一种隧道围岩监测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种隧道围岩监测装置，包括M个第一气囊、N个第二气囊、气体管路和气流传感器；所述气体管路靠近第二气囊安装有单向阀；M≥N≥2；第一气囊和第二气囊均位于隧道围岩内，第二气囊的外周壁安装压力敏感元件；M个第一气囊和N个第二气囊通过气体管路相互连通，气体管路连接充放气设备，气流传感器、压力敏感元件和充放气设备均与监测主机连接。第一气囊用于接触隧道围岩以感知隧道围岩形变。本实用新型专利技术使用气流传感器计量气体管路内气体流动量，通过多个第一气囊使用一条气体管路，并且多个第一气囊采用少量气流传感器计量就能监测隧道围岩；减少传感器使用数量降低以及多个第一气囊使用一条气体管路能有效降低监测成本。测成本。测成本。

【技术实现步骤摘要】
一种隧道围岩监测装置


[0001]本技术涉及围岩研究领域，尤其涉及一种隧道围岩监测装置。

技术介绍

[0002]受开挖影响发生应力状态改变的周围岩体称为围岩，隧道开挖过程中存在围岩变形或围岩裂缝情形，为方便治理围岩变形或围岩裂缝，杜绝隧道围岩塌方措施之一是及时监测隧道围岩变形。
[0003]目前对隧道围岩变形监测普遍采用接触测量，考虑到施工中由于隧道较长面临隧道变形区域较多或者面临隧道围岩裂缝分布不均，因此导致监测采集点布置数量较多，进而要求计量变形及裂缝的监测装置数量较多。
[0004]现有计量隧道围岩不规则形变及裂缝的监测装置多采用光纤应变变形原理，该类监测装置价格偏高、较多数量的监测装置造成光纤手段监测成本过高。
[0005]有鉴于此，有必要研究出一种隧道围岩监测装置，以解决监测成本高的问题。

