專利名稱：基于壓力示蹤的基礎(chǔ)工程地下水參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種基礎(chǔ)工程測(cè)量技術(shù)，尤其是地下水參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)， 具體地說是一種基于壓力示蹤的基礎(chǔ)工程地下水參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)。
技術(shù)背景眾所周知，水文地質(zhì)參數(shù)測(cè)量涉及地下工程建設(shè)的方方面面。只要有 地下水滲流就會(huì)影響到基礎(chǔ)工程的穩(wěn)定與建設(shè)。如何保證基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)與 施工，通行的辦法是室內(nèi)取樣和野外現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量?jī)煞N方法，取得不同結(jié)構(gòu)地 層的滲透參數(shù)。目前現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)工程地下水參數(shù)測(cè)量和使用的方法主要有三 類 一是抽水試驗(yàn)方法，它是在地下鉆一個(gè)大口徑，四周鉆幾個(gè)小口徑的 水位觀測(cè)井，把潛水泵放到井中抽取地下的水量與地下水位下降的對(duì)應(yīng)關(guān) 系，利用襲布依抽水試驗(yàn)公式計(jì)算地下水的參數(shù)；該方法的優(yōu)點(diǎn)是傳統(tǒng)、 悠久和簡(jiǎn)單；缺點(diǎn)是花錢多、時(shí)間長(zhǎng)、獲得的參數(shù)少。二是同位素示蹤測(cè) 量法，它是通過測(cè)量天然和人工地下水滲流場(chǎng)的分布來計(jì)算水文地質(zhì)參數(shù)； 如中國(guó)專利98111509. 8、 98227872.1;美國(guó)專利6445187、 4051368;英國(guó) 專利2009921，它們的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量設(shè)備輕便、測(cè)點(diǎn)多，測(cè)量精度較高；缺點(diǎn) 是同位素示蹤測(cè)量對(duì)環(huán)境和人類有一定的影響。三是工程界普遍采用的大 壩鉆孔灌漿法，即沿壩頂密布三排或更多排深度至壩基的鉆孔，然后，逐 孔、逐段進(jìn)行壓力灌漿，填補(bǔ)壩體內(nèi)有孔隙部分，以增強(qiáng)大壩的整體密度， 減小其滲透性，阻止大壩繼續(xù)滲漏。優(yōu)點(diǎn)是施工工藝簡(jiǎn)單，技術(shù)要求不高， 一般的工程隊(duì)都能施工，對(duì)滲漏量不大的均質(zhì)性土壩，能夠取得一定的灌 漿效果；缺點(diǎn)是耗資太大，大壩一次性灌漿費(fèi)用在千萬至數(shù)千萬元不等， 且鉆孔眾多并施加較大的壓力灌漿，對(duì)壩體有一定的損傷。水文地質(zhì)勘察 是點(diǎn)的觀察與測(cè)試的科學(xué)，測(cè)點(diǎn)密度越大，測(cè)量精度越高。傳統(tǒng)抽水試驗(yàn) 方法很難提高點(diǎn)的密度，所取得的參數(shù)在質(zhì)量，特別在數(shù)量上滿足不了目前水文地質(zhì)評(píng)價(jià)和計(jì)算方法的需要。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的高速發(fā)展，愈來 愈多的工程建設(shè)對(duì)地下水滲流引起的潛在的事故隱患，提出了一系列工程 滲流需要解決的技術(shù)難題。如江河堤壩的管涌滲漏、水源地的合理開采、 礦山的涌水防治、公路橋涵的地下水滲流、地下鐵道的水文地質(zhì)測(cè)量、高 層建筑基坑的排水等測(cè)量手段提出了更高更新的要求。僅水庫(kù)與江河堤壩的滲漏檢測(cè)就形成一個(gè)技術(shù)產(chǎn)業(yè)。