一種巖體裂隙探測傳感器及使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及巖土工程領(lǐng)域，特別是一種巖體裂隙探測傳感器及使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的快速發(fā)展，公路鐵路隧道、煤礦巷道、地鐵、水電硐室等修建越來越廣泛，而上述工程多建設(shè)在巖體之中。巖體的結(jié)構(gòu)面、縫隙、裂隙將工程巖體切害J，使得工程巖體整體性降低，工程穩(wěn)定性也隨之降低，對工程穩(wěn)定及安全具有重要影響。對巖體裂隙進行準確探測對于工程設(shè)計、施工、運營等具有重要意義。
[0003]如在隧道、巷道、水電硐室、邊坡等支護設(shè)計中都需要掌握圍巖的裂隙發(fā)育程度，才能進行圍巖分類和準確的設(shè)計;在很多數(shù)值計算軟件中都需要設(shè)定圍巖裂隙發(fā)育參數(shù)，才能進行準確模擬。而目前對巖體裂隙參數(shù)的獲取一般是通過已揭露的巖體進行素描來進行，對于尚未揭露巖體尚未見定量準確的探測方法，同時對于裂隙的連通性也很難通過已揭露巖體進行確定?？偟膩碚f，目前尚沒有能夠準確量測巖體裂隙的傳感器及方法能夠解決上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明公開了一種巖體裂隙探測傳感器及使用方法，能夠準確定量獲取巖體裂隙的分布、連通性等參數(shù)。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0006]—種巖體裂隙探測傳感器，包括支撐管、封隔器、介質(zhì)傳感器和導線，沿著支撐管的軸線方向其上間隔布置有與支撐管內(nèi)部相連通的封隔器，每兩個封隔器之間的支撐管管壁上設(shè)置有介質(zhì)傳感器;每個介質(zhì)傳感通過單獨的導線與信號接收器相連。
[0007]進一步的，所述的導線一端連接介質(zhì)傳感器，另一端經(jīng)支撐管內(nèi)部而通過導線接頭引出，連接到信號接收器。
[0008]進一步的，所述的支撐管與封隔器、介質(zhì)傳感器與支撐管之間均為密封連接，支撐管和封隔器內(nèi)部形成相互聯(lián)通的密閉空間。
[0009]進一步的，所述支撐管的尾端設(shè)置有尾端封堵，所述的尾端封堵上設(shè)置有充氣接頭和導線接頭。所述的充氣接頭用于向支撐管內(nèi)部充氣，或向外放氣;所述的導線接頭用于將導線引出支撐管。
[0010]進一步的，所述的支撐管為具有一定壁厚和剛度的管體，其截面形狀為圓形，其上與封隔器對應(yīng)位置的管壁上開有通氣孔。
[0011]進一步的，所述的封隔器由封隔囊和封隔套箍組成，封隔囊上下各設(shè)置I個封隔套箍;封隔套箍將封隔囊固定在支撐管上，并保證密閉性;充氣后的封隔器使探測單元相互獨立而互不影響，每兩個相鄰封隔器和之間的介質(zhì)傳感器構(gòu)成一個探測單元。
[0012]封隔器的作用在于充氣后可將介質(zhì)傳感器分隔在相互獨立的探測單元內(nèi)，防止從巖體裂隙中涌入的感應(yīng)介質(zhì)沿探測鉆孔和支撐管之間的空間向相鄰探測單元涌去，以此保證每個探測單元中的介質(zhì)傳感器，能且只能感應(yīng)到從與自身所在探測單元聯(lián)通的裂隙傳導過來的感應(yīng)介質(zhì)，從而實現(xiàn)聯(lián)通裂隙的定位。
[0013]進一步的，所述的封隔囊為柔性薄壁囊狀體，當封隔器內(nèi)氣壓升高時，封隔囊向外鼓出，與探測鉆孔壁接觸并密貼，達到封隔的目的；當封隔器內(nèi)氣壓降低時，封隔囊向內(nèi)收縮。
[0014]所述的介質(zhì)傳感器固定在支撐管的外壁上，并通過導線與信號接收器連接，介質(zhì)傳感器感應(yīng)到從裂隙傳來的探測介質(zhì)時，即時將信號通過導線傳送到信號接收器。
