一种高地温隧道的温度监测装置及监测方法与流程

本发明涉及隧道工程领域，特别涉及一种高地温隧道的温度监测装置及监测方法。

背景技术

隧道施工时，其隧道内的温度满足一定要求时，才能保证施工人员的安全作业，如铁道部规定，隧道内气温不得超过28℃；交通部规定，隧道内气温不宜高于30℃。但是，在高地温隧道中因存在地热问题，施工时环境温度高(如岩土局部高达70℃，环境温度高达35℃以上)，工作人员长期在高温环境中作业，不仅影响身心健康，且作业效率低，对工程施工造成了很大的影响，致使产生一系列施工难题。

因此，有必要针对高地温隧道这一特殊地质条件进行研究，科学合理地监测隧道内的温度，从而根据监测结果做出相应的施工措施方案，解决施工难题。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种高地温隧道的温度监测装置及监测方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种高地温隧道的温度监测装置，包括围岩内部温度监测装置、洞壁表面温度监测装置以及洞室内空气温度监测装置。其中，

所述围岩内部温度监测装置包括分别从隧道两侧洞壁打入围岩中的若干个钻孔，相邻两个所述钻孔沿隧道纵向间隔10m-30m，在所述钻孔内设有安装管，所述安装管内间隔0.5m-2m设有若干个温度探头，每个所述温度探头均连接有导线，且所述安装管内设有排气管，所述安装管和钻孔内均填充满水泥。

所述洞壁表面温度监测装置包括沿隧道纵向间隔10m-30m设有的若干个监测断面，每个所述监测断面包括沿洞壁表面设有的若干个监测点，每个所述监测点均设有红外测温装置。

所述洞室内空气温度监测装置包括沿隧道纵向间隔10m-30m设有的若干个温度测量装置，所述温度测量装置布置在洞室中间区域并远离所述围岩，以尽量避免围岩温度对洞室内空气温度产生的局部影响。

本发明所的监测装置可同时实现对围岩内部温度、洞壁表面温度以及洞室内空气温度的监测，而不仅仅是围岩内部温度监测，通过洞壁表面温度以及洞室内空气温度的监测作为辅助，使得监测得到的数据更加全面真实，更加能反映隧道内真实的温度情况。通过每天定时的数据采集，可对高地温隧道的温度监测提供有力依据，从而指导工作人员采取相应的施工措施，以满足作业要求。

另一方面，通过对围岩内部温度、洞壁表面温度以及洞室内空气温度的监测，通过对三组数据进行进一步的对比和分析，能对隧道内高温的主要影响因素进行有力识别，指导高地温隧道的高温成因研究，具有重要的科学研究价值。

本发明所述的监测装置结构简单，施工方便，除钻孔注浆需要小型机械外，其他只需人工操作即可，操作简单灵活，特别适用于各种高地温隧道的温度监测。

优选的，所述安装管的长度为4m-8m，从而能对围岩内部温度进行更加全面、精准的测量。

优选的，所述安装管的长度小于所述钻孔的深度，即在铺设安装管时，安装管的底部与所述钻孔底部留有间隙，从而方便水泥从该空隙流向钻孔内，实现钻孔内的全面注浆。

优选的，每个所述监测断面的洞壁表面均设有5个监测点，该5个监测点的位置分别位于所述洞壁的左边墙、左拱腰、拱顶、右拱腰和右拱顶，基本上是沿隧道断面均匀布设的，使得测量值更加精确，更加能反映各个监测断面的真实情况。

优选的，所述温度探头通过胶带固定在所述安装管的内壁上，安装方便快捷。

优选的，所有所述温度测量装置、红外测温装置和温度探头均连接有实时采集装置，所述实时采集装置与数据处理装置相连接。

通过实时采集装置可对温度测量装置、红外测温装置和温度探头的数据进行实时监测，相较于人工采集，不仅采集的频率和精度更高，且节省了一大笔的人工费用。数据处理装置则能对实时采集装置的数据进行分析处理，并实时形成相应的走势图等，方便工作人员进行参考分析，从而进一步指导施工作业。

