一种隧道围岩测水装置及隧道的制作方法

1.本实用新型涉及隧道施工监控量测和运营管理技术领域，具体为一种隧道围岩测水装置及隧道。


背景技术：

2.地下水是影响围岩质量的重要因素，也是隧道施工设计和运营管理养护的所需要考虑的重要因素。在隧道的施工设计中，通常采用防、排、截、堵相结合的综合治理方式，处理围岩及渗入隧道结构内水分。
3.但是在隧道的建设过程中或运行过程中，隧道的围岩会发生渗水现象，但是由于支护结构的阻挡，不能直接的观察到渗水区域，导致不能及时的对渗漏区域进行维护和保养。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种隧道围岩测水装置及隧道，能够对围岩的渗水区域进行及时检测和报警。
5.本实用新型是通过以下技术方案来实现：
6.一种隧道围岩测水装置，包括壳体，其内部填充水敏材料，水敏材料的顶部设置报警电路，报警电路包括超声波发射器、供电装置和控制开关；
7.控制开关的两端通过导线连接供电装置的正负极，超声波发射器串接在导线上，控制开关连接触发机构，当水敏材料吸水发生体积形变，能够驱动触发机构使控制开关闭合，超声波发射器发射超声报警信号。
8.优选的，所述报警电路与水敏材料之间设置有柔性绝缘层。
9.优选的，所述柔性绝缘层为薄膜。
10.优选的，所述触发机构为弹簧，供电装置固定在壳体的顶部，弹簧位于压力接触式开关和供电装置之间，弹簧的上端与供电装置的底部连接，下端与压力接触式开关的按压端连接，压力接触式开关位于水敏材料的顶部。
11.一种隧道，包括多个围岩测水装置，围岩测水装置设置在围岩与初期支护之间，或者初期支护与二次衬砌之间。
12.优选的，多个围岩测水装置沿隧道的环向和纵向间隔布置。
13.优选的，隧道的拱顶、拱腰、拱脚、边墙及仰拱位置分别设置一围岩测水装置。
14.优选的，围岩测水装置与围岩之间设置有变形区域。
15.优选的，所述围岩测水装置的周围填充有缓冲材料。
16.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：
17.本实用新型提供的一种隧道围岩测水的装置，包括壳体，其内部填充水敏材料，水敏材料的顶部设置报警电路，报警电路包括超声波发射器、供电装置和控制开关；控制开关的两端通过导线连接供电装置的正负极，超声波发射器串接在导线上，控制开关连接触发
机构，当水敏材料吸水发生体积形变，能够驱动触发机构使控制开关闭合，超声波发射器发射超声报警信号。根据报警信号即可确定隧道的渗水位置，该测水装置能够准确快速的对隧道的渗水区域进行定位，为隧道的维护和保养提供准确的信息。
附图说明
18.图1为本实用新型一种隧道围岩测水装置的内部结构图；
19.图2为本实用新型报警电路的示意图；
20.图3为本实用新型报警电路的电路图；
21.图4为本实用新型一种隧道围岩测水装置的安装示意图。
22.图中：1、水敏材料；2、壳体；3、压力接触式开关；4、供电装置；5、超声波发射器；6、导线；7、柔性绝缘层；8、弹簧。
具体实施方式
23.下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，所述是对本实用新型的解释而不是限定。
24.参阅图1
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3，一种隧道围岩测水装置，包括壳体2，其下部填充水敏材料1，上部设置报警电路，报警电路包括超声波发射器5、供电装置4和控制开关。
25.控制开关的两端通过导线6连接供电装置的正负极，超声波发射器5设置在导向上，控制开关连接触发机构，当水敏材料1吸水发生体积形变，触发机构使控制开关闭合，超声波发射器5发射超声报警信号。
26.所述报警电路与水敏材料1之间设置有柔性绝缘层7，当围岩的渗水进入到壳体的内部，通过柔性绝缘层7对水进行阻隔，防止其进入到报警电路，延长报警电路的使用寿命。