目前世界水庫(kù)數(shù) 量排在前五名的國(guó)家是中國(guó)、美國(guó)、印度、西班牙和日本，占全球水庫(kù)總量的80%。由于水庫(kù)的特殊作用，在給人們帶來巨大利益的同時(shí)，也會(huì)給人 類造成災(zāi)難性后果。中國(guó)現(xiàn)有水庫(kù)8.6萬余座，江河堤壩27萬余公里，為 世界之最。從民國(guó)初到1980年有2976座水庫(kù)潰壩；瑞士在過去的175年 中就有500座大壩失事。因此，有效地檢測(cè)出滲漏原因并消除其滲漏隱患， 已成為世界性難題。全球約有40%的水庫(kù)大壩存在著滲漏隱患，如中國(guó)的龍 羊峽、新安江、劉家峽、八盤峽、梅山、紀(jì)村、碧口、天橋、二灘、小浪 底；法國(guó)的Malpasset拱壩，意大利的Vajont水庫(kù)，瑞士的Zeuzier拱壩 及奧地利的Koelnbrein高拱壩等工程。為此，各國(guó)政府每年耗費(fèi)巨大的資 金進(jìn)行滲漏水庫(kù)的修復(fù)和新的檢測(cè)方法的研究。中國(guó)的黃壁莊水庫(kù)2002年 因滲漏問題維修的費(fèi)用高達(dá)7億元人民幣；據(jù)悉美國(guó)修復(fù)現(xiàn)有病險(xiǎn)水庫(kù)需 要花費(fèi)300億美元；全球消除現(xiàn)有大壩隱患大約耗資3000億美元。 發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有的地下水參數(shù)測(cè)量方法存在的投資大、 周期長(zhǎng)或?qū)Νh(huán)境對(duì)有污染的問題，設(shè)計(jì)一種投資少，無污染的測(cè)量系統(tǒng)用 于實(shí)現(xiàn)對(duì)地下水參數(shù)的低成本快速測(cè)量。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種基于壓力示蹤的基礎(chǔ)工程地下水參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)，包括水泵1、注水管13、測(cè)量管14、壓力傳感器19、信息控制終端17和計(jì)算機(jī)18，其特征 是水泵1的進(jìn)水口與蓄水池0相連，其出口通過水管6與注水管13相連， 注水管13的下端位于被測(cè)量基礎(chǔ)的含水層15中或穿過含水層底板16，當(dāng) 注水管13位于含水層15中時(shí)，在其與含水層15頂板相對(duì)位置處安裝有主止水栓塞7,當(dāng)其穿過含水層底板16時(shí)，在其與含水層底板16相對(duì)位置處 安裝有副止水栓塞6，測(cè)量管14與注水管13同深度安裝在被測(cè)量基礎(chǔ)上， 壓力傳感器19安裝在該測(cè)量管14中，它通過有線或無線與信息控制終端 17相連，信息控制終端17與計(jì)算機(jī)18相連，注水管13及測(cè)量管14位于 含水層15中的部分周壁上設(shè)有透水孔。水泵1與驅(qū)動(dòng)機(jī)2相連，驅(qū)動(dòng)機(jī)2同時(shí)連接有增壓泵3，增壓泵3的進(jìn) 口與水泵1的出口與水管6的入口相連，在水管6上安裝有流量表4和壓 力表5，它們均通過有線或無線將水管6的流量值和壓力值送入計(jì)算機(jī)18 中。所述的壓力傳感器19還連接有GPS，它們通過無線遙測(cè)11與信息控制 終端17中的無線模塊12無線相連，信息控制終端17與計(jì)算機(jī)18有線相 連。本實(shí)用新型的有益效果本實(shí)用新型的方法現(xiàn)有測(cè)井技術(shù)相比，既克服了傳統(tǒng)抽水試驗(yàn)花錢多、 效率低、參數(shù)少的缺點(diǎn)，又消除了同位素示蹤測(cè)井對(duì)人體和環(huán)境的危害。 具有測(cè)量時(shí)間短、速度快、范圍廣、精度高、密度大，能滿足巖土工程建 設(shè)需要的特點(diǎn)。同時(shí)具有系統(tǒng)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)。

圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是本實(shí)用新型的工藝流程示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。 如圖l所示。一種基于壓力示蹤的基礎(chǔ)工程地下水參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)，包括水泵1、注水 管13(即壓力示蹤孔)、測(cè)量管14(即壓力觀測(cè)孔)、壓力傳感器19、信息控 制終端17和計(jì)算機(jī)18，水泵1的進(jìn)水口與蓄水池O相連，其出口通過水管 6與注水管13相連，注水管13的下端位于被測(cè)量基礎(chǔ)的含水層15中或穿 過含水層底板16，當(dāng)注水管13位于含水層15中時(shí)，在其與含水層15頂板相對(duì)位置處安裝有主止水栓塞7，當(dāng)其穿過含水層底板16時(shí)，在其與含水 層底板16相對(duì)位置處安裝有副止水栓塞6，測(cè)量管14與注水管13同深度 安裝在被測(cè)量基礎(chǔ)上，壓力傳感器19安裝在該測(cè)量管14中，它通過有線 或無線與信息控制終端17相連，信息控制終端17與計(jì)算機(jī)18相連，注水 管13及測(cè)量管14位于含水層15中的部分周壁上設(shè)有透水孔。水泵1與驅(qū) 動(dòng)機(jī)2相連，驅(qū)動(dòng)機(jī)2同時(shí)連接有增壓泵3，增壓泵3的進(jìn)口與水泵1的出 口與水管6的入口相連，在水管6上安裝有流量表4和壓力表5，它們均通 過有線或無線將水管6的流量值和壓力值送入計(jì)算機(jī)18中。所述的壓力傳 感器19還連接有GPS，它們通過無線遙測(cè)11與信息控制終端17中的無線 模塊12無線相連，信息控制終端17與計(jì)算機(jī)18有線相連。如圖1所示。 本實(shí)用新型工作時(shí)首先由驅(qū)動(dòng)機(jī)2連接水泵1和增壓泵3，水泵1的進(jìn) 水口伸入蓄水池O，出水口連接輸水管6進(jìn)入注水管13中，注水管13中安 裝有主止水栓塞7和副止水栓塞8，主止水栓塞7安放在含水層15的頂板 中，副止水栓塞安放在含水層15的底板16中，在兩止水栓塞的封堵下， 其間形成壓力腔10;當(dāng)驅(qū)動(dòng)機(jī)2啟動(dòng)后，水泵1和增壓泵3將壓力水流沿 著輸水管道6和注水管13進(jìn)入主止水栓塞7和副止水栓塞8并將其充大止 水，在兩止水栓塞的封堵下，壓力水流開始向壓力腔10供水并形成壓力源 9，向含水層15增壓供水。隨著壓力源9的加大，壓力水流通過含水層傳 遞到更遠(yuǎn)的測(cè)量管14中。注水管13中的壓力腔10的流量和壓力的大小由 流量表4和壓力表5顯示出來并發(fā)送到信息控制終端17;布置在測(cè)量管 14中的壓力傳感器19在壓力源9的作用下，顯示出壓力傳感器19的消長(zhǎng) 量與壓力腔10在壓力表5上的數(shù)值的對(duì)應(yīng)關(guān)系，發(fā)送到信息控制終端17， 它們之間的信息傳遞既可以通過信息控制終端17上的無線遙測(cè)11與安裝 在各壓力觀測(cè)孔孔口上的GPS定位器和無線通訊裝置12構(gòu)成無線數(shù)據(jù)傳輸 系統(tǒng)，也可以通過電線連接，進(jìn)行有線傳輸。前者主要用于對(duì)水庫(kù)大壩滲 流的觀測(cè)；后者則用在測(cè)孔數(shù)量少的水文地質(zhì)參數(shù)的測(cè)量。所有信息控制 終端17的數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)18通訊，計(jì)算機(jī)18中儲(chǔ)存有江河堤壩的管涌滲漏、 水源地的合理開采、礦山的涌水防治、公路橋涵的地下水滲流、地下鐵道的水文地質(zhì)測(cè)量、高層建筑的基坑的排水等數(shù)學(xué)計(jì)算模型，針對(duì)不同的工程水文地質(zhì)參數(shù)的需要，計(jì)算機(jī)18指導(dǎo)信息控制終端17將按相應(yīng)的技術(shù) 工藝和參數(shù)的精度需要進(jìn)行下一步操作。