厚度越來越大，淮南丁集礦井 表士層厚度530.5m、顧北礦463ra，板集礦580m，展溝礦620 m;淮北渦陽礦區(qū) 表土層厚度在410m以上；菏澤郭屯煤礦主、葛U、風(fēng)3個井筒表土層深度分別為 587. 4 m， 583. lm和563. 6 m，凍結(jié)深度702。凍結(jié)法鑿井技術(shù)成為通過不穩(wěn)定 沖積層及其下伏基巖風(fēng)化巖層的主要特殊施工方法。
隨著城市建設(shè)的發(fā)展，人工地層凍結(jié)法在我國地鐵、基坑、市政等巖土工 程中得到了廣泛地應(yīng)用。西班牙巴倫西亞的地鐵建設(shè)工程、美國威斯康森州密 爾沃基市的輸洪大直徑深隧道工程、德國Dusseldorf市中心火車站附近的地鐵 隧道工程、日本名古屋市的地下輸電隧道工程、俄羅斯圣 彼得堡地鐵工程、 德國慕尼黑地鐵工程等，均成功地應(yīng)用了人工凍結(jié)法。20世紀(jì)90年代以來，我 國先后在北京地鐵"復(fù)-八"線大北窯車站南隧道段、上海地鐵2號線中央公園 站至楊高路站旁通道、天津地鐵過子牙河段、上海軌道交通楊浦線(M8線)曲陽 路站-虹口足球場站區(qū)間隧道聯(lián)絡(luò)通道、廣州市軌道交通三號線天河客運站折返 線等工程中，成功應(yīng)用了水平凍結(jié)加固技術(shù)。
凍結(jié)法施工的關(guān)鍵是凍結(jié)壁問題，而凍結(jié)壁的強度和穩(wěn)定性主要取決于凍結(jié) 壁溫度場的特征，包括溫度場的分布形式。在凍結(jié)的不同階段，不同土層的溫度場特征是不同的。在施工中有時會因為凍結(jié)壁整體強度不足，發(fā)生凍結(jié)管斷裂、 結(jié)構(gòu)物壓裂等事故，造成重大經(jīng)濟損失。因此，對實際工程中的溫度場進行實時 監(jiān)測是凍結(jié)法信息化施工的主要內(nèi)容。在凍結(jié)工程中， 一般在凍結(jié)器布置圈徑的 內(nèi)、外側(cè)設(shè)置2 4個測溫孔，根據(jù)測溫孔內(nèi)各個測溫點的溫度發(fā)展來掌握凍結(jié) 壁的發(fā)展情況，通常將測溫數(shù)據(jù)代入解析理論公式來計算凍結(jié)壁的厚度。但是， 在實踐中，僅有測溫孔的測溫數(shù)據(jù)尚不能解決工程問題，因為測溫孔實測的數(shù)據(jù) 量較少，只反映了井筒凍結(jié)的局部情況，還達不到整體掌握井筒凍結(jié)壁發(fā)展的技 術(shù)要求，當(dāng)凍結(jié)壁出現(xiàn)不交圈問題時，就很難用測溫孔的數(shù)據(jù)來判斷。而且，傳 統(tǒng)的凍結(jié)壁溫度場監(jiān)測存在數(shù)據(jù)采集量少、費用高等弊端。 實用新型內(nèi)容
本實用新型目的就是為了彌補已有技術(shù)的缺陷，提供一種電阻率監(jiān)測凍結(jié)壁 溫度場的系統(tǒng)。它有效地提高了凍結(jié)壁溫度場信息化監(jiān)測的水平。
本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的
電阻率監(jiān)測凍結(jié)壁溫度場的系統(tǒng)，其特征在于在已形成凍結(jié)壁的立井井筒 或隧道周圈鉆環(huán)形排列成一圈或多圈的檢測孔4 8個，檢測孔的深度為
150~700m，檢測孔直徑為133~159mm;在每個檢測孔內(nèi)放置帶有若干電極的多 芯電纜，所述電極的電極距為1.8 2.2m，將所述多芯電纜外端連接在電阻率儀上。
