本發(fā)明涉及隧道及地下工程測(cè)量裝置相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，具體的說(shuō)，是涉及一種隧道散狀涌水量實(shí)時(shí)自動(dòng)測(cè)量裝置及其使用方法。

背景技術(shù)：

隨著我國(guó)交通運(yùn)輸業(yè)的快速發(fā)展和西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施以及“一帶一路”建設(shè)的不斷推進(jìn)，隧道建設(shè)已經(jīng)進(jìn)入了空前的繁榮發(fā)展時(shí)期。目前，我國(guó)已經(jīng)是世界隧道和地下工程最多、發(fā)展最快、水文地質(zhì)及結(jié)構(gòu)形式最復(fù)雜的國(guó)家。突涌水是隧道建設(shè)中常見(jiàn)的問(wèn)題之一，往往會(huì)造成施工困難，工程延期，甚至造成了重大的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損。如何高效準(zhǔn)確的測(cè)量隧道涌水量對(duì)隧道地下水處治至關(guān)重要。

地下水通過(guò)圍巖裂隙網(wǎng)絡(luò)流入隧道內(nèi)部，按照其突涌水形式可分為：大規(guī)模的突涌水，沿巖溶裂隙管道的柱狀突涌水，還有出水量相對(duì)較小、分散且均勻分布的散狀突涌水。對(duì)于散狀突涌水，其涌水點(diǎn)較分布較，且涌水量會(huì)隨地表降雨、隧道爆破開(kāi)挖等隨時(shí)變化，目前現(xiàn)有技術(shù)中，國(guó)內(nèi)尚無(wú)有效的精確、實(shí)時(shí)、自動(dòng)化測(cè)量?jī)x器，測(cè)量人員多采用經(jīng)驗(yàn)法或者非專(zhuān)業(yè)儀器進(jìn)行估算，測(cè)量結(jié)果誤差大，對(duì)工程指導(dǎo)性差。

因此，迫切需要設(shè)計(jì)一種針對(duì)隧道散狀涌水量的高效實(shí)時(shí)自動(dòng)測(cè)量裝置，提高監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，減少長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)的工作量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種隧道散狀涌水量實(shí)時(shí)自動(dòng)測(cè)量裝置及其使用方法。本裝置可實(shí)現(xiàn)對(duì)散狀涌水量進(jìn)行實(shí)時(shí)自動(dòng)測(cè)量，提高測(cè)量精度，降低人工工作量。

為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種隧道散狀涌水量實(shí)時(shí)自動(dòng)測(cè)量裝置，包括一級(jí)匯水裝置，儲(chǔ)水容器，磁鐵排水閥門(mén)，控制單元；

所述一級(jí)匯水裝置，用于匯集一定面積范圍內(nèi)隧道涌水，為喇叭狀薄壁裝置，上部開(kāi)口直徑大于下部開(kāi)口直徑，下部開(kāi)口直徑小于所述儲(chǔ)水容器開(kāi)口直徑，以便將一級(jí)匯水裝置安置在儲(chǔ)水容器上；

所述儲(chǔ)水容器，為圓筒狀結(jié)構(gòu)，用于儲(chǔ)存匯水裝置匯集的水量，在圓筒狀結(jié)構(gòu)底部裝有用于檢測(cè)水壓力的壓力傳感器，側(cè)部含有磁鐵排水閥門(mén)；

所述磁鐵排水閥門(mén)，用于排除儲(chǔ)水容器內(nèi)的水量，其上面設(shè)置第一磁鐵，磁鐵排水閥門(mén)在磁力作用下沿著儲(chǔ)水容器的側(cè)壁上下移動(dòng)；

所述的控制單元，其輸入端與所述的壓力傳感器相連，其輸出端連接電流系統(tǒng)，所述的電流系統(tǒng)控制與第一磁鐵相對(duì)的第二磁鐵的極性。

當(dāng)壓力傳感器所測(cè)壓力達(dá)到設(shè)置的閾值1時(shí)，控制單元將改變電流系統(tǒng)的電流方向，改變基座內(nèi)部磁鐵的正負(fù)極，根據(jù)同性磁極相斥原理，推動(dòng)排水裝置磁鐵帶動(dòng)閥門(mén)沿滑動(dòng)槽向上滑動(dòng)，所述儲(chǔ)水容器內(nèi)水從閥門(mén)排出；當(dāng)水排完后，壓力降低到設(shè)置的閾值2時(shí)，控制單元將電流恢復(fù)原來(lái)方向，磁鐵正負(fù)極恢復(fù)，將排水閥門(mén)吸下來(lái)，進(jìn)行重新儲(chǔ)水。

