一種巖體裂隙探測(cè)傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本實(shí)用新型涉及巖土工程領(lǐng)域，特別是一種巖體裂隙探測(cè)傳感器。
【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(duì)工程穩(wěn)定及安全具有重要影響。對(duì)巖體裂隙進(jìn)行準(zhǔn)確探測(cè)對(duì)于工程設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營等具有重要意義。
[0003]如在隧道、巷道、水電硐室、邊坡等支護(hù)設(shè)計(jì)中都需要掌握圍巖的裂隙發(fā)育程度，才能進(jìn)行圍巖分類和準(zhǔn)確的設(shè)計(jì);在很多數(shù)值計(jì)算軟件中都需要設(shè)定圍巖裂隙發(fā)育參數(shù)，才能進(jìn)行準(zhǔn)確模擬。而目前對(duì)巖體裂隙參數(shù)的獲取一般是通過已揭露的巖體進(jìn)行素描來進(jìn)行，對(duì)于尚未揭露巖體尚未見定量準(zhǔn)確的探測(cè)方法，同時(shí)對(duì)于裂隙的連通性也很難通過已揭露巖體進(jìn)行確定?？偟膩碚f，目前尚沒有能夠準(zhǔn)確量測(cè)巖體裂隙的傳感器及方法能夠解決上述問題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型公開了一種巖體裂隙探測(cè)傳感器，能夠準(zhǔn)確定量獲取巖體裂隙的分布、連通性等參數(shù)。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下:
[0006]—種巖體裂隙探測(cè)傳感器，包括支撐管、封隔器、介質(zhì)傳感器和導(dǎo)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(gè)封隔器之間的支撐管管壁上設(shè)置有介質(zhì)傳感器;每個(gè)介質(zhì)傳感通過單獨(dú)的導(dǎo)線與信號(hào)接收器相連。
[0007]進(jìn)一步的，所述的導(dǎo)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(dǎo)線接頭引出，連接到信號(hào)接收器。
[0008]進(jìn)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(jìn)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(dǎo)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(dǎo)線接頭用于將導(dǎo)線引出支撐管。
[0010]進(jìn)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(duì)應(yīng)位置的管壁上開有通氣孔。
[0011]進(jìn)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(gè)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(cè)單元相互獨(dú)立而互不影響，每兩個(gè)相鄰封隔器和之間的介質(zhì)傳感器構(gòu)成一個(gè)探測(cè)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(dú)立的探測(cè)單元內(nèi)，防止從巖體裂隙中涌入的感應(yīng)介質(zhì)沿探測(cè)鉆孔和支撐管之間的空間向相鄰探測(cè)單元涌去，以此保證每個(gè)探測(cè)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(cè)單元聯(lián)通的裂隙傳導(dǎo)過來的感應(yīng)介質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)聯(lián)通裂隙的定位。
[0013]進(jìn)一步的，所述的封隔囊為柔性薄壁囊狀體，當(dāng)封隔器內(nèi)氣壓升高時(shí)，封隔囊向外鼓出，與探測(cè)鉆孔壁接觸并密貼，達(dá)到封隔的目的；當(dāng)封隔器內(nèi)氣壓降低時(shí)，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(dǎo)線與信號(hào)接收器連接，介質(zhì)傳感器感應(yīng)到從裂隙傳來的探測(cè)介質(zhì)時(shí)，即時(shí)將信號(hào)通過導(dǎo)線傳送到信號(hào)接收器。
[0015]進(jìn)一步的，所述的介質(zhì)傳感器一般采用水傳感器；當(dāng)在含水巖體等特殊條件下進(jìn)行探測(cè)時(shí)，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]本實(shí)用新型達(dá)到的有益效果是:
[0017]本實(shí)用新型可以對(duì)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(jìn)行探測(cè)并獲取定量結(jié)果，可為巖體工程設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)不同的應(yīng)用:如大尺度傳感器可以進(jìn)行地層結(jié)構(gòu)探測(cè)；中尺度傳感器可以進(jìn)行巖體結(jié)構(gòu)面、裂隙超前探測(cè)；小尺度可以進(jìn)行圍巖裂隙探測(cè);微尺度可以進(jìn)行裂隙巖體室內(nèi)試驗(yàn)或模型試驗(yàn)探測(cè)。
【附圖說明】
[0018]為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)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實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0019]圖1為巖體裂隙探測(cè)傳感器示意圖；
[0020]圖2為1-1剖面圖；
[0021]圖3為2-2剖面圖；
[0022]圖4為巖體裂隙探測(cè)傳感器使用方法示意圖。
[0023]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(dǎo)線接口 ； 9-導(dǎo)線；10-通氣孔；11-裂隙巖體；12-探測(cè)鉆孔；13-裂隙；14-介質(zhì)注入孔。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步闡述:
[0025]如圖1、圖2、圖3所示，巖體裂隙探測(cè)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(dǎo)線9構(gòu)成，支撐管I上間隔布置有封隔器2，在每兩個(gè)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(dǎo)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(dǎo)線接頭8引出，另一端連接到信號(hào)接收器。本實(shí)用新型可以對(duì)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(jìn)行探測(cè)并獲取定量結(jié)果，可為巖體工程設(shè)計(jì)施工提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，提高工程的可靠度。
[0026]上述各部件之間均為密封連接，在支撐管I與封隔器2對(duì)應(yīng)位置的管壁上開有通氣孔10，使支撐管I和封隔器2內(nèi)部形成相互聯(lián)通的密閉空間。每兩個(gè)相鄰封隔器2和之間的介質(zhì)傳感器3構(gòu)成一個(gè)探測(cè)單元;充氣后的封隔器3使探測(cè)單元相互獨(dú)立而互不影響;封隔器2的間隔越小，探測(cè)單元數(shù)量越多，裂隙的探測(cè)精度越高。
[0027]其中，支撐管I為具有一定壁厚和剛度的管體，其截面形狀一般為圓形，其上間隔開有通氣孔10;
[0028]封隔器2由封隔囊4和封隔套箍5組成，封隔囊4上下各設(shè)置I各封隔套箍5;封隔套箍5可以將封隔囊4固定在支撐管I上，并保證密閉性；
[0029]封隔器2的作用在于充氣后可將介質(zhì)傳感器3分隔在相互獨(dú)立的探測(cè)單元內(nèi)，防止從巖體裂隙13中涌入的感應(yīng)介質(zhì)沿探測(cè)鉆孔12和支撐管I之間的空間向相鄰探測(cè)單元涌去。以此保證每個(gè)探測(cè)單元中的介質(zhì)傳感器3，能且只能感應(yīng)到從與自身所在探測(cè)單元聯(lián)通的裂隙傳導(dǎo)過來的感應(yīng)介質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)聯(lián)通裂隙的定位。且封隔器2的間隔越小，探測(cè)單元數(shù)量越多，裂隙的探測(cè)精度越高。
[0030]封隔囊4為柔性薄壁囊狀體，一般為橡膠囊，當(dāng)封隔器2內(nèi)氣壓升高時(shí)，封隔囊4向外鼓出，與探測(cè)鉆孔12的壁接觸并密貼，達(dá)到封隔的目的；當(dāng)封隔器2內(nèi)氣壓降低時(shí)，封隔囊4向內(nèi)收縮。
[0031]介質(zhì)傳感器3固定在支撐管I的外壁上，并通過導(dǎo)線9與信號(hào)接收器連接，介質(zhì)傳感器3感應(yīng)到從裂隙傳來的探測(cè)介質(zhì)時(shí)，即時(shí)將信號(hào)通過導(dǎo)線9傳送到信號(hào)接收器。
[0032]介質(zhì)傳感器3可以采用水傳感器；當(dāng)在含水巖體中進(jìn)行探測(cè)時(shí)，可采用其它類型的介質(zhì)傳感器。
[0033]尾端封堵6上設(shè)置有充氣接頭7和導(dǎo)線接頭8;導(dǎo)線接頭8用于將導(dǎo)線9引出支撐管I;充氣接頭7用于向支撐管I內(nèi)部充氣，或向外放氣。