本實用新型實施前，首先對立井井筒或隧道穿過的地層進行取樣，測試各土 樣的含水量、密度等物理參數(shù)；在保持土樣物理參數(shù)不變的情況下，采用電阻率 法試驗測定不同溫度下(30 -30°C) 土樣的導(dǎo)電性(電阻率A)，繪制Z-A曲
線，求出回歸方程；采用直流電阻率法現(xiàn)場對凍結(jié)壁進行電阻率數(shù)據(jù)采集，根據(jù) 各土樣的^-A方程和凍結(jié)地層鉆孔柱狀圖，繪制凍結(jié)壁等溫線圖，從而得出凍 結(jié)壁的發(fā)育情況。
此外，由于并行網(wǎng)絡(luò)電法測量系統(tǒng)的問世，大大加快了現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集的速度， 使電阻率法適時監(jiān)測凍結(jié)壁。 本實用新型的優(yōu)點是
本實用新型數(shù)據(jù)采集量大、費用低，大大提高了凍結(jié)壁溫度場信息化監(jiān)測的 水平，可有效地探測凍結(jié)過程中的斷管、不交圈等異?，F(xiàn)象，為凍結(jié)法安全施工提供保障。且具有廣泛的實用性，應(yīng)用于采用地層人工凍結(jié)技術(shù)施工的煤礦立井
和地鐵隧道工程的凍結(jié)壁溫度場監(jiān)測。

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圖1為本實用新型中探測孔的布置平面圖。 圖2為本實用新型的觀測系統(tǒng)圖。
具體實施方式
電阻率監(jiān)測凍結(jié)壁溫度場的系統(tǒng)，在已形成凍結(jié)壁5的立井井筒或隧道1 周圈鉆環(huán)形排列成一圈或多圈的檢測孔2，檢測孔2為4-8個，檢測孔2的深度 為150 700m，檢測孔2直徑為133 159mm;在每個檢測孔2內(nèi)放置帶有若干電 極的多芯電纜3，所述電極的電極距為1.8 2.2m，多芯電纜3外端連接在電阻率 儀4上。
權(quán)利要求1、電阻率監(jiān)測凍結(jié)壁溫度場的系統(tǒng)，其特征在于在已形成凍結(jié)壁的立井井筒或隧道周圈鉆環(huán)形排列成一圈或多圈的檢測孔4～8個，檢測孔的深度為150～700m，檢測孔直徑為133～159mm；在每個檢測孔內(nèi)放置帶有若干電極的多芯電纜，所述電極的電極距為1.8～2.2m，將所述多芯電纜外端連接在電阻率儀上。
專利摘要本實用新型公開了電阻率監(jiān)測凍結(jié)壁溫度場的系統(tǒng)，其特征在于在已形成凍結(jié)壁的立井井筒或隧道周圈鉆環(huán)形排列成一圈或多圈的檢測孔4～8個，檢測孔的深度為150～700m，檢測孔直徑為133～159mm；在每個檢測孔內(nèi)放置帶有若干電極的多芯電纜，所述電極的電極距為1.8～2.2m，將所述多芯電纜外端連接在電阻率儀上。本實用新型數(shù)據(jù)采集量大、費用低，大大提高了凍結(jié)壁溫度場信息化監(jiān)測的水平，可有效地探測凍結(jié)過程中的斷管、不交圈等異常現(xiàn)象，為凍結(jié)法安全施工提供保障。
文檔編號E21B47/06GK201401163SQ20092014337
公開日2010年2月10日 申請日期2009年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月17日
發(fā)明者姚直書, 宋海清, 樺 王, 王曉健, 樺 程, 榮傳新, 蔡海兵 申請人:安徽理工大學(xué)