土质隧道围岩含水率监测装置的制作方法

本实用新型属于黄土隧道修建技术领域，涉及一种含水率监测装置，特别是一种用于土质隧道围岩含水率变化特征的监测装置。该监测装置还可用于路基、土质边坡含水率变化特征的自动分析与监测。

背景技术：

高速铁路经过黄土塬时受地形所限及站位控制，线路需以隧道的形式上塬、下塬通过。黄土塬的地表面平坦开阔，呈中间高四周低的形式分布，塬边高差大，沟谷林立，支离破碎，不良地质发育。雨雪降水主要是黄土塬的地下水补给来源，雨水通过上覆中更新统黄土层下渗至下伏黏粒含量高的古土壤层与钙质结核层，并积聚于该层土体上部，从塬中心向塬边四周渗透和迁移。

当隧道穿越黄土塬区，并难以避免地穿越软塑黄土夹层带、古土壤层、高含水率黄土层、红黏土膨胀地层以及长段落不同岩性接触带时，将改变原有地层含水及地下水流特征，往往造成隧道施工中、施工后的围岩特征发生变化，导致不同程度的基底底鼓变形、衬砌渗漏水、甚至出现围岩变形侵限等严重情况，极大的增加了隧道支护结构的拆换难度，也加大了隧道后期运营风险。

因此，黄土塬区隧道修建中非常重视围岩含水率及地下水位的变化监测与评价，目前常用的方法有：1）隧道开挖中，在新鲜掌子面取样并进行含水率试验；2）在隧道正线及两侧打地下水位变化监测井，并实时记录施工前后地下水位变化情况；3）记录并分析施工期隧道开挖涌水量变化情况；4）严密测量及监控隧道的不均匀变形及拱架应力应变。

以上含水率变化监测及评价方法存在着不连续的缺点。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种土质隧道围岩含水率变化特征的监测装置，解决了现有技术中存在的问题。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种土质隧道围岩含水率监测装置，包括桶形的保护管，保护管内设有水分传感器，水分传感器与多根水分传感器探针的一端固接，该多根水分传感器探针的另一端均穿过保护管的底板伸出保护管外；水分传感器与引线的一端固接，引线的另一端伸出保护管外；保护管内填充有填充体，保护管的开口端设有保护管盖。

本实用新型围岩含水率监测装置是从隧道高速铁路隧道修建的高标准要求出发，围绕围岩含水率实际监测需求而研制的。可随隧道的开挖埋设于围岩中，隧道围岩含水率监测装置的信号线则传过衬砌引出至洞室内以方便采集数据。该监测装置可用于连续监测隧道施工中、施工后及运营期的围岩含水率状态。

附图说明

图1是本实用新型围岩含水率监测装置的示意图。

图中：1.水分传感器探针，2.水分传感器，3.引线，4.引线保护套管，5.保护管，6.填充体，7.保护管盖。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

如图1所示，本实用新型围岩含水率监测装置，包括桶形的保护管5，保护管5内设有水分传感器2，水分传感器2与多根水分传感器探针1的一端固接，该多根水分传感器探针1的另一端均穿过保护管5的底板伸出保护管5外；保护管5的侧壁上安装有引线保护套管4，引线保护套管4的一端伸入保护管5内，引线保护套管4的另一端位于保护管5外；水分传感器2与引线3的一端固接，引线3的另一端穿过引线保护套管4伸出保护管5外；保护管5内填充有填充体6，保护管5的开口端设有保护管盖7。

水分传感器探针1为金属材质，具有一定的刚度及防腐性，为围岩含水率的直接感应部件。

引线3为数据传输部件，具有防腐性和延展性。

引线保护套管4采用具有柔软性、防腐性和延展性的材料制成，起到保护引线3的作用。

本实用新型围岩含水率监测装置的使用：在隧道掌子面开挖后且在一衬施做前，将该围岩含水率监测装置安装于隧道围岩中，即在围岩上钻孔后，将该含水率监测装置放入该预成孔中，将水分传感器探针1插入围岩土体中，将引线3固定于隧道围岩上并与拱架相平行，在一衬和二衬施做中分别将引线3引至洞室内部，与数据终端相连接。之后，采用专用仪器检查该监测装置功能的正常工作性，并采集初始数据。

水分传感器探针1感应几根水分传感器探针1之间围岩土体的含水率，产生相应的介电常数，并将该介电常数传输给水分传感器2，水分传感器2采集水分传感器探针1传输的介电常数，并将接收到的介电常数换算成围岩含水率，换算成围岩含水率通过引线3从隧道一衬、二衬引出至洞室内，传输给数据终端。该隧道围岩含水率监测装置可用于连续监测隧道施工中、施工后及运营期的围岩含水率状态，具有实用性强、安全可靠等特点。

填充体6采用柔性的沥青麻丝或碳纤维丝等，起到保护水分传感器2在施工中不被脱落、松动，及不被喷射混凝土固化等作用。

保护管5为硬质塑料套管，起到保护水分传感器2不被脱落、松动等作用。

保护管盖7的端部外壁上粘贴有反光保护膜，起到施工中警示而不被施工破坏，保证混凝土不能喷射进入保护管5内部而固化各部件。