基于压力示踪的基础工程地下水参数测量系统技术方案

一种基于压力示踪的基础工程地下水参数测量系统，属水文地质工程领域。它利用压力在地下水连续介质中传递快、反应灵敏、同步性好、易于测量等特点，在地层中人工生成渗流压力场，以压力作为示踪剂，借助压力传感器感应到的压力示踪剂的消涨量与地层介质对应关系，进行ＧＰＳ定位、无线数据传输、压力源自动生成与控制、渗流数据库集成、计算机分析、计算、识别并展示不同边界条件下的水文地质工程施工要素。本实用新型专利技术与现有测井技术相比，既克服了传统抽水试验花钱多、效率低、参数少，又消除了同位素示踪测井对人体和环境的危害。其有益的效果表现在测量的时间短、速度快、范围广、精度高、密度大，而满足岩土工程建设需要。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

Ground water parameter measurement system based on pressure tracing

The utility model relates to a ground water parameter measuring system for foundation engineering based on pressure tracing. It uses pressure transmission in groundwater in continuous medium fast, sensitive response, good synchronization, easy measurement and other characteristics, in the formation of artificially generated seepage pressure field, the pressure as a tracer, with the volume of expansion and formation of medium on relationship stress induced pressure sensor to the tracer, GPS positioning, wireless data transmission, the pressure source automatic generation and control of seepage, database integration, computer analysis, calculation, identification and show different boundary conditions of hydrogeology and engineering construction elements. Compared with the existing logging technology, the utility model not only overcomes the disadvantages of the traditional pumping test, but also has the advantages of low cost, low efficiency and few parameters. The utility model has the advantages of short measuring time, fast speed, wide range, high precision and high density, and meets the requirement of the geotechnical engineering construction.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种基础工程测量技术，尤其是地下水参数测量系统， 具体地说是一种基于压力示踪的基础工程地下水参数测量系统。技术背景众所周知，水文地质参数测量涉及地下工程建设的方方面面。只要有 地下水渗流就会影响到基础工程的稳定与建设。如何保证基础工程设计与 施工，通行的办法是室内取样和野外现场测量两种方法，取得不同结构地 层的渗透参数。目前现场基础工程地下水参数测量和使用的方法主要有三 类 一是抽水试验方法，它是在地下钻一个大口径，四周钻几个小口径的 水位观测井，把潜水泵放到井中抽取地下的水量与地下水位下降的对应关 系，利用袭布依抽水试验公式计算地下水的参数；该方法的优点是传统、 悠久和简单；缺点是花钱多、时间长、获得的参数少。二是同位素示踪测 量法，它是通过测量天然和人工地下水渗流场的分布来计算水文地质参数； 如中国专利98111509. 8、 98227872.1;美国专利6445187、 4051368;英国 专利2009921，它们的优点是测量设备轻便、测点多，测量精度较高；缺点 是同位素示踪测量对环境和人类有一定的影响。三是工程界普遍采用的大 坝钻孔灌浆法，即沿坝顶密布三排或更多排深度至坝基的钻孔，然后，逐 孔、逐段进行压力灌浆，填补坝体内有孔隙部分，以增强大坝的整体密度， 减小其渗透性，阻止大坝继续渗漏。优点是施工工艺简单，技术要求不高， 一般的工程队都能施工，对渗漏量不大的均质性土坝，能够取得一定的灌 浆效果；缺点是耗资太大，大坝一次性灌浆费用在千万至数千万元不等， 且钻孔众多并施加较大的压力灌浆，对坝体有一定的损伤。水文地质勘察 是点的观察与测试的科学，测点密度越大，测量精度越高。传统抽水试验 方法很难提高点的密度，所取得的参数在质量，特别在数量上满足不了目前水文地质评价和计算方法的需要。随着国民经济建设的高速发展，愈来 愈多的工程建设对地下水渗流引起的潜在的事故隐患，提出了一系列工程 渗流需要解决的技术难题。如江河堤坝的管涌渗漏、水源地的合理开采、 矿山的涌水防治、公路桥涵的地下水渗流、地下铁道的水文地质测量、高 层建筑基坑的排水等测量手段提出了更高更新的要求。仅水库与江河堤坝的渗漏检测就形成一个技术产业。目前世界水库数 量排在前五名的国家是中国、美国、印度、西班牙和日本，占全球水库总量的80%。