技术实现思路

[0006]本技术提供了一种隧道围岩监测装置，使用第一气囊接触隧道围岩监测孔的孔底，隧道围岩变形挤压第一气囊，气体在多个第一气囊间流动，使用气流传感器计量气体管路内气体流动量，多个第一气囊使用一条气体管路，多个第一气囊采用少量气流传感器计量就能监测隧道围岩，本技术减少气流传感器使用数量以及多个第一气囊使用一条气体管路有效降低监测成本。
[0007]实现本技术目的的技术方案如下：
[0008]一种隧道围岩监测装置，包括：用于接触隧道围岩以感知隧道围岩形变的M个第一气囊、用于容纳第一气囊内流动气体的N个第二气囊、供气体流动的气体管路、用于计量所述气体管路内气流量的气流传感器；所述气体管路靠近第二气囊安装有单向阀；M≥N≥2；
[0009]第一气囊和第二气囊均位于隧道围岩内，第二气囊的外周壁安装压力敏感元件；M个第一气囊和N个第二气囊通过气体管路相互连通，气体管路连接充放气设备，气流传感器、压力敏感元件和充放气设备均与监测主机连接。
[0010]本技术的第一气囊与隧道围岩接触， 隧道围岩压迫第一气囊变形致使第一气囊内气体通过所述气体管路流向第二气囊，第二气囊存储第一气囊内气体，直至第二气囊与隧道围岩接触后压力敏感元件向监测主机发送压力信号，监测主机控制气体管路内多余流动气体通过充放气设备排放；气流传感器实时监测气体管路内气体流量和气流方向，监测主机根据气体流量和气流方向计量隧道围岩变形情况。
[0011]本技术的单向阀控制第一气囊内气体流向第二气囊，第二气囊内气体无法流向第一气囊，采用阻止第二气囊内气体流动的方式减少气体流动量，监测主机接收到气流量数据为第一气囊内气体流动数据，提高监测主机计量隧道围岩变形能力。
[0012]本技术的M个第一气囊通过气体管路相互连通，气体管路还与充放气设备连
接，充放气设备对第一气囊充气或放气；气流传感器计量所述气体管路内气体流量及气流方向，气流传感器与监测主机连接。本技术的充放气设备通过气体管路向第一气囊充气，第一气囊与隧道围岩内侧接触能够感知隧道围岩形变时充放气设备停止充气。隧道围岩变形挤压第一气囊使第一气囊产生形变，引起至少一个第一气囊的气体向其他第一气囊流动；隧道围岩变形挤压M个第一气囊中多数第一气囊，让多数第一气囊产生形变引起气体管路内气压超出阈值，此时充放气设备对气体管路排放气体直至气体管路内气压低于阈值。气流传感器采集气体管路上气流变化，气流传感器将数据传输给监测主机，监测主机根据气流获取各个第一气囊形状，避免隧道围岩塌方。
[0013]在一种可能的实现方式中，还包括：用于支撑第一气囊的M根第一空心柱、用于支撑第二气囊的N根第二空心柱、用于连接第一空心柱和第二空心柱的空心连接盘，第一空心柱位于空心连接盘和第一气囊之间，第二空心柱位于空心连接盘和第二气囊之间；
[0014]第一空心柱的空腔、第二空心柱的空腔和空心连接盘的空腔连通成腔体，所述气体管路位于腔体，充放气设备位于腔体外侧。
[0015]在一种可能的实现方式中，第一空心柱的长度大于第二空心柱的长度；
[0016]第一气囊位于隧道围岩的深度大于第二气囊位于隧道围岩的深度。
[0017]本技术将第一空心柱长于第二空心柱，让第一气囊和第二气囊在隧道岩层内形成高度差，隧道围岩发生形变时第一气囊内气体流动能延长气流路径，气流传感器更容易获取气体流动量，提高气流传感器计量精度。
[0018]在一种可能的实现方式中，隧道围岩钻设M个第一监测孔，第一空心柱和第一气囊均位于所述第一监测孔；
[0019]第一监测孔的孔底形状适配于第一气囊形状。
[0020]本技术将第一监测孔的孔底适配于第一气囊形状，是为了让第一气囊在充气状态下尽可能与隧道围岩接触，隧道围岩发生形变能够最大化挤压第一气囊，提高隧道围岩监测装置的监测准确度。
[0021]在一种可能的实现方式中，隧道围岩钻设N个第二监测孔，第二空心柱和第二气囊位于所述第二监测孔；
[0022]第一气囊向第二气囊输送气体直至第二气囊接触所述第二监测孔的孔底。
[0023]本技术的第二气囊接触第二监测孔的孔底时，监测主机控制气体管路内多余流动气体通过充放气设备排放。
[0024]在一种可能的实现方式中，M个第一气囊呈第一圆形分布；N个第二气囊呈第二圆形分布；
[0025]第一圆形和第二圆形同心设置。
[0026]在一种可能的实现方式中，第一监测孔呈第三圆形分布，第二监测孔呈第四圆形分布；
[0027]第三圆形和第四圆形同心设置；
[0028]第一监测孔的孔深大于第二监测孔的孔深。
[0029]在一种可能的实现方式中，监控主机与充放气设备连接，充放气设备向监控主机提供充气量；
[0030]监控主机与气流传感器连接，气流传感器向监控主机提供第一气囊被隧道围岩压
迫发生变形后气体流动量和气流方向；
[0031]监控主机与压力敏感元件连接，压力敏感元件向监控主机提供第二气囊接触隧道围岩信号，监控主机控制充放气设备排放所述气体管路内少量气体，充放气设备向监控主机提供放气量；
[0032]监控主机基于充气量、放气量、气体流动量和气流方向确定隧道围岩不规则形变结果。
[0033]与现有技术相比，本技术的有益效果是：
[0034]1、本技术使用第一气囊接触隧道围岩第一监测孔的孔底，隧道围岩变形挤压第一气囊，气体在多个第一气囊间流动，使用气流传感器计量气体管路内气体流动量，多个第一气囊使用一条气体管路，多个第一气囊采用少量气流传感器计量就能监测隧道围岩，本技术减少传感器使用数量以及多个第一气囊使用一条气体管路有效降低监测成本。
[0035]2、本技术的第一气囊与隧道围岩接触， 隧道围岩压迫第一气囊变形致使第一气囊内气体通过所述气体管路流向第二气囊，第二气囊存储第一气囊内气体，直至第二气囊与隧道围岩接触后压力敏感元件向监测主机发送压力信号，监测主机控制气体管路内多余流动气体通过充放气设备排放；气本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种隧道围岩监测装置，其特征在于，包括：用于接触隧道围岩以感知隧道围岩形变的M个第一气囊、用于容纳第一气囊内流动气体的N个第二气囊、供气体流动的气体管路、用于计量所述气体管路内气流量的气流传感器；所述气体管路靠近第二气囊安装有单向阀；M≥N≥2；第一气囊和第二气囊均位于隧道围岩内，第二气囊的外周壁安装压力敏感元件；M个第一气囊和N个第二气囊通过所述气体管路相互连通，所述气体管路连接充放气设备，气流传感器、压力敏感元件和充放气设备均与监测主机连接。2.根据权利要求1所述的一种隧道围岩监测装置，其特征在于，还包括：用于支撑第一气囊的M根第一空心柱、用于支撑第二气囊的N根第二空心柱、用于连接第一空心柱和第二空心柱的空心连接盘，第一空心柱位于空心连接盘和第一气囊之间，第二空心柱位于空心连接盘和第二气囊之间；第一空心柱的空腔、第二空心柱的空腔和空心连接盘的空腔连通成腔体，所述气体管路位于腔体，充放气设备位于腔体外侧。3.根据权利要求2所述的一种隧道围岩监测装置，其特征在于，第一空心柱的长度大于第二空心柱的长度；第一气囊位于隧道围岩的深度大于第二气囊位于隧道围岩的深度。4.根据权利要求1所述的一种隧道围...

【专利技术属性】
技术研发人员：张浩，李昂，谢昆，李明，曹皓，牛永喆，张喆，
申请(专利权)人：陕西省交通规划设计研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：