本发明还公开了一种高地温隧道的温度监测方法，包括任一所述的一种高地温隧道的温度监测装置，其监测方法为：

监测并采集围岩内部温度数据，采用所述围岩内部温度监测装置，其监测方法包括在隧道两侧洞壁往围岩垂直打设钻孔，将连接有导线的若干个温度探头间隔设置在安装管内，将所述安装管放入所述钻孔内，所述安装管底部与所述钻孔底部留有间隙，同时在所述安装管内埋设一根排气管，往所述安装管内注浆，完全填充满后封孔；待放置24小时后，每天多次采集温度探头的测量数据；

监测并采集洞壁表面温度数据，采用所述洞壁表面温度监测装置，其监测方法包括通过红外测温装置每天多次测量所述监测点的温度；

监测并采集洞室内空气温度数据，采用所述洞室内空气温度监测装置，其监测方法包括将温度测量装置布置在洞室内，每天多次采集温度测量装置的测量数据；

其中，所述围岩内部温度监测装置、洞壁表面温度监测装置和洞室内空气温度监测装置的数据采集同时进行，且将三者分别采集到的围岩内部温度数据、洞壁表面温度数据、洞室内空气温度数据统一记录，分析得到隧道内高温随各参数变化的函数，以及隧道高温的主要影响因素。

本发明所述的监测方法，安装、操作便捷，且同时对围岩内部温度、洞壁表面温度和洞室内空气温度进行监测，监测精度更高，得到的数据更加真实可靠，且将三者采集到的数据统一记录，可分析得到隧道内高温随各参数变化的函数，以及隧道高温的主要影响因素，指导隧道施工以及高地温隧道成因分析。

优选的，每天间隔5-8个小时，定时采集所述围岩内部温度监测装置、洞壁表面温度监测装置和洞室内空气温度监测装置的数据。可通过人工定时采集数据，操作简便，简单灵活。

优选的，通过实时采集装置实时采集所述温度探头、温度测量装置和红外测温装置的温度数据，且通过数据处理装置处理数据。

通过实时采集装置可对温度测量装置、红外测温装置和温度探头的数据进行实时监测，相较于人工采集，不仅采集的频率和精度更高，且节省了一大笔的人工费用。数据处理装置则能对实时采集装置的数据进行分析处理，并实时形成相应的走势图等，方便工作人员进行参考分析，从而进一步指导施工作业。

优选的，根据采集的数据绘制围岩内部温度曲线、洞壁表面温度曲线和洞室内空气温度曲线，对三条温度曲线的走势和峰值进行分析，得到隧道内高温的主要影响因素，从而指导隧道内施工以及高地温隧道的高温成因分析。

与现有技术相比，本发明所述的监测装置的有益效果：

本发明所的监测装置可同时实现对围岩内部温度、洞壁表面温度以及洞室内空气温度的监测，而不仅仅是围岩内部温度监测，通过洞壁表面温度以及洞室内空气温度的监测作为辅助，使得监测得到的数据更加全面真实，更加能反映隧道内真实温度情况。通过每天定时的数据采集，可对高地温隧道的温度监测提供有力依据，从而指导工作人员采取相应的施工措施，以满足作业要求。

另一方面，通过对围岩内部温度、洞壁表面温度以及洞室内空气温度的监测，通过对三组数据进行进一步的对比和分析，能对隧道内高温的主要影响因素进行有力识别，指导高地温隧道的高温成因研究，具有重要的科学研究价值。

本发明所述的监测装置结构简单，施工方便，除钻孔注浆需要小型机械外，其他只需人工操作即可，操作简单灵活，特别适用于各种高地温隧道的温度监测。

与现有技术相比，本发明所述的监测方法的有益效果：

本发明所述的监测方法，安装、操作便捷，且同时对围岩内部温度、洞壁表面温度和洞室内空气温度进行监测，监测精度更高，得到的数据更加真实可靠，且将三者采集到的数据统一记录，可分析得到隧道内高温随各参数变化的函数，以及隧道高温的主要影响因素，指导隧道施工以及高地温隧道成因分析。

