一种用于隧道岩溶区段加固及压力监测装置的制作方法

本发明涉及岩溶隧道支护，尤其是涉及一种用于隧道岩溶区段加固及压力监测装置。

背景技术：

1、在岩溶隧洞建设的过程中，一旦发生地质事故，其后果是极为严重的。岩溶地区地下水的补给条件复杂，存在众多的暗河、断裂层、岩溶空洞，一旦措施不当，很容易造成岩溶水或泥大量涌入施工隧道区域。

2、目前，对于隧道周围压力的监测方法多数采用压力盒，其方法是将压力盒埋置在隧道底面或侧面与土层交界的位置，压力通过压力盒传递给隧道，从而实现压力的量测。然而压力盒无法准确测量压力，主要是因为压力盒在施工过程中往往会和喷射混凝土等材料粘结在一起，所以测量的压力并不是完整的压力，除此之外因其自身刚度的影响导致周边土层变形，从而影响测量的压力大小。

技术实现思路

1、基于此，本发明提供了一种用于隧道岩溶区段加固及压力监测装置，以解决目前隧道在穿过岩溶地质段时出现的突水突泥、冒顶坍塌等难题，同时对隧道危险源进行高精度实时测量监控，通过计算机系统全程指导隧道施工及运营安全。

2、本发明采用的技术方案如下：

3、一种用于隧道岩溶区段加固及压力监测装置，包括：超前注浆导管、圆锥形端头和智能化端头装置；所述超前注浆导管的首端与所述圆锥形端头连接，所述超前注浆导管的尾端与所述智能化端头装置连接；所述超前注浆导管环向等间距刻有若干三向式凹槽，所述三向式凹槽内粘贴有光纤光栅式传感器，所述光纤光栅式传感器外连接有传输光缆；所述超前注浆导管和所述圆锥形端头环向布置有若干溢浆孔。

4、进一步，所述超前注浆导管的尾端通过固定管托连接所述智能化端头装置。

5、进一步，所述固定管托设有内螺纹，所述超前注浆导管与所述智能化端头装置设有外螺纹，所述固定管托套设在所述超前注浆导管与所述智能化端头装置的外侧；所述固定管托的两侧焊接有铰接座，所述铰接座中设有螺栓孔，所述铰接座通过螺栓分别与所述超前注浆导管以及所述智能化端头装置固定。

6、进一步，所述固定管托包括两个半刚性管托，所述半刚性管托两侧分别设有两个所述铰接座。

7、进一步，所述溢浆孔的孔径为8-12mm。

8、进一步，所述光纤光栅式传感器包括：传感器基板、传感器覆盖层以及光纤光栅元件；所述光纤光栅元件粘贴于所述传感器基板与所述传感器覆盖层之间。

9、进一步，所述光纤光栅元件采用真空辅助灌注液态环氧树脂的方法粘贴于传感器基板与传感器覆盖层之间。

10、进一步，所述三向式凹槽的深度为0.2-0.5mm。

11、进一步，所述三向式凹槽包括三个横截面为矩形的凹槽，且相邻的两个所述凹槽一端抵接，另一端之间的夹角呈45°。

12、进一步，所述智能化端头装置内嵌有a/d转换器、主机以及储存器，所述a/d转换器将所述光纤光栅式传感器采集到的模拟信号转换为数字信号，所述a/d转换器与计算机电连接，所述主机与所述a/d转换器以及所述计算机电连接，所述储存器与所述a/d转换器以及所述计算机电连接。

13、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

14、(1)通过溢浆孔向围岩注入水泥浆液，增强岩溶区松散颗粒或裂隙的稳定性，使岩体之间具有更加牢固的粘结力，注浆完成后装置可以留存在围岩内部与围岩形成一体化结构，从隧道内部补强围岩，以抵抗岩体扰动产生的松动压力，使之兼具锚杆功效；

15、(2)光纤光栅式传感器通过感受周围水土压力，利用转换器将压力信号转换为电信号，经过数据收集系统将采集的数据传输给计算机接收系统，计算机通过分析数据来进行实时监控，以此来防范和减少岩溶隧洞在建造过程中极有可能存在的地质隐患，确保安全施工。

