探孔涌水量分段测量装置及测量方法与流程

本发明涉及土木工程技术领域，应用于地下岩体工程施工中超前探孔涌水量测量，特别涉及一种探孔涌水量分段测量装置。同时，本发明还涉及一种应用有该探孔涌水量分段测量装置的测量方法。

背景技术：

在地下工程在开挖过程中为了获取前方岩体信息通常要在掌子面上打超前探孔，超前探孔内的涌水量是关注的重点，因为在深部岩体中地下水运移主要依靠大的贯通的裂隙，地下水赋存的位置岩体质量通常也较差，而过大的涌水量对施工的安全和进度都是不利的。对于可能发生大量涌水的断面通常需要注浆，注浆在堵水的同时也加固了岩体，准确测量超前探孔内的涌水量和涌水位置有利于及时调整开挖计划和制定准确的封堵方案。

现有技术中超前探孔涌水量的方法主要采用在掌子面用量筒量取单位时间内探孔的出水量，该水量是探孔的总出水量，并不能对探孔内某一段的出水量进行检测，且确定探孔内涌水位置的方法主要采用肉眼观测，当探孔较深或出水位置不明显时则无法准确确定涌水位置。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明旨在提出一种探孔涌水量分段测量装置，以可对探孔内不同位置的水流量进行检测，并具有较好的使用效果。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种探孔涌水量分段测量装置，包括：

驱动部，在外力的驱使下所述驱动部具有于所述探孔内探入和探出的驱动端；

涌水流出部，形成有具有进水口和出水口的涌水通道，并因具有与所述驱动端的随动而定位于所述探孔内，于所述涌水通道内设置有对流经所述涌水通道的水流量进行检测的检测部；

分隔部，固连于所述进水口和所述出水口之间的所述涌水流出部的周侧，并具有与所述探孔内壁相脱离的收拢状，在动力装置的驱使下，所述分隔部因具有沿所述探孔径向的膨胀而构成所述探孔内壁和所述涌水流出部间的密封连接。

进一步的，所述涌水流出部为一端与所述驱动端固连的涌水管道，所述涌水通道形成于所述涌水管道的内部，所述进水口和所述出水口分别设于所述涌水管道的两端处。

进一步的，所述分隔部包括套装于所述涌水管道外周面上并具有充气口的充气气囊。

进一步的，所述分隔部还包括设于述充气气囊的外周面上的摩擦保护件，因所述充气气囊的膨胀，所述摩擦保护件密封连接于所述探孔内壁和所述充气气囊间，并构成对所述充气气囊的束紧。

进一步的，所述摩擦保护件包括固连于所述充气气囊上的封闭气囊。

进一步的，沿所述涌水管道长度方向，所述充气气囊呈螺旋状布置，封闭气囊包裹于所述充气气囊外周面上。

进一步的，所述动力装置包括一端与所述充气气囊连通的充气管道，以及与所述充气管道另一端连通的气泵。

进一步的，沿所述驱动部长度方向、于所述驱动部的外周面设置有刻度。

进一步的，所述检测部为流量传感器，于所述探孔外设置有与所述流量传感器电连接的流量显示器。

相对于现有技术，本发明具有以下优势：

本发明所述的探孔涌水量分段测量装置，通过设置驱动部和涌水流出部，以及在涌水流出部上设置分隔部，且因该分隔部可呈收拢状而与探孔内壁相脱离，从而可根据需要通过驱动驱动部以将涌水流出部置于指定位置，然后启动动力装置驱使分隔部膨胀而密封连接于探孔内壁和所述涌水流出部间，此时位于涌水流出部和孔底之间的涌水则通过涌水通道流出，进而可通过设置在涌水通道内的检测部对水流量进行检测，在使用时可对所需测量段的两端依次进行流量检测，两端的流量差值即为所需测量段的涌水流量。

本发明另一目的在于提出一种探孔涌水量分段测量方法，基于如上所述的探孔涌水量分段测量系统，该方法包括以下步骤：

步骤a)，根据所需测量段，由探孔的孔口至孔底依次选取两个测量点，并分别记为sn和sn+1；

步骤b)，手持驱动部由孔口探入探孔内并将涌水流出部定位于sn测量点处，启动动力装置驱动分隔部膨胀而密封连接于探孔内壁和所述涌水流出部间，读取流量显示器的涌水量数据，并记为qn；

步骤c)，关闭驱动装置以使得分隔部呈收拢状，手持驱动部继续探入以将涌水流出部定位于sn+1测量点处，再次启动动力装置并读取流量显示器的涌水量数据，并记为qn+1；