進(jìn)一步的，所述的控制單元放置在一個(gè)基座內(nèi)，所述的基座內(nèi)為中空結(jié)構(gòu)，內(nèi)部存放有控制單元、電流系統(tǒng)、第二磁鐵、存儲(chǔ)單元。

進(jìn)一步的，所述的控制單元還與一個(gè)led顯示屏相連，所述的led顯示屏安裝在基座側(cè)壁上。

進(jìn)一步的，所述壓力傳感器，固定在圓筒狀儲(chǔ)水容器底部，用于測(cè)量?jī)?chǔ)水容器內(nèi)部水壓力，并通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與基座內(nèi)部控制單元相連。

進(jìn)一步的，所述控制單元將壓力傳感器通過(guò)測(cè)量壓力轉(zhuǎn)為水的高度，乘以圓筒狀儲(chǔ)水容器底面積獲得儲(chǔ)水容器內(nèi)體積，即在特定時(shí)間內(nèi)，所測(cè)匯水面積的涌水量。控制單元與存儲(chǔ)單元相連，將數(shù)據(jù)傳遞給存儲(chǔ)單元。

進(jìn)一步的，所述電流系統(tǒng)與基座內(nèi)磁鐵相連，通過(guò)改變電流的方向來(lái)改變基座內(nèi)磁鐵的磁極。

進(jìn)一步的，所述存儲(chǔ)單元，用于記錄每個(gè)循環(huán)從儲(chǔ)水開(kāi)始到排水結(jié)束所經(jīng)歷的時(shí)間和儲(chǔ)水容器內(nèi)的水量。所述存儲(chǔ)單元與led時(shí)間和流量顯示裝置。

進(jìn)一步的，所述led顯示屏，用于實(shí)時(shí)顯示所測(cè)范圍內(nèi)隧道的涌水量及測(cè)量時(shí)間。

進(jìn)一步的，所述一級(jí)匯水裝置，為喇叭狀薄壁裝置，上部開(kāi)口直徑大于下部開(kāi)口直徑，下部開(kāi)口直徑小于所述儲(chǔ)水容器開(kāi)口直徑，以便將一級(jí)匯水裝置安置在儲(chǔ)水容器上。

進(jìn)一步的，所述的隧道散狀涌水量實(shí)時(shí)自動(dòng)測(cè)量裝置還包括一個(gè)二級(jí)匯水裝置，其與所述一級(jí)匯水裝置聯(lián)合使用，用于擴(kuò)大匯水面積，其形狀與所述一級(jí)積水裝置形狀相同，其上、下端開(kāi)口直徑均較所述一級(jí)匯水裝置上下端直徑大，且所述二級(jí)匯水裝置下端開(kāi)口直徑比所述一級(jí)匯水裝置上端小，便于安置在所述一級(jí)匯水裝置上部。

進(jìn)一步的，所述磁鐵排水閥門(mén)，用于排除儲(chǔ)水容器內(nèi)的水量，其上部為具有一定強(qiáng)度的薄片狀結(jié)構(gòu)，下部與磁鐵相連。底部磁鐵與基座內(nèi)磁鐵通過(guò)同極相斥，異極相吸原理，沿排水閥門(mén)兩側(cè)儲(chǔ)水容器上的滑動(dòng)槽上下滑動(dòng)，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)水容器的自動(dòng)儲(chǔ)水、排水功能。

在提供上述結(jié)構(gòu)方案的同時(shí)，本發(fā)明還提供了一種隧道散狀涌水量實(shí)時(shí)自動(dòng)測(cè)量裝置的使用方法，主要步驟如下：

a、對(duì)擬測(cè)量隧道涌水量區(qū)域下方進(jìn)行處理，保持地面水平；

b、將一級(jí)匯水裝置置于儲(chǔ)水容器上方，根據(jù)工程測(cè)量范圍確定是否使用二級(jí)匯水裝置；

c、將裝置置于處理后的位置后進(jìn)行測(cè)量；

d、當(dāng)壓力傳感器所測(cè)壓力達(dá)到設(shè)置的閾值1時(shí)，控制單元將改變電流系統(tǒng)的電流方向，改變基座內(nèi)部磁鐵的正負(fù)極，根據(jù)同性磁極相斥原理，推動(dòng)排水裝置磁鐵帶動(dòng)閥門(mén)沿滑動(dòng)槽向上滑動(dòng)，所述儲(chǔ)水容器內(nèi)水從閥門(mén)排出；當(dāng)水排完后，壓力降低到設(shè)置的閾值2時(shí)，控制單元將電流恢復(fù)原來(lái)方向，磁鐵正負(fù)極恢復(fù)，將排水閥門(mén)吸下來(lái)，進(jìn)行重新儲(chǔ)水；控制單元將壓力傳感器通過(guò)測(cè)量壓力轉(zhuǎn)為水的高度，乘以圓筒狀儲(chǔ)水容器底面積獲得儲(chǔ)水容器內(nèi)體積，即在特定時(shí)間內(nèi)，所測(cè)匯水面積的涌水量；控制單元與存儲(chǔ)單元相連，將數(shù)據(jù)傳遞給存儲(chǔ)單元。