附图说明：

图1是本发明所述的高地温隧道的温度监测装置的三维示意图。

图2是图1的俯视图。

图3是本发明所述的围岩内部温度监测装置的结构示意图。

图中标记：1-钻孔，2-安装管，3-排气管，4-温度探头，5-导线，6-围岩，7-洞壁，8-监测断面，9-监测点，10-温度测量装置。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

如图1-图2所示，一种高地温隧道的温度监测装置，包括围岩内部温度监测装置、洞壁表面温度监测装置以及洞室内空气温度监测装置。其中，

所述围岩内部温度监测装置包括分别从隧道两侧洞壁7打入围岩6中的若干个钻孔1，相邻两个所述钻孔1沿隧道纵向间隔10m-30m，在所述钻孔1内设有4m-8m的安装管2，所述安装管2的长度小于所述钻孔1的深度，所述安装管2内间隔0.5m-2m设有若干个温度探头4，所述温度探头4通过胶带固定在所述安装管2的内壁上，每个所述温度探头4均连接有导线5，且所述安装管2内设有排气管3，所述安装管2和钻孔1内均填充满水泥；

所述洞壁表面温度监测装置包括沿隧道纵向间隔10m-30m设有的若干个监测断面8，每个所述监测断面8包括沿洞壁7表面设有的5个监测点9，5个监测点9的位置分别位于所述洞壁7的左边墙、左拱腰、拱顶、右拱腰和右拱顶，每个所述监测点9均设有红外测温装置；

所述洞室内空气温度监测装置包括沿隧道纵向间隔10m-30m设有的若干个温度测量装置10，所述温度测量装置10布置在洞室中间区域并远离所述围岩6。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于，所有所述温度测量装置10、红外测温装置和温度探头4均连接有实时采集装置，所述实时采集装置与数据处理装置相连接，从而能实时获取隧道的各种温度数据，减少了人工采集数据的工作量，且实时采集也能提高采集频率和采集精度，有利于获得更精准的数据。

实施例3

一种高地温隧道的温度监测方法，包括任一所述的一种高地温隧道的温度监测装置，其监测方法为：

监测并采集围岩内部温度数据，采用所述围岩内部温度监测装置，其监测方法包括在隧道两侧洞壁7往围岩6垂直打设钻孔1，将连接有导线5的若干个温度探头4间隔设置在安装管2内，将所述安装管2放入所述钻孔1内，所述安装管2底部与所述钻孔1底部留有间隙，同时在所述安装管2内埋设一根排气管3，往所述安装管2内注浆，完全填充满后封孔；待放置24小时后，每天多次采集温度探头4的测量数据；

监测并采集洞壁表面温度数据，采用所述洞壁表面温度监测装置，其监测方法包括通过红外测温装置每天多次测量所述监测点9的温度；

监测并采集洞室内空气温度数据，采用所述洞室内空气温度监测装置，其监测方法包括将温度测量装置10布置在洞室内，每天多次采集温度测量装置10的测量数据；

其中，所述围岩内部温度监测装置、洞壁表面温度监测装置和洞室内空气温度监测装置的数据采集同时进行，且将三者分别采集到的围岩内部温度数据、洞壁表面温度数据、洞室内空气温度数据统一记录，分析得到隧道内高温随各参数变化的函数，以及隧道内高温的主要影响因素。

每天间隔5-8个小时，定时采集所述围岩内部温度监测装置、洞壁表面温度监测装置和洞室内空气温度监测装置的数据。根据采集的数据绘制围岩内部温度曲线、洞壁表面温度曲线和洞室内空气温度曲线，对三条温度曲线的走势和峰值进行分析，得到隧道内高温随各参数变化的函数，以及隧道内高温的主要影响因素

实施例4

本实施例与实施例3的区别在于，通过实时采集装置实时采集所述温度探头4、温度测量装置10和红外测温装置的温度数据，且通过数据处理装置处理数据。根据采集的数据绘制围岩内部温度曲线、洞壁表面温度曲线和洞室内空气温度曲线，对三条温度曲线的走势和峰值进行分析，得到隧道内高温的主要影响因素。

以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但本发明不局限于上述具体实施方式，因此任何对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。