步骤d)，计算所需测量段的涌水量q，计算公式为q＝qn-qn+1。

所述探孔涌水量分段测量方法与上述的探孔涌水量分段测量装置相对于现有技术的所具有的的优势相同，在此不再赘述。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例一所述的探孔涌水量分段测量装置的结构示意图；

图2为图1中涌水管道与分隔部连接的结构剖视图；

图3为本发明实施例一所述的充气气囊和封闭气囊连接的一种结构示意图；

图4为本发明实施例一所述的充气气囊和封闭气囊连接的另一种结构示意图；

图5为本发明实施例一所述的充气气囊和封闭气囊连接的又一种结构示意图；

图6为本发明实施例一所述的充气气囊和封闭气囊连接的再一种结构示意图；

附图标记说明：

1-涌水管道，2-涌水通道，201-进水口，202-出水口，3-第一连接板，4-第二连接板，5-连接筋条，6-流量传感器，7-流量显示器，8-数据传输线，9-充气气囊，10-充气管道，11-气泵，12-封闭气囊，13-玻璃钢穿孔器，1301-驱动端。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

实施例一

本实施例涉及一种探孔涌水量分段测量装置，其包括具有驱动端的驱动部，在外力的驱使下该驱动端具有于所述探孔内探入和探出，还包括涌水流出部和分隔部，其中涌水流出部因固连于驱动端上而具有与所述驱动端的随动以定位于所述探孔内，并形成有具有进水口和出水口的涌水通道，在所述涌水通道内设置有对流经所述涌水通道的水流量进行检测的检测部，而分隔部固连于所述进水口和所述出水口之间的所述涌水流出部的周侧，并具有与所述探孔内壁相脱离的收拢状，在动力装置的驱使下，所述分隔部因具有沿所述探孔径向的膨胀而构成所述探孔内壁和所述涌水流出部间的密封连接。

本探孔涌水量分段测量装置，通过将涌水流出部置于探孔内，以使得探孔内的涌水经由涌水通道而流出，进而通过对涌水通道内的涌水流量进行检测而实现对涌水量的测量。

基于如上的设计思想，本实施例的探孔涌水量分段测量装置一种示例性结构可如图1所示，本实施例中涌水流出部为一端与所述驱动端固连的涌水管道1，该涌水管道1整体为圆柱体结构，上述的涌水通道2形成于所述涌水管道1的内部，并与涌水通道2共中心线设置，而进水口201和出水口202分别设于所述涌水管道2的两端处，且进水口201位于涌水管道2远离驱动部的的一端上，而出水口202位于涌水管道2靠近驱动部的一端上。

为了防止探孔内的杂质进入到涌水通道2内而对检测部造成影响，本实施例中可在涌水通道2内部设置图中未视出的过滤网，且为了便于对过滤网进行清洗，本实施例中可将过滤网设于进水口201处。为了便于涌水通道2与上述的驱动端相连接，本实施例中在涌水通道2靠近出水口202一端的外周面上设置有连接部，该连接部包括固连套装于涌水通道2上的第一连接板3，以及与驱动端固连的第二连接板4，且第一连接板3和第二连接板4通过多个连接筋条5形成固连，并保证装配后的第二连接板4与涌水管道2的出水口202一端呈间距设置，以防止对第二连接板4对检测部的安装造成干涉。

本实施例中检测部可为与出水口202相连通的流量传感器6，涌水流经流量传感器6后从探孔内排出，为了便于地面人员可实时的得知涌水量数据，本实施例中检测部还包括位于地面上并与流量传感器6电连接的流量显示器7，本实施例中流量传感器6通过对涌水量进行检测后，将流量信号转换为电信号，通过数据传输线8传输到流量显示器7上，本实施例中流量传感器6、数量传输线8以及流量显示器7均为现有结构，在此不再赘述。

本实施例中分隔部包括套装于涌水管道1外周面上的充气气囊9，该充气气囊9可由橡胶制成，并可通过胶粘的方式固连于涌水管道2上，如图4至图6所示，该充气气囊沿涌水管道1长度方向、充气气囊9呈螺旋状布置，通过将充气气囊9螺旋状设置一方面可提高密封效果，一方面也可减少橡胶材质的使用量，当然，如图1和图2所示，本实施例中充气气囊9也可不必呈螺旋状布置，而呈环状的套装于涌水管道1外周面上。

本实施例中动力装置包括一端与充气气囊9上设置的充气口连通的充气管道10，以及与充气管道10另一端连通的气泵11，在使用时可通过气泵11对充气气囊9进行充气以使得充气气囊9膨胀而密封填充于探孔内壁和涌水管道2外壁之间，此时位于分隔部和探孔底壁之间的涌水只能通过涌水通道2流出，只需对涌水通道2内的涌水量进行检测即可。