由于水库的特殊作用，在给人们带来巨大利益的同时，也会给人 类造成灾难性后果。中国现有水库8.6万余座，江河堤坝27万余公里，为 世界之最。从民国初到1980年有2976座水库溃坝；瑞士在过去的175年 中就有500座大坝失事。因此，有效地检测出渗漏原因并消除其渗漏隐患， 已成为世界性难题。全球约有40%的水库大坝存在着渗漏隐患，如中国的龙 羊峡、新安江、刘家峡、八盘峡、梅山、纪村、碧口、天桥、二滩、小浪 底；法国的Malpasset拱坝，意大利的Vajont水库，瑞士的Zeuzier拱坝 及奥地利的Koelnbrein高拱坝等工程。为此，各国政府每年耗费巨大的资 金进行渗漏水库的修复和新的检测方法的研究。中国的黄壁庄水库2002年 因渗漏问题维修的费用高达7亿元人民币；据悉美国修复现有病险水库需 要花费300亿美元；全球消除现有大坝隐患大约耗资3000亿美元。
技术实现思路
本技术的目的是针对现有的地下水参数测量方法存在的投资大、 周期长或对环境对有污染的问题，设计一种投资少，无污染的测量系统用 于实现对地下水参数的低成本快速测量。本技术的技术方案是一种基于压力示踪的基础工程地下水参数测量系统，包括水泵1、注水管13、测量管14、压力传感器19、信息控制终端17和计算机18，其特征 是水泵1的进水口与蓄水池0相连，其出口通过水管6与注水管13相连， 注水管13的下端位于被测量基础的含水层15中或穿过含水层底板16，当 注水管13位于含水层15中时，在其与含水层15顶板相对位置处安装有主止水栓塞7,当其穿过含水层底板16时，在其与含水层底板16相对位置处 安装有副止水栓塞6，测量管14与注水管13同深度安装在被测量基础上， 压力传感器19安装在该测量管14中，它通过有线或无线与信息控制终端 17相连，信息控制终端17与计算机18相连，注水管13及测量管14位于 含水层15中的部分周壁上设有透水孔。水泵1与驱动机2相连，驱动机2同时连接有增压泵3，增压泵3的进 口与水泵1的出口与水管6的入口相连，在水管6上安装有流量表4和压 力表5，它们均通过有线或无线将水管6的流量值和压力值送入计算机18 中。所述的压力传感器19还连接有GPS，它们通过无线遥测11与信息控制 终端17中的无线模块12无线相连，信息控制终端17与计算机18有线相 连。本技术的有益效果本技术的方法现有测井技术相比，既克服了传统抽水试验花钱多、 效率低、参数少的缺点，又消除了同位素示踪测井对人体和环境的危害。 具有测量时间短、速度快、范围广、精度高、密度大，能满足岩土工程建 设需要的特点。同时具有系统简单，易于实现的优点。附图说明图1是本技术的系统结构示意图。 图2是本技术的工艺流程示意图。具体实施方式以下结合附图和实施例对本技术作进一步的说明。 如图l所示。一种基于压力示踪的基础工程地下水参数测量系统，包括水泵1、注水 管13(即压力示踪孔)、测量管14(即压力观测孔)、压力传感器19、信息控 制终端17和计算机18，水泵1的进水口与蓄水池O相连，其出口通过水管 6与注水管13相连，注水管13的下端位于被测量基础的含水层15中或穿 过含水层底板16，当注水管13位于含水层15中时，在其与含水层15顶板相对位置处安装有主止水栓塞7，当其穿过含水层底板16时，在其与含水 层底板16相对位置处安装有副止水栓塞6，测量管14与注水管13同深度 安装在被测量基础上，压力传感器19安装在该测量管14中，它通过有线 或无线与信息控制终端17相连，信息控制终端17与计算机18相连，注水 管13及测量管14位于含水层15中的部分周壁上设有透水孔。水泵1与驱 动机2相连，驱动机2同时连接有增压泵3，增压泵3的进口与水泵1的出 口与水管6的入口相连，在水管6上安装有流量表4和压力表5，它们均通 过有线或无线将水管6的流量值和压力值送入计算机18中。所述的压力传 感器19还连接有GPS，它们通过无线遥测11与信息控制终端17中的无线 模块12无线相连，信息控制终端17与计算机18有线相连。如图1所示。 本技术工作时首先由驱动机2连接水泵1和增压泵3，水泵1的进 水口伸入蓄水池O，出水口连接输水管6进入注水管13中，注水管13中安 装有主止水栓塞7和副止水栓塞8，主止水栓塞7安放在含水层15的顶板 中，副止水栓塞安放在含水层15的底板16中，在两止水栓塞的封堵下， 其间形成压力腔10;当驱动机2启动后，水泵1和增压泵3将压力水流沿 着输水管道6和注水管13进入主止水栓塞7和副止水栓塞8并将其充大止 水，在两止水栓塞的封堵下，压力水流开始向压力腔10供水并形成压力源 9，向含水层15增压供水。随着压力源9的加大，压力水流通过含水层传 递到更远的测量管14中。注水管13中的压力腔10的流量和压力的大小由 流量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于压力示踪的基础工程地下水参数测量系统，包括水泵（１）、注水管（１３）、测量管（１４）、压力传感器（１９）、信息控制终端（１７）和计算机（１８），其特征是水泵（１）的进水口与蓄水池（０）相连，其出口通过水管（６）与注水管（１３）相连，注水管（１３）的下端位于被测量基础的含水层（１５）中或穿过含水层底板（１６），当注水管（１３）位于含水层（１５）中时，在其与含水层（１５）顶板相对位置处安装有主止水栓塞（７），当其穿过含水层底板（１６）时，在其与含水层底板（１６）相对位置处安装有副止水栓塞（６），测量管（１４）与注水管（１３）同深度安装在被测量基础上，压力传感器（１９）安装在该测量管（１４）中，它通过有线或无线与信息控制终端（１７）相连，信息控制终端（１７）与计算机（１８）相连，注水管（１３）及测量管（１４）位于含水层（１５）中的部分周壁上设有透水孔。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杜国平，庄伟，庄明子，杜家佳，
申请(专利权)人：苏州圣庄伟业岩土科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：32[中国|江苏]