計(jì)算機(jī)18作為指揮中心存儲(chǔ)有各類工程水文地質(zhì)滲流分析軟件包，針 對(duì)不同工程參數(shù)的需求計(jì)算機(jī)與信息控制終端通訊，指導(dǎo)壓力示蹤裝置執(zhí) 行相應(yīng)的控制工藝；信息控制終端與流量表、壓力表、壓力傳感器進(jìn)行信 息傳輸，并控制其流量和壓力的大小及開啟的時(shí)間；驅(qū)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)水泵和增 壓泵通過管道向地下含水層供水，管道放入鉆井中，并在管道的頂端安裝 止水栓塞，供水受止水栓塞的封堵，在含水層中形成壓力示蹤源。計(jì)算機(jī) 依據(jù)工程建設(shè)性質(zhì)指揮信息控制終端實(shí)施相應(yīng)的測(cè)量工藝和計(jì)算程序；按 照數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行滲流模型的分析、計(jì)算、調(diào)試，反饋理論計(jì)算與數(shù)值 測(cè)量結(jié)果的擬合。信息控制終端承接計(jì)算機(jī)發(fā)出的指令，控制壓力傳感器 數(shù)據(jù)采集的通訊和信息反饋的重復(fù)測(cè)量。壓力傳感器組以單井為組別按地 層結(jié)構(gòu)布置1 5只壓力傳感器，最多能夠進(jìn)行100口井，500個(gè)壓力傳感 器的同步測(cè)量；在各井口裝置GPS定位和無線通訊系統(tǒng)；壓力傳感用有線 和無線兩種方式與信息控制終端通訊。增壓泵是水泵的輔助設(shè)備，當(dāng)水泵 所施加的壓力達(dá)不到壓力示蹤效果時(shí)，才使用增壓泵加壓。流量表與壓力 表受信息控制終端的控制，協(xié)調(diào)壓力傳感器接收信息的強(qiáng)弱，指導(dǎo)驅(qū)動(dòng)機(jī)、 水泵、增壓泵在規(guī)定的壓力和流量下工作；并與信息控制終端進(jìn)行有線和 無線兩種方式通訊。主副止水栓塞被安裝在注水管中，其止水栓塞安裝的 距離，根據(jù)含水層的分布調(diào)節(jié)；當(dāng)水泵啟動(dòng)加壓以后，止水栓塞在壓力的 作用下充大，所施加的流量和壓力只能在含水層的頂?shù)装寮磧伤ㄈg進(jìn) 入地層；如含水層較厚，鉆孔未達(dá)到含水層的底板，則只在含水層的頂板 安裝一只主止水栓塞即可。與上述系統(tǒng)相配的測(cè)量方法是在被測(cè)量目標(biāo)上根據(jù)測(cè)量指標(biāo)要求鉆 出一個(gè)加壓孔和一個(gè)以上的示蹤測(cè)量孔，并使所鉆的加壓孔和示蹤測(cè)量孔 的深度達(dá)到或超過含水層的底板，然后利用注水管向加壓孔中施加壓力水， 在示蹤量孔中安裝帶有壓力傳感器的測(cè)量管，最后根據(jù)測(cè)量項(xiàng)目和測(cè)量精度的要求反復(fù)向加壓孔中加注壓力水，測(cè)得測(cè)量管中壓力值及其時(shí)間參數(shù) 送入計(jì)算機(jī)相應(yīng)的計(jì)算模塊中進(jìn)行處理即可獲得被測(cè)量目標(biāo)的地下水參數(shù) 值。地下水之所以能夠運(yùn)動(dòng)，基于二個(gè)最基本條件，之一是要有主動(dòng)的能 量(水頭差)作用，之二被動(dòng)的阻水介質(zhì)要有一定的孔隙。它們?yōu)閷?duì)立統(tǒng) 一的一對(duì)技術(shù)載體。本實(shí)用新型的工作原理正是借助這對(duì)技術(shù)載體即能量 與阻水介質(zhì)的對(duì)立統(tǒng)一關(guān)系使用壓力作示蹤劑，跟蹤壓力示蹤劑的空間運(yùn) 動(dòng)軌跡，認(rèn)識(shí)地下水滲流的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。利用壓力在地下水連續(xù)介質(zhì)中傳遞 快、反應(yīng)靈敏、同步性好、易于測(cè)量等特點(diǎn)來實(shí)施完成一整套水文地質(zhì)工 程滲流參數(shù)的測(cè)量。