一种便携式隧道柱状涌水量测量装置及方法与流程

本发明涉及隧道工程测量领域，尤其涉及一种隧道柱状涌水量测量装置及方法。

背景技术：

随着我国矿产资源以及水能水资源的不断开发，地下工程建设的重心逐渐往地形地质条件较为复杂的西部山区和岩溶地区转移。而在这些工程的建设过程中，突涌水事故时常发生，严重影响了施工进度和建设安全。而涌水量的测定对于灾害处理、预测乃至科研工作都具有重要作用。

柱状涌水是裂隙型涌水的重要组成部分，指的是隧道壁面喷射的涌水由于水量大而呈柱状喷射。对于隧道柱状涌水量的测量，现有的方法大多依据经验或者采用非专业仪器，不方便携带，测量步骤繁琐。

技术实现要素：

本发明第一目的是提供一种隧道柱状涌水量测量装置，该装置整体结构简单，方便携带，通过称重传感器与计时器各自测量的数据，即可获得隧道柱状涌水量的测量，效果显著。

本发明的第二目的是提供一种隧道柱状涌水量的测量方法，给出了如何对隧道柱状涌水量的测量方法，简单快捷。

为了达成上述目的，本发明提供的第一个技术方案：

一种隧道柱状涌水量测量装置，包括：

带有接水口的集水袋；

用于测量集水袋内承载涌水重量的称重传感器，称重传感器安装于集水袋内部；

用于测量涌水时间的计时器；

根据柱状涌水流量＝称重传感器测量的涌水重量/(涌水密度*涌水时间)，计算隧道柱状涌水流量。

上述测量装置通过集水袋对柱状涌水进行收集，通过上述的计算公式即可计算出一定时间内隧道柱状涌水流量，结构简单，方便测量。

为了便于对测量装置的收纳，方便携带，所述集水袋高度可伸缩设置。

进一步地，集水袋的接水口呈圆形形状，接水口为设于集水袋顶部的圆环型不锈钢构件构造，集水袋与圆环型不锈钢紧固连接。

本发明一个实施例中，所述集水袋材料为弹性材料制成，在集水袋内部设置弹性袋，所述称重传感器设于弹性袋内底部，这样的设置便于集水袋的收纳。

本发明另一个实施例中，所述集水袋为底部密封的波纹管，波纹管材料为高强度不透水材料制成，可承受一定的水压，非工作时可收缩体积缩小便于携带。

所述称重传感器为电阻应变式称重传感器，该称重传感器由弹性元件、电阻应变片和检测电路组成，弹性元件与集水袋连接，当集水袋承受重量时，弹性元件发生变形并相应带动电阻应变片产生电信号通过检测电路传输给控制单元。

还包括控制单元，所述称重传感器、计时器分别与控制单元单独连接，所述集水袋外侧设有显示屏，所述控制单元与显示屏连接，控制单元同时接收来自于称重传感器和计时器的信号并转化为文本信息显示于显示屏上，由显示屏对柱状用水量的流量进行显示。显示屏下方设有用于数据归零以及计时器开/关的按钮。

为了便于收集涌水，在所述集水袋外侧设置把手。

所述把手呈框型形状且把手套于集水袋外部，把手的长度大于集水袋的直径，把手的宽度与集水袋的直径相同，为手持腾出空间，把手的宽度大于集水袋的尺寸，把手与集水袋的外部固定。