技术特征：

1.一种用于隧道岩溶区段加固及压力监测装置，其特征在于，包括：超前注浆导管(1)、圆锥形端头(5)和智能化端头装置(13)；所述超前注浆导管(1)的首端与所述圆锥形端头(5)连接，所述超前注浆导管(1)的尾端与所述智能化端头装置(13)连接；所述超前注浆导管(1)环向等间距刻有若干三向式凹槽(3)，所述三向式凹槽(3)内粘贴有光纤光栅式传感器(4)，所述光纤光栅式传感器(4)外连接有传输光缆(8)；所述超前注浆导管(1)和所述圆锥形端头(5)环向布置有若干溢浆孔(2)。

2.根据权利要求1所述的用于隧道岩溶区段加固及压力监测装置，其特征在于，所述超前注浆导管(1)的尾端通过固定管托(9)连接所述智能化端头装置(13)。

3.根据权利要求2所述的用于隧道岩溶区段加固及压力监测装置，其特征在于，所述固定管托(9)设有内螺纹，所述超前注浆导管(1)与所述智能化端头装置(13)设有外螺纹(6)，所述固定管托(9)套设在所述超前注浆导管(1)与所述智能化端头装置(13)的外侧；所述固定管托(9)的两侧焊接有铰接座(20)，所述铰接座(20)中设有螺栓孔(21)，所述铰接座(20)通过螺栓分别与所述超前注浆导管(1)以及所述智能化端头装置(13)固定。

4.根据权利要求3所述的用于隧道岩溶区段加固及压力监测装置，其特征在于，所述固定管托(9)包括两个半刚性管托(22)，所述半刚性管托(22)两侧分别设有两个所述铰接座(20)。

5.根据权利要求1所述的用于隧道岩溶区段加固及压力监测装置，其特征在于，所述溢浆孔(2)的孔径为8-12mm。

6.根据权利要求1所述的用于隧道岩溶区段加固及压力监测装置，其特征在于，所述光纤光栅式传感器(4)包括：传感器基板(17)、传感器覆盖层(15)以及光纤光栅元件(16)；所述光纤光栅元件(16)粘贴于所述传感器基板(17)与所述传感器覆盖层(15)之间。

7.根据权利要求6所述的用于隧道岩溶区段加固及压力监测装置，其特征在于，所述光纤光栅元件(16)采用真空辅助灌注液态环氧树脂的方法粘贴于传感器基板(17)与传感器覆盖层(15)之间。

8.根据权利要求1所述的用于隧道岩溶区段加固及压力监测装置，其特征在于，所述三向式凹槽(3)的深度为0.2-0.5mm。

9.根据权利要求1所述的用于隧道岩溶区段加固及压力监测装置，其特征在于，所述三向式凹槽(3)包括三个横截面为矩形的凹槽，且相邻的两个所述凹槽一端抵接，另一端之间的夹角呈45°。

10.根据权利要求1所述的用于隧道岩溶区段加固及压力监测装置，其特征在于，所述智能化端头装置(13)内嵌有a/d转换器(10)、主机(11)以及储存器(12)，所述a/d转换器(10)将所述光纤光栅式传感器(4)采集到的模拟信号转换为数字信号，所述a/d转换器(10)与计算机(14)电连接，所述主机(11)与所述a/d转换器(10)以及所述计算机(14)电连接，所述储存器(12)与所述a/d转换器(10)以及所述计算机(14)电连接。

技术总结
本发明提供一种用于隧道岩溶区段加固及压力监测装置，包括超前注浆导管、圆锥形端头和智能化端头装置；所述超前注浆导管的首端与所述圆锥形端头连接，所述超前注浆导管的尾端与所述智能化端头装置连接；所述超前注浆导管环向等间距刻有若干三向式凹槽，所述三向式凹槽内粘贴有光纤光栅式传感器，所述光纤光栅式传感器外连接有传输光缆；所述超前注浆导管和所述圆锥形端头环向布置有若干溢浆孔。本装置兼有注浆和锚拉功能，前期通过溢浆孔向围岩注入水泥浆液，增强岩溶区松散颗粒或裂隙稳定性，使岩体之间具有更加牢固的粘结力，注浆完成后留存在围岩内部与围岩形成一体化结构，从隧道内部补强围岩，以抵抗岩体扰动产生的松动压力，兼具锚杆功效。

技术研发人员：赵继伟,田彦超,桂书超,张良,梁锦全
受保护的技术使用者：中国建筑一局（集团）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14