為此，首先應(yīng)在計(jì)算機(jī)內(nèi)開發(fā)有水庫(kù)大壩滲流計(jì)算、高層建筑基坑排 水、地下鐵道水文地質(zhì)參數(shù)計(jì)算、公路橋涵地下水滲流、煤礦分層地下水 測(cè)量、地下水合理開采、巖體地下水滲流等水文地質(zhì)參數(shù)計(jì)算軟件包。根 據(jù)所測(cè)量的對(duì)象配備有對(duì)應(yīng)的測(cè)量工藝與測(cè)井方法，并將其傳送給控制與 測(cè)量裝置。第二要設(shè)計(jì)一種一套控制與測(cè)量裝置(詳見下文闡述)該裝置 由壓力表、流量表、GPS定位、無線通訊、壓力傳感器和信息控制終端組 成；信息控制終端承接來自計(jì)算機(jī)的指令，并將其采集到的測(cè)量數(shù)據(jù)與計(jì) 算機(jī)通訊。地下各空間點(diǎn)上壓力傳感器的讀數(shù)總是相對(duì)于壓力表和流量表 上的數(shù)值出現(xiàn)的，它們的大小直接反映含水層的滲透特性。壓力傳感器以單孔為測(cè)量組，每組安裝l-5只，最多進(jìn)行100個(gè)孔，500個(gè)壓力傳感器同 時(shí)測(cè)量。GPS定位和無線通訊限于水庫(kù)大壩和測(cè)孔較多的大型地下工程上 使用；對(duì)測(cè)孔少的較小工程則采用有線通訊和人工尺度測(cè)量。壓力示蹤裝 置由電機(jī)、水泵、增壓泵、壓力表、流量表、管道和主止水栓塞和副止水 栓塞組成；它們?cè)诳刂婆c測(cè)量裝置的支配下，按照指定的工藝對(duì)地層供水， 并在指定的含水層中生成壓力源，供水壓力和流量的大小，直接通過壓力 表和流量表反映出來，增壓泵是水泵的輔助設(shè)備，當(dāng)壓力達(dá)不到測(cè)量的效 果時(shí)，即使用增壓泵加壓。如果安裝在各測(cè)孔的壓力傳感器感應(yīng)不到壓力 示蹤劑變化，即啟動(dòng)增壓泵對(duì)壓力源進(jìn)行加壓。副止水栓塞是輔助設(shè)備，當(dāng)鉆孔所揭露的為完整含水層時(shí)，才在含水層的頂板安裝主止水栓塞，在 含水層的底板上安裝副止水栓塞。如果所揭露的為非完整含水層時(shí)，則只 在含水層的頂板上安裝主止水栓塞，副止水栓塞不需要安裝。最后再由計(jì)算機(jī)對(duì)通過控制與測(cè)量裝置采集到的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、 調(diào)試和滲流模型計(jì)算，輸出圖文并茂的計(jì)算結(jié)果包括大壩滲流網(wǎng)絡(luò)圖、 不同地層基坑排水量、地下鐵道的水文地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)、公路橋涵地下水滲 流參數(shù)、煤礦各分層地下水含儲(chǔ)量、地下水的合理開采量、巖體地下水滲 流參數(shù)、堤壩滲漏通道堵漏等，如圖2所示。與本實(shí)用新型相關(guān)的水文地質(zhì)參數(shù)計(jì)算如下當(dāng)壓力示蹤裝置啟動(dòng)供水達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的流量和壓力定值時(shí)，供水地層形成相對(duì)穩(wěn)定的人工滲流場(chǎng)，壓力腔10內(nèi)的供水流量Q顯示在流量表4 上，此供水量Q除以壓力腔10的圓柱體截面積(」=2;rm; r為井半徑；m 為含水層的厚度)，由"達(dá)西定律"公式計(jì)算出供水層的滲透流速(U):在人工流場(chǎng)的影響下，原來的地下水滲流梯度發(fā)生改變，新的水力梯 度計(jì)算根據(jù)周圍各測(cè)井中壓力傳感器19測(cè)量到的壓力(h,、 h2、 h3....)水頭 與壓力腔10的壓力表5上H值的差，以及它們之間的水平距離L，即可計(jì) 算出各測(cè)量管14中壓力傳感器19與注水管13之間的水力梯度J，或者通 過GPS定位的壓力傳感器的空間坐標(biāo)和壓力表與各壓力傳感器測(cè)量的差值 計(jì)算壓力傳感器分布在人工滲流場(chǎng)的不同空間位置，隨著地層結(jié)構(gòu)的不同， 其水力梯度和滲透系數(shù)的公布各不相同，因此，根據(jù)不同的水力梯度分布，用"達(dá)西定律"計(jì)算出各測(cè)點(diǎn)的滲透系數(shù)K:根據(jù)各空間點(diǎn)上壓力傳感器19測(cè)量到的不同的壓力水頭(hi、h2、h3....)