测量深埋隧洞原始压力水头的监测装置及施工、测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了测量深埋隧洞原始压力水头的监测装置及施工、测量方法，其中，测量深埋隧洞原始压力水头的监测装置，包括在地表开设的钻孔，所述钻孔内设有渗压计，所述渗压计外通过中粗砂包裹，所述钻孔在中粗砂以外的空间通过填料填充。随着国家大型工程的兴建，深埋隧洞施工逐渐增加，深埋隧洞原始压力水头工程应用亦增多。本发明专利技术主要解决原有地下水位线监测不完整，实现了深埋隧洞上覆各地层、不良地质结构带的地下水位监测，能更好地为深埋隧洞衬砌结构外水压力计算提供科学依据，为深埋隧洞工程结构长期运行安全提供重要保障。

【技术实现步骤摘要】
测量深埋隧洞原始压力水头的监测装置及施工、测量方法
本专利技术属于深埋隧洞原始压力水头测量
，尤其涉及一种测量深埋隧洞原始压力水头的监测装置及施工、测量方法。
技术介绍
对于深埋地下隧道，天然的地下水面线与隧洞轴线之间的高差很大，按静水压力计算公式分析，在洞轴线部位形成相对较大的地下水压力水头。与浅埋隧洞不同，深埋隧洞在如此高的压力水头下，对衬砌结构设计带来了很大的难题。为了解决考虑地下水压力的衬砌结构设计问题，《水工隧洞设计规范》(SL279-2002)提出由天然的地下水面线与隧洞轴线之间的高差水头乘以折减系数β确定衬砌结构外水压力(荷载)的方法，折减系数β值是根据地下水活动状态的描述，给出了不同的折减系数取值区间，也就是其依据不是一个量化的指标，这就给设计带来了很大主观性，有可能得出千差万别的外水压力计算结果。近几十年来，衬砌结构外水压力(荷载)的概念及相应的研究被诸多学者所关注，并进行了深入探讨和研究，提出了具有重要意义的认识和一定使用价值的确定方法。一部分学者建议用渗流理论模型，一部分学者建议用“荷载-结构物”模型。不论对于渗流理论模型还是“荷载-结构物”模型，要确定衬砌结构上的地下水压力水头，洞轴线部位的原始压力水头确定都是无法回避的一个关键环节。针对隧洞的原始压力水头的探讨，基本沿用规范所叙述的“天然的地下水面线与隧洞轴线之间的高差水头”。现阶段，原始压力水头大部分直接用地下水位线到洞轴线的作用水头，但这仅适用于散体介质静水压力条件，在复杂的岩体介质深埋隧洞中，其可信度不高。渗流理论模型或“荷载-结构物”模型数值分析手段虽然能够得到原始压力水头，但由于岩体渗流及边界条件的复杂性，在实际工程应用中其可信度同样受到质疑。因此，开发一种新型的测量深埋隧洞原始压力水头的监测装置及测量方法显得十分必要，对深埋隧洞的衬砌外水压力计算和保证隧洞长期运行安全具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术提供一种测量深埋隧洞原始压力水头的监测装置及施工、测量方法，本专利技术主要解决原有地下水位线监测不完整，实现了深埋隧洞上覆各地层、不良地质结构带的地下水位监测，能更好地为深埋隧洞衬砌结构外水压力计算提供科学依据，为深埋隧洞工程结构长期运行安全提供重要保障。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：测量深埋隧洞原始压力水头的监测装置，包括在地表开设的钻孔，所述钻孔内设有渗压计，所述渗压计外通过中粗砂包裹，所述钻孔在中粗砂以外的空间通过填料填充。作为上述技术方案的进一步描述：所述钻孔开设在从原始地表至深埋隧洞位置处，且其直径不小于50mm。作为上述技术方案的进一步描述：所述钻孔在隧洞位置、不同地层中间位置以及不良地质带设有所述渗压计。作为上述技术方案的进一步描述：所述中粗砂用于包裹所述渗压计，其包裹后的长度大于30cm。作为上述技术方案的进一步描述：所述填料为膨胀土球或水泥浆液，用于中粗砂包裹渗压计位置外的隔断空间。测量深埋隧洞原始压力水头的监测装置的施工方法，包括如下步骤：A1：在原始地表钻取孔径，深度至深埋隧洞位置。A2：根据钻孔岩芯的地质描述，划分地表至隧洞位置之间的地层和不良地质带，确定地层分界线和不良地质带的深度。A3：将渗压计进行浸泡后，并用饱和的中粗砂将渗压计包裹压实。A4：安装顺序为从底部向地表，先将用饱和的中粗砂包裹的渗压计整体放入相应位置，再回填填料。A5：重复A4步骤，直至钻孔的所有地层分界线位置和不良地质带位置的渗压计安装完毕。A6：读取钻孔各位置的渗压计读数，保证间隔24小时的三次连续读数不超过平均值的1％后，选取初值。作为上述技术方案的进一步描述：所述步骤A3中，所述渗压计的浸泡时间为24h以上。作为上述技术方案的进一步描述：所述步骤A3中，在包裹压实后，其整体长度大于30cm。深埋隧洞原始压力水头的测量方法，包括如下步骤：B1：依据钻孔各位置的渗压计读数，进行资料整编分析；B2：进行时序分析，得到各位置的渗压计的时程曲线；B3：在时程曲线的基础上，进行两两位置的渗压计相关性曲线；B4：在相关性曲线的基础上，进行不同位置的渗压计聚类曲线；B5：在聚类曲线的基础上，进行依据渗压计位置的水位分层；B6：在水位分层的基础上，进行与深埋隧洞位置的渗压计对比分析，重复B3、B4步骤，找到与深埋隧洞位置的渗压计相关性显著的各个渗压计位置；B7：在B6步骤的基础上，绘制渗压计读数与位置关系曲线；B8：在B7步骤的基础上，找到距离深埋隧洞位置的最远位置渗压计；B9：在B8步骤的基础上，进行深埋隧洞位置与最远位置的渗压计的统计模型，得到深埋隧洞的原始压力水头的统计模型，计算得到深埋隧洞的原始压力水头。作为上述技术方案的进一步描述：所述测量方法还包括如下步骤：B10：如若没有深埋隧洞位置的渗压计，执行B1-B5步骤，在此基础上，进行与地表最近位置的渗压计对比分析，重复B3、B4步骤，找到与地表最近位置的渗压计相关性不显著的各个渗压计位置；B11：在B10步骤的基础上，执行B7、B8步骤，找到距离地表最近位置渗压计读数不显著的最远位置渗压计；B12：建立与地表最近位置的渗压计相关性不显著的各个渗压计(至少不少于两个位置的渗压计)的统计模型，然后进行外推，得到深埋隧洞的原始压力水头。本专利技术具有如下有益效果：随着国家大型工程的兴建，深埋隧洞施工逐渐增加，深埋隧洞原始压力水头工程应用亦增多。本专利技术主要解决原有地下水位线监测不完整，实现了深埋隧洞上覆各地层、不良地质结构带的地下水位监测，能更好地为深埋隧洞衬砌结构外水压力计算提供科学依据，为深埋隧洞工程结构长期运行安全提供重要保障。附图说明图1为本专利技术应用于水利水电工程深埋隧洞结构设计和施工的结构示意图；图2为本专利技术应用于公路工程深埋隧洞结构设计和施工的结构示意图；图3为本专利技术应用于铁路工程深埋隧洞结构设计和施工的结构示意图。图例说明：1-原始地表；2-钻孔；3-膨胀土球或水泥浆液；4-渗压计；5-中粗砂；6-深埋隧洞；7-不良地质带；8-地层分界线。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1参照图1-3，本专利技术提供的一种实施例：测量深埋隧洞原始压力水头的监测装置，包括在原始地表1开设的钻孔2，所述钻孔2内设有渗压计4，所述渗压计4外通过中粗砂5包裹，所述钻孔2在中粗砂5以外的空间通过填料填充。在本实施例中，所述钻孔2开设在从原始地表1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.测量深埋隧洞原始压力水头的监测装置，其特征在于：包括在地表开设的钻孔，所述钻孔内设有渗压计，所述渗压计外通过中粗砂包裹，所述钻孔在中粗砂以外的空间通过填料填充。/n