在本发明另一实施例中，计时器设于集水袋，在把手上设置用于控制计时器的按钮，这样一旦集水袋开始收集涌水，人工在把手上控制按钮就可以按下计时器，实现计时器进行计时。

本发明提供的第二方案是：

一种隧道柱状涌水量的测量方法，包括如下步骤：

1)采用一个集水器对隧道涌水进行收集；

2)利用集水器内设置的称重传感器对集水器收集的涌水进行称重，并计算涌水所流动的时间；

3)利用柱状涌水流量＝称重传感器测量的涌水重量/(涌水密度*涌水时间)，计算隧道柱状涌水流量。

上述方法可实现隧道柱状涌水量的精确量测，避免了人为经验判断所带来的误差。

本发明具有以下优点：

1)本发明通过称重传感器与计时器的设置，实现了隧道柱状涌水量的精确量测，避免了人为经验判断所带来的误差。

2)本发明通过可伸缩的弹性设置的集水袋，可随意改变集水袋的体积，方便携带且便于操作。

3)本发明结构简单，易于实现，且便于携带，生产成本较低而又实用性好。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的局部结构示意图

图中，1.接水口；2.集水袋；3.称重传感器；4.计时器；5.把手；6.控制器；7.显示屏。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。

如图1和图2所示，一种隧道柱状涌水量测量装置，包括圆形接水口1，可折叠集水袋2，称重传感器3，计时器4，把手5，控制单元6以及显示屏7。

圆形接水口1为圆环型不锈钢构件，其内安装有拉伸式称重传感器3，计时器4，控制单元6和显示屏7，相互间以导线连接。

可折叠水袋2由高强度不透水材料组成，可承受一定水压，非工作时可折叠起来缩小体积易于携带。

称重传感器3为电阻应变式，由弹性元件，电阻应变片和检测电路组成，可折叠集水袋2与弹性元件连接，当集水袋承受重量时，弹性元件发生变形并相应带动电阻应变片产生电信号通过检测电路传输给控制单元6。

把手5对称焊接于圆形接水口1上，把手5上有控制计时器4的按钮。

控制单元为可编程的plc控制器，控制单元6同时接收来自于称重传感器2和计时器4的信号并转化为文本信息显示于显示屏7上，同时由流量＝重量/(密度*时间)计算出柱状涌水流量显示于显示屏7上。

显示屏7为液晶显示屏，同时显示重量，时间和流量信息，其下方有控制开关以及数据归零的按钮，这些开关与控制单元6连接。

上述一种便携式隧道柱状涌水量测量装置的使用方法,包括以下步骤：

(1)启动所述装置并将重量、时间数据归零；

(2)将所述装置接水口1紧贴涌水口并同时按下把手5上的按钮启动计时器4。

(3)集水一段时间后按下把手5上的按钮并移开所述装置停止集水。

(4)待集水袋内水体稳定后记录涌水流量数据。

(5)重复上述步骤(1)-步骤(4)，进行几组测量，取涌水流量平均值作为测量最终结果。

实施例2

本实施例与实施例1的区别：

所述集水袋材料为弹性材料制成，如波纹管材料，在集水袋内部设置弹性袋，弹性袋的材料为橡胶材料，所述称重传感器设于弹性袋内底部，弹性材料的集水袋设置便于集水袋的收纳，便于携带，在使用时，拉伸集水袋即可实现对集水袋的打开，反之，则可以减小集水袋的体积。

实施例3

本实施例与实施例1的区别：

计时器是一个单独的结构件，与整个装置无连接关系。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种隧道柱状涌水量测量装置及方法，包括带有接水口的集水袋；用于测量集水袋内承载涌水重量的称重传感器，称重传感器安装于集水袋内部；用于测量涌水时间的计时器；根据柱状涌水流量＝称重传感器测量的涌水重量/(涌水密度*涌水时间)，计算隧道柱状涌水流量；本发明通过称重传感器与计时器的设置，实现了隧道柱状涌水量的精确量测，避免了人为经验判断所带来的误差；本发明通过可伸缩的弹性设置的集水袋，可随意改变集水袋的体积，方便携带且便于操作；本发明结构简单，易于实现，生产成本较低而又实用性好。

技术研发人员：张乾青;冯若峰;许振浩;黄鑫;林鹏;刘善伟;潘东东;高斌
受保护的技术使用者：山东大学
技术研发日：2017.03.03
技术公布日：2017.07.07