[0034]上述各部件可以根據(jù)需要調(diào)整傳感器的尺度，實(shí)現(xiàn)不同的應(yīng)用:如大尺度傳感器可以進(jìn)行地層結(jié)構(gòu)探測(cè)；中尺度傳感器可以進(jìn)行巖體結(jié)構(gòu)面、裂隙超前探測(cè);小尺度可以進(jìn)行圍巖裂隙探測(cè);微尺度可以進(jìn)行裂隙巖體室內(nèi)試驗(yàn)或模型試驗(yàn)探測(cè)。
[0035]如圖4所示，本實(shí)用新型傳感器的具體使用步驟如下:
[0036]步驟I在裂隙巖體11中造孔，分別鉆出探測(cè)鉆孔12和介質(zhì)注入孔14，并清理探測(cè)鉆孔中的雜質(zhì);所述的探測(cè)鉆孔12的直徑應(yīng)當(dāng)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(cè)鉆孔的距離根據(jù)探測(cè)需要確定，其深度一般大于探測(cè)鉆孔的深度；
[0037]步驟2檢測(cè)封隔器2的密閉性滿足要求后，將本實(shí)用新型傳感器放入探測(cè)鉆孔12;
[0038]步驟3將導(dǎo)線9連接到信號(hào)接收器；
[0039]步驟4通過充氣接口7將支撐桿I內(nèi)充入高壓氣體并保持，支撐桿I內(nèi)的氣壓一般應(yīng)大于介質(zhì)注入壓力；
[0040]步驟5向介質(zhì)注入孔14中持續(xù)注入感應(yīng)介質(zhì)直至探測(cè)結(jié)束，感應(yīng)介質(zhì)應(yīng)當(dāng)與感應(yīng)傳感器3相匹配；
[0041]步驟6在感應(yīng)介質(zhì)注入過程中實(shí)時(shí)記錄介質(zhì)感應(yīng)器3傳至信號(hào)接收器的信息，從而對(duì)巖體中的裂隙參數(shù)進(jìn)行分析。
[0042]步驟7探測(cè)結(jié)束，通過充氣接口7釋放高壓氣體，拔出傳感器。
[0043]以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的【具體實(shí)施方式】，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種巖體裂隙探測(cè)傳感器，其特征在于:包括支撐管、封隔器、介質(zhì)傳感器和導(dǎo)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(gè)封隔器之間的支撐管管壁上設(shè)置有介質(zhì)傳感器;每個(gè)介質(zhì)傳感通過單獨(dú)的導(dǎo)線與信號(hào)接收器相連。2.如權(quán)利要求1所述的巖體裂隙探測(cè)傳感器，其特征在于:所述的導(dǎo)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(dǎo)線接頭引出，連接到信號(hào)接收器；3.如權(quán)利要求1所述的巖體裂隙探測(cè)傳感器，其特征在于: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。4.如權(quán)利要求1所述的巖體裂隙探測(cè)傳感器，其特征在于:所述支撐管的尾端設(shè)置有尾端封堵，在尾端封堵上設(shè)置有充氣接頭和導(dǎo)線接頭。5.如權(quán)利要求1所述的巖體裂隙探測(cè)傳感器，其特征在于: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(duì)應(yīng)位置的管壁上開有通氣孔。6.如權(quán)利要求1所述的巖體裂隙探測(cè)傳感器，其特征在于: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(gè)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(cè)單元相互獨(dú)立而互不影響，每兩個(gè)相鄰封隔器和之間的介質(zhì)傳感器構(gòu)成一個(gè)探測(cè)單元。7.如權(quán)利要求1所述的巖體裂隙探測(cè)傳感器，其特征在于:所述的封隔囊為柔性薄壁囊狀體。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種巖體裂隙探測(cè)傳感器，裝置包括支撐管、封隔器、介質(zhì)傳感器和導(dǎo)線，沿著支撐管的軸線方向上間隔布置有與支撐管內(nèi)部相連通的封隔器，每兩個(gè)封隔器之間的支撐管管壁上設(shè)置有介質(zhì)傳感器；每個(gè)介質(zhì)傳感通過單獨(dú)的導(dǎo)線與信號(hào)接收器相連。本實(shí)用新型可以對(duì)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(jìn)行探測(cè)并獲取定量結(jié)果，可為巖體工程設(shè)計(jì)施工提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，提高工程的可靠度。
【IPC分類】E21B33/126, E21B49/00
【公開號(hào)】CN205277411
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201620050975
【發(fā)明人】玄超, 張玉華, 李為騰, 梅玉春
【申請(qǐng)人】山東科技大學(xué)
【公開日】2016年6月1日
【申請(qǐng)日】2016年1月19日