27.所述柔性绝缘层为伸缩薄膜。
28.上述控制开关为压力接触式开关3，压力接触式开关3处于常开状态，当受压后闭合，则报警电路形成通路，超声波发射器5输出超声报警信号。
29.所述触发机构为弹簧8，供电装置固定在壳体的顶部，弹簧位于压力接触式开关3和供电装置之间，弹簧的上端与供电装置的底部连接，下端与压力接触式开关的按压端连接，当水敏材料吸水膨胀，使压力接触式开关3上移，进而压缩弹簧，当达到一定压力后，触发压力接触式开关3的按压端，使压力接触式开关3闭合，报警电路导通。
30.在另一实施例中，弹簧位于压力接触式开关3和水敏材料之间，压力接触式开关3固定在供电装置的底部，弹簧的上端与压力接触式开关3连接，下端设置有挡板，挡板抵接在水敏材料的顶部。
31.所述水敏材料1为丙烯酸盐。
32.所述壳体下部设置有密集的水孔，便于围岩的渗水通过水孔进入壳体中，被水敏材料吸收，同时也作为排水孔。
33.再次参阅图3，一种隧道，包括多个上述的围岩测水装置，围岩测水装置设置在围岩与初期支护之间，或者初期支护与二次衬砌之间，多个围岩测水装置沿隧道的环向和纵向间隔布置。
34.围岩测水装置与围岩之间设置有变形空间，防止围岩膨胀变形和混凝土回弹变形
导致围岩测水装置失敏或破坏。
35.进一步，在围岩测水装置的周围填充泡沫材料，对围岩测水装置进行保护，提高使用寿命。
36.上述环向布置包括在拱顶、拱腰、拱脚、边墙及仰拱位置分别设置一围岩测水装置。
37.通过在隧道开挖施工阶段，将围岩测水装置设置在围岩与初期支护之间、初期支护与二次衬砌之间，为隧道施工阶段提供稳定可靠的预警功能，提高隧道作业的安全性；现代隧道施工监控量测系统主要针对围岩收敛变形、结构应力监测，通过围岩测水装置对围岩是否发生渗水进行监控。
38.通过将本装置按照一定间距，沿隧道环向、纵向布置，对围岩各个方向地下水进行监控，可对隧道实行模块化管理，提高隧道施工运营工作效率，对围岩安全性问题较为显著的区段，可以实现精确锁定，快速检修；同时也符合隧道施工灵活性的要求。
39.该围岩测水装置沿隧道轴向按一定间距放置，具体间距可根据隧道线路经过地区的水文地质条件决定。对于地下水丰沛或地层变化明显导致地下水量变化较大的地区，可适当缩小间距；对于地下水较少且地层稳定不易透水区段，可适当增大间距。
40.参阅图4，下面对围岩测水装置的工作原理进行详细的阐述。
41.s1、将围岩测水装置设置在围岩与初期支护之间，以及初期支护与二次衬砌之间。
42.s2、地下水正常渗流，围岩测水装置的水敏材料1适当吸水膨胀，未达到体积变形量限值，报警电路的压力接触式开关断开，超声波发射器5静默。
43.s3、地下水渗流量维持正常或减小，围岩测水装置水敏材料1体积变形量不变，报警电路的压力接触式开关断开，超声波发射器5静默。
44.s4、地下水渗流量增加，围岩测水装置的水敏材料1体积变形量持续增加，达到体积变形量限值，压力接触式开关3闭合，报警电路形成通路，超声波发射器5发出特定波长、波形的超声波。
45.s5、隧道监测管理人员使用超声波接收装置接受超声波，锁定地下水渗流量异常的隧道区段，隧道工程进行适当养护措施。
46.s6、地下水通过合理防排措施，渗流量减小，水敏材料1体积收缩至限值内，压力接触式开关3断开，超声波发射器5停止工作。
47.本实用新型所述的一种隧道围岩测水装置，符合现代支护理论及施工方法的理念，允许围岩一定变形，充分发挥自稳能力，装置具备灵活性，完善了监控量测的内容和方法；装置整体造价低，防水性能好，电量消耗少，且可以在各种复杂环境下循环使用，符合工程经济性、实用性、耐久性要求。
48.以上内容仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型权利要求书的保护范围之内。