【技术特征摘要】
1.测量深埋隧洞原始压力水头的监测装置，其特征在于：包括在地表开设的钻孔，所述钻孔内设有渗压计，所述渗压计外通过中粗砂包裹，所述钻孔在中粗砂以外的空间通过填料填充。


2.根据权利要求1所述的一种全装配式混凝土低压配电房，其特征在于：所述钻孔开设在从原始地表至深埋隧洞位置处，且其直径不小于50mm。


3.根据权利要求1所述的一种全装配式混凝土低压配电房，其特征在于：所述钻孔在隧洞位置、不同地层中间位置以及不良地质带设有所述渗压计。


4.根据权利要求1所述的一种全装配式混凝土低压配电房，其特征在于：所述中粗砂用于包裹所述渗压计，其包裹后的长度大于30cm。


5.根据权利要求1所述的一种全装配式混凝土低压配电房，其特征在于：所述填料为膨胀土球或水泥浆液，用于中粗砂包裹渗压计位置外的隔断空间。


6.根据权利要求1-5中任一项所述的监测装置的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：
A1：在原始地表钻取孔径，深度至深埋隧洞位置。
A2：根据钻孔岩芯的地质描述，划分地表至隧洞位置之间的地层和不良地质带，确定地层分界线和不良地质带的深度。
A3：将渗压计进行浸泡后，并用饱和的中粗砂将渗压计包裹压实。
A4：安装顺序为从底部向地表，先将用饱和的中粗砂包裹的渗压计整体放入相应位置，再回填填料。
A5：重复A4步骤，直至钻孔的所有地层分界线位置和不良地质带位置的渗压计安装完毕。
A6：读取钻孔各位置的渗压计读数，保证间隔24小时的三次连续读数不超过平均值的1％后，选取初值。


7.根据权利要求6所述的施工方法，其特征在于，所述步骤A3中，所述渗压计的浸泡时间为...

【专利技术属性】
技术研发人员：段庆伟，姜龙，王玉杰，刘立鹏，曹瑞琅，孙平，张强，赵宇飞，
申请(专利权)人：中国水利水电科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11