当涌水流出部需要改变在探孔内的位置时，则需要对充气气囊9进行排气处理，本实施例中充气气囊9排气过程可通过气泵11直接吸气实现，也可在充气管道10上设置图中未示出的排气阀，通过人工打开排气阀也可实现排气过程。

本实施例中分隔部还包括套装于充气气囊9外周面上的摩擦保护件，因充气气囊9的膨胀，该摩擦保护件密封连接于探孔内壁和所述充气气囊9间，并构成对充气气囊9的束紧，本实施例中通过设置摩擦保护件从而可对充气气囊9沿探孔的滑动形成保护，避免充气气囊9损坏而影响使用，同时使得摩擦保护件对膨胀状态下的充气气囊9形成束紧，也可提高充气气囊9的放气速度，以使得摩擦保护件与探孔内壁瞬间脱离，防止分隔部在移动时与探孔内壁卡置。

上述的结构中，所述的摩擦保护件包括固连于所述充气气囊9上的封闭气囊12，并包裹于所述充气气囊9外周面上，在充气气囊9膨胀时带动封闭气囊12沿探孔径向移动，而使得封闭气囊12与探孔形成抵接配合，即充气气囊9膨胀后通过封闭气囊12与探孔内壁形成密封连接。本实施例中封闭气囊12也可沿涌水管道1长度方向而呈螺旋状布置，在与充气气囊9进行连接时，可直接将封闭气囊12的一侧面并随形于充气气囊9的延伸方向而粘接于充气气囊9的外表面上即可(如图3所示)，以使得封闭气囊12具有与充气气囊9相适配设置的螺旋状。当然，本实施例中封闭气囊12也可不必设置呈螺旋状，而可呈环形的柱体结构(如图5和图6所示)。

由上述的描述可知，充气气囊9和封闭气囊12均可为螺旋状或者环状的圆柱体结构，优选充气气囊9和封闭气囊13均为螺旋状的结构，通过将充气气囊9和封闭气囊12均设置呈螺旋结构，一方面可进一步提高密封性，另一方面也可有利于分隔部在探孔内的探进和探出运动。

本实施例中驱动部可为玻璃钢穿孔器13，在现场施工时玻璃钢穿孔器缠绕在引轮架上，此时玻璃刚穿孔器的自由端即为上述的驱动端1301，在涌水流出部需要改变在探孔内的位置时，通过推拉玻璃刚穿孔器13即可实现。当然，本实施例中驱动部除了可为玻璃刚穿孔器13外，也可采用其它结构，如拉伸强度大、弯曲性能强并可在狭小的管道中自由穿梭的构件即可。同时，为了便于确定涌水管道1在探孔的深度，本实施例中还可沿玻璃刚穿孔器13外周面上设置刻度。

此外，本实施例中驱动部还可为一体成型设置的推杆，该推杆可由不锈钢制成，此时上述的驱动端形成于推杆的一端，在使用时可将驱动端置于探孔内，并通过对驱动部施加轴向作用力以使得驱动部沿探孔长度方向移动即可实现驱动端于探孔内的不同位置。当然，为了保证推杆运动的稳定性，本实施例中可在探孔外部设置对推杆构成运动导向的导向机构，该导向机构包括支架，以及形成固连于所述支架上的导向套，于所述导向套的内部形成有与推杆外径相适配设置的导向孔，在使用时可将推杆由导向孔穿出即可。

上述的结构中，驱动部除了可手动驱动滑动外，还可由驱动装置驱动，如该驱动装置可为旋转电机，在使用时可在驱动部的外周面上设置齿排，而在旋转电机的动力输出轴上套设可与所述齿排构成啮合传动的齿轮，通过齿排和齿轮以将旋转电机的旋转运动转化为驱动部的直线运动。

实施例二

本实施例涉及一种探孔涌水量分段测量方法，基于实施例一所述的探孔涌水量分段测量装置，该方法包括以下步骤：

步骤a)，根据所需测量段，由探孔的孔口至孔底间依次选取两个测量点，并分别记为sn和sn+1，即sn位置位于sn+1位于外侧；

步骤b)，手持驱动部由孔口探入探孔内并将涌水流出部定位于sn测量点处，启动动力装置驱动分隔部膨胀而密封连接于探孔内壁和所述涌水流出部间，读取流量显示器的涌水量数据，并记为qn；

步骤c)，关闭驱动装置以使得分隔部呈收拢状，手持驱动部继续探入以将涌水流出部定位于sn+1测量点处，再次启动动力装置并读取流量显示器的涌水量数据，并记为qn+1；

步骤d)，计算所需测量段的涌水量q，计算公式为q＝qn-qn+1(由于sn位于sn+1的外侧，因此qn数值大于qn+1)。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。