進(jìn)一步的，可人工記錄led顯示屏上的實(shí)時(shí)顯示的時(shí)間和涌水量，也可在測(cè)量結(jié)束后取出存儲(chǔ)單元將數(shù)據(jù)提取出來(lái)。

本發(fā)明的有益效果是：

(1)實(shí)現(xiàn)了隧道及地下工程中散狀涌水量的精密、自動(dòng)化、實(shí)時(shí)測(cè)量，采用壓力傳感器，提高了測(cè)量的精度。

(2)該裝置可進(jìn)行涌水的自動(dòng)采集和排放，實(shí)現(xiàn)不同時(shí)刻隧道涌水量的連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)，具有高度的自動(dòng)化。

(3)采用存儲(chǔ)單元，可以實(shí)時(shí)存儲(chǔ)所需數(shù)據(jù)，無(wú)需人工長(zhǎng)期測(cè)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。

(4)通過(guò)傳感裝置及l(fā)ed顯示屏實(shí)現(xiàn)了可隨時(shí)查看隧道涌水量。

(5)該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，體積小，便于攜帶和運(yùn)輸

(6)該裝置可用于隧道及地下工程涌水量測(cè)量，也適用地表降雨量測(cè)量，應(yīng)用范圍廣。

附圖說(shuō)明

構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說(shuō)明書(shū)附圖用來(lái)提供對(duì)本申請(qǐng)的進(jìn)一步理解，本申請(qǐng)的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本申請(qǐng)，并不構(gòu)成對(duì)本申請(qǐng)的不當(dāng)限定。

圖1是本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明中一級(jí)匯水裝置和二級(jí)匯水裝置連接示意圖；

圖3是本發(fā)明中裝置底部連接詳圖；

圖4是本發(fā)明中自動(dòng)化涌水量測(cè)量的原理流程圖；

其中：1、一級(jí)匯水裝置，2、二級(jí)匯水裝置，3、匯水裝置重疊，4、儲(chǔ)水容器，5、壓力傳感器，6、基座，7、控制單元，8、滑動(dòng)槽，9、磁鐵排水閥門(mén)，10、磁鐵1，11、磁鐵2，12、led顯示屏，13、存儲(chǔ)單元，14、電流系統(tǒng)。

具體實(shí)施方式

應(yīng)該指出，以下詳細(xì)說(shuō)明都是例示性的，旨在對(duì)本申請(qǐng)?zhí)峁┻M(jìn)一步的說(shuō)明。除非另有指明，本文使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)具有與本申請(qǐng)所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。

需要注意的是，這里所使用的術(shù)語(yǔ)僅是為了描述具體實(shí)施方式，而非意圖限制根據(jù)本申請(qǐng)的示例性實(shí)施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式，此外，還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說(shuō)明書(shū)中使用術(shù)語(yǔ)“包含”和/或“包括”時(shí)，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

正如背景技術(shù)所介紹的，現(xiàn)有技術(shù)中國(guó)內(nèi)尚無(wú)有效的精確、實(shí)時(shí)、自動(dòng)化測(cè)量?jī)x器，測(cè)量人員多采用經(jīng)驗(yàn)法或者非專(zhuān)業(yè)儀器進(jìn)行估算，測(cè)量結(jié)果誤差大，對(duì)工程指導(dǎo)性差。因此，迫切需要設(shè)計(jì)一種針對(duì)隧道散狀涌水量的高效實(shí)時(shí)自動(dòng)測(cè)量裝置，提高監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，減少長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)的工作量。

下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

實(shí)施例：一種隧道散狀涌水量實(shí)時(shí)自動(dòng)測(cè)量裝置，其結(jié)構(gòu)如圖1、圖2和圖3所示，包括：一級(jí)匯水裝置1，二級(jí)匯水裝置2，儲(chǔ)水容器4，磁鐵排水閥門(mén)9，壓力傳感器5，控制單元7，電流系統(tǒng)14，存儲(chǔ)單元13和led顯示屏12。

所述一級(jí)匯水裝置1，用于匯集一定面積范圍內(nèi)隧道涌水，為喇叭狀薄壁裝置，上部開(kāi)口直徑大于下部開(kāi)口直徑，下部開(kāi)口直徑小于所述儲(chǔ)水容器4開(kāi)口直徑，以便將一級(jí)匯水裝置1安置在儲(chǔ)水容器4上。