，反演出各測(cè)點(diǎn)的滲透流速U:……(4)潛水含水層的給水度，將水泵的井中注水改為吸水，當(dāng)抽水流量Q達(dá) 到一個(gè)穩(wěn)定數(shù)值除以潛水含水層水位的下降值h，獲得潛水含水層的給水度A = f……(5)承壓含水層的釋水系數(shù)，用二次不同輸水流量的差值(Q-q)除以流量 對(duì)應(yīng)下的不同壓力之差(H-h)，得到該承壓含水層的釋水系數(shù)A:-=f^……⑥ 三維空間非穩(wěn)定滲流微分方程A(、生)+ A(A ) + A(/tzA) = s，……(7) <Sc & & <S式中h為水頭；kx、 ky、 k為分別為xyz方面的滲透系數(shù)；Ss為單位貯水 量；t為時(shí)間。它適用于承壓和非承壓含水層，只需要結(jié)合各自特定初始和邊界條件，就能夠進(jìn)行三維空間非穩(wěn)定滲流計(jì)算。三維空間穩(wěn)定滲流微分方程52/2 A A &說~T + ~^十~r = J— (8)當(dāng)均質(zhì)各向同性時(shí)，(7)式的三維空間非穩(wěn)定滲流微分方程，即成為穩(wěn)定滲流微分方程，它是三維空間非穩(wěn)定滲流微分方程的特例。水頭邊界<formula>formula see original document page 10</formula>)......(9)流量邊界<formula>formula see original document page 10</formula>)……(10)自由邊界條件<formula>formula see original document page 11</formula>
初始條件<formula>formula see original document page 11</formula>定解條件為<formula>formula see original document page 11</formula>式中kT為導(dǎo)水系數(shù)，承壓含水層為kT，而無壓含水層則為H (取隔 水底板作為基準(zhǔn)面時(shí)，H為潛水位)；k\ T'為弱透水層的滲透系數(shù)和厚度；T為承壓含水層厚度；H為弱透水夾層上的水頭；S為貯水系數(shù)；W為單位 面積的入滲(蒸發(fā))量。r,為水頭邊界；"為流量邊界；h為水頭；q為滲流量；t為時(shí)間；n為孔隙率。實(shí)質(zhì)上，地下水滲流和工程滲流的滲流理論是相通的，只是依據(jù)不同 工程的定解條件，得出對(duì)應(yīng)工程的水文地質(zhì)參數(shù)。利用壓力示蹤裝置在工 程地基中生成人工滲流場(chǎng)，通過控制與測(cè)量裝置跟蹤壓力示蹤劑的空間變異的數(shù)據(jù)，代入(1) (6)式，能夠獲得滲流速度(U);水力梯度(J);滲透 系數(shù)(K);給水度/Z和釋水系數(shù)A，并將這些基礎(chǔ)參數(shù)和各工程對(duì)應(yīng)下的初始條件和邊界條件代入(7)~(17)各式，送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬、分析、調(diào)試和計(jì)算得到最終工程需要的各種水文地質(zhì)參數(shù)。如大壩滲漏測(cè)量的技術(shù)特征是大壩在高水頭勢(shì)能的作用下，壩體基礎(chǔ) 形成很強(qiáng)的滲流場(chǎng)。如果大壩有滲漏，直接通過大壩上布置的水文觀測(cè)孔， 在干擾(壓力示蹤)和非干擾(水庫(kù)特定水頭下)滲流場(chǎng)狀態(tài)下，在一類 r 1水頭邊界條件下，將壓力傳感器放入觀測(cè)孔中測(cè)量出大壩滲流場(chǎng)的空間 水頭分布值；在二類r2流量邊界條件下，測(cè)量大壩此時(shí)的滲漏量；經(jīng)過 計(jì)算機(jī)的分析與滲流計(jì)算就能夠知道壩體滲流網(wǎng)絡(luò)展布并顯示滲漏異常點(diǎn) 的空間位置，再通過壓力示蹤裝置對(duì)有異?？