[0015]進一步的，所述的介質(zhì)傳感器一般采用水傳感器；當在含水巖體等特殊條件下進行探測時，可采用其它類型的介質(zhì)傳感器，如含有特殊介質(zhì)的液體、氣體等，或采用電類、感光類傳感器。
[0016]本發(fā)明傳感器的使用方法如下:
[0017]1、在裂隙巖體中造孔，分別鉆出探測鉆孔和介質(zhì)注入孔，并清理探測鉆孔中的雜質(zhì);所述的探測鉆孔的直徑應(yīng)當略大于傳感器外徑，深度略大于傳感器長度;所述介質(zhì)注入孔與探測鉆孔的距離根據(jù)探測需要確定，其深度一般大于探測鉆孔的深度；
[0018]2、檢測封隔器的密閉性滿足要求后，將本發(fā)明傳感器放入探測鉆孔；
[0019]3、將導線連接到信號接收器；
[0020]4、通過充氣接口將支撐桿內(nèi)充入高壓氣體并保持，支撐桿內(nèi)的氣壓一般應(yīng)大于介質(zhì)注入壓力；
[0021]5、向介質(zhì)注入孔中持續(xù)注入感應(yīng)介質(zhì)直至探測結(jié)束，感應(yīng)介質(zhì)應(yīng)當與感應(yīng)傳感器相匹配;在此過程中，感應(yīng)介質(zhì)通過巖體裂隙在巖體中運移，部分將會最終涌入到傳感器的介質(zhì)感應(yīng)器；
[0022]6、在感應(yīng)介質(zhì)注入過程中實時記錄介質(zhì)感應(yīng)器傳至信號接收器的信息，從而對巖體中的裂隙參數(shù)進行分析。
[0023]7、探測結(jié)束，通過充氣接口釋放高壓氣體，拔出傳感器。
[0024]本發(fā)明達到的有益效果是:
[0025]本發(fā)明可以對尚未揭露的巖體中的是否存在聯(lián)通裂隙，或結(jié)構(gòu)面、裂隙的空間分布及連通性進行探測并獲取定量結(jié)果，可為巖體工程設(shè)計施工提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，提高工程的可靠度。另外，根據(jù)需要可以調(diào)整傳感器的尺度，實現(xiàn)不同的應(yīng)用:如大尺度傳感器可以進行地層結(jié)構(gòu)探測；中尺度傳感器可以進行巖體結(jié)構(gòu)面、裂隙超前探測;小尺度可以進行圍巖裂隙探測;微尺度可以進行裂隙巖體室內(nèi)試驗或模型試驗探測。
【附圖說明】
[0026]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0027]圖1為巖體裂隙探測傳感器示意圖；
[0028]圖2為1-1剖面圖；
[0029]圖3為2-2剖面圖；
[0030]圖4為巖體裂隙探測傳感器使用方法示意圖。
[0031 ]圖中:1-支撐管;2-封隔器;3-介質(zhì)傳感器;4-封隔囊;5-封隔套箍;6_尾端封堵;7_充氣接口 ； 8-導線接口 ； 9-導線；10-通氣孔；11-裂隙巖體；12-探測鉆孔；13-裂隙；14-介質(zhì)注入孔。
【具體實施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明做進一步闡述:
[0033]如圖1、圖2、圖3所示，巖體裂隙探測傳感器主要由支撐管1、封隔器2、介質(zhì)傳感器
3、尾端封堵6、導線9構(gòu)成，支撐管I上間隔布置有封隔器2，在每兩個封隔器2之間的支撐管I的管壁上設(shè)置有介質(zhì)傳感器3;在支撐管I的尾端設(shè)置有尾端封堵6;導線9 一端連接介質(zhì)傳感器3，經(jīng)支撐管I內(nèi)部而通過導線接頭8引出，另一端連接到信號接收器。本發(fā)明可以對尚未揭露的巖體中的是否存在聯(lián)通裂隙，或結(jié)構(gòu)面、裂隙的空間分布及連通性進行探測并獲取定量結(jié)果，可為巖體工程設(shè)計施工提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，提高工程的可靠度。
[0034]上述各部件之間均為密封連接，在支撐管I與封隔器2對應(yīng)位置的管壁上