锥催M(jìn)行連通試驗(yàn)，找到水庫(kù) 漏水的通道，實(shí)施灌漿堵漏即可。本實(shí)用新型未涉及部分如計(jì)算機(jī)17、信息控制終端17、無線遙測(cè)11 以及無線模塊12、 GPS等均可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求1. 一種基于壓力示蹤的基礎(chǔ)工程地下水參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)，包括水泵(1)、注水管(13)、測(cè)量管(14)、壓力傳感器(19)、信息控制終端(17)和計(jì)算機(jī)(18)，其特征是水泵(1)的進(jìn)水口與蓄水池(0)相連，其出口通過水管(6)與注水管(13)相連，注水管(13)的下端位于被測(cè)量基礎(chǔ)的含水層(15)中或穿過含水層底板(16)，當(dāng)注水管(13)位于含水層(15)中時(shí)，在其與含水層(15)頂板相對(duì)位置處安裝有主止水栓塞(7)，當(dāng)其穿過含水層底板(16)時(shí)，在其與含水層底板(16)相對(duì)位置處安裝有副止水栓塞(6)，測(cè)量管(14)與注水管(13)同深度安裝在被測(cè)量基礎(chǔ)上，壓力傳感器(19)安裝在該測(cè)量管(14)中，它通過有線或無線與信息控制終端(17)相連，信息控制終端(17)與計(jì)算機(jī)(18)相連，注水管(13)及測(cè)量管(14)位于含水層(15)中的部分周壁上設(shè)有透水孔。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量系統(tǒng)，其特征是水泵(1)與驅(qū)動(dòng)機(jī)(2)相 連，驅(qū)動(dòng)機(jī)(2)同時(shí)連接有增壓泵(3)，增壓泵(3)的進(jìn)口與水泵(1) 的出口與水管(6)的入口相連，在水管(6)上安裝有流量表(4)和壓力 表(5),它們均通過有線或無線將水管(6)的流量值和壓力值送入計(jì)算機(jī)(18)中。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量系統(tǒng)，其特征是所述的壓力傳感器(19)還 連接有GPS，它們通過無線遙測(cè)(11)與信息控制終端(17)中的無線模塊(12)無線相連，信息控制終端(17)與計(jì)算機(jī)(18)有線相連。
專利摘要一種基于壓力示蹤的基礎(chǔ)工程地下水參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)，屬水文地質(zhì)工程領(lǐng)域。它利用壓力在地下水連續(xù)介質(zhì)中傳遞快、反應(yīng)靈敏、同步性好、易于測(cè)量等特點(diǎn)，在地層中人工生成滲流壓力場(chǎng)，以壓力作為示蹤劑，借助壓力傳感器感應(yīng)到的壓力示蹤劑的消漲量與地層介質(zhì)對(duì)應(yīng)關(guān)系，進(jìn)行GPS定位、無線數(shù)據(jù)傳輸、壓力源自動(dòng)生成與控制、滲流數(shù)據(jù)庫(kù)集成、計(jì)算機(jī)分析、計(jì)算、識(shí)別并展示不同邊界條件下的水文地質(zhì)工程施工要素。本實(shí)用新型與現(xiàn)有測(cè)井技術(shù)相比，既克服了傳統(tǒng)抽水試驗(yàn)花錢多、效率低、參數(shù)少，又消除了同位素示蹤測(cè)井對(duì)人體和環(huán)境的危害。其有益的效果表現(xiàn)在測(cè)量的時(shí)間短、速度快、范圍廣、精度高、密度大，而滿足巖土工程建設(shè)需要。
文檔編號(hào)G01V9/00GK201107416SQ20072004430
公開日2008年8月27日 申請(qǐng)日期2007年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月22日
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