所述二級(jí)儲(chǔ)水容器2，與所述一級(jí)匯水裝置1聯(lián)合使用，用于擴(kuò)大匯水面積，其形狀與所述一級(jí)積水裝置1形狀相同，其上、下端開(kāi)口直徑均較所述一級(jí)匯水裝置1上下端直徑大，且所述二級(jí)匯水裝置2下端開(kāi)口直徑比所述一級(jí)匯水裝置1上端小，便于安置在所述一級(jí)匯水裝置1上部。

這里所述的二級(jí)儲(chǔ)水容器2是根據(jù)需要可以設(shè)置，也可以不設(shè)置。

所述儲(chǔ)水容器4為圓筒狀，用于儲(chǔ)存匯水裝置匯集的水量，其底部裝有壓力傳感器5，下方為基座6，側(cè)部含有磁鐵排水閥門(mén)9。

所述磁鐵排水閥門(mén)9，用于排除儲(chǔ)水容器4內(nèi)的水量，其上部為具有一定強(qiáng)度的薄片狀結(jié)構(gòu)，下部與磁鐵10相連。底部磁鐵10與基座6內(nèi)磁鐵11通過(guò)同極相斥，異極相吸原理，沿排水閥門(mén)兩側(cè)儲(chǔ)水容器4上的滑動(dòng)槽8上下滑動(dòng)，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)水容器4的自動(dòng)儲(chǔ)水、排水功能。

所述基座6內(nèi)為中空結(jié)構(gòu)，內(nèi)部存放有控制單元7、電流系統(tǒng)14、磁鐵11、存儲(chǔ)單13元，在側(cè)壁有l(wèi)ed顯示屏12。

所述壓力傳感器5，固定在圓筒狀儲(chǔ)水容器4底部，用于測(cè)量?jī)?chǔ)水容器4內(nèi)部水壓力，并通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與基座6內(nèi)部控制單元7相連。

所述控制單元7，通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與所述電流系統(tǒng)14相連，當(dāng)壓力傳感器5所測(cè)壓力達(dá)到設(shè)置的閾值1時(shí)，控制單元7將改變電流系統(tǒng)14的電流方向，改變基座6內(nèi)部磁鐵11的正負(fù)極，根據(jù)同性磁極相斥原理，推動(dòng)排水裝置磁鐵10帶動(dòng)閥門(mén)9沿滑動(dòng)槽向上滑動(dòng)，所述儲(chǔ)水容器4內(nèi)水從閥門(mén)9排出；當(dāng)水排完后，壓力降低到設(shè)置的閾值2時(shí)，控制單元7將電流恢復(fù)原來(lái)方向，磁鐵正負(fù)極恢復(fù)，將排水閥門(mén)9吸下來(lái)，進(jìn)行重新儲(chǔ)水?？刂茊卧?將壓力傳感器5通過(guò)測(cè)量壓力轉(zhuǎn)為水的高度，乘以圓筒狀儲(chǔ)水容器4底面積獲得儲(chǔ)水容器內(nèi)體積，即在特定時(shí)間內(nèi)，所測(cè)匯水面積的涌水量?？刂茊卧?與存儲(chǔ)單元13相連，將數(shù)據(jù)傳遞給存儲(chǔ)單元13。

所述電流系統(tǒng)14與基座6內(nèi)磁鐵11相連，通過(guò)改變電流的方向來(lái)改變基座6內(nèi)磁鐵11的磁極。

所述存儲(chǔ)單元13，用于記錄每個(gè)循環(huán)從儲(chǔ)水開(kāi)始到排水結(jié)束所經(jīng)歷的時(shí)間和儲(chǔ)水容器4內(nèi)的水量。所述存儲(chǔ)單元13與led顯示屏12相連。

所述led顯示屏12，用于實(shí)時(shí)顯示所測(cè)范圍內(nèi)隧道的涌水量及測(cè)量時(shí)間。

如圖所示，在提供上述結(jié)構(gòu)方案的同時(shí)，本發(fā)明還提供了一種隧道散狀涌水量實(shí)時(shí)自動(dòng)測(cè)量裝置的使用方法，主要步驟如下：

a、對(duì)擬測(cè)量隧道涌水量區(qū)域下方進(jìn)行處理，保持地面水平；

b、將一級(jí)匯水裝置1置于儲(chǔ)水容器上方，根據(jù)工程測(cè)量范圍確定是否使用二級(jí)匯水裝置2；

c、將裝置置于處理后的位置進(jìn)行測(cè)量；

d、可人工記錄led顯示屏12上的實(shí)時(shí)顯示的時(shí)間和涌水量，也可在測(cè)量結(jié)束后取出存儲(chǔ)單元13將數(shù)據(jù)提取出來(lái)。

從以上的描述中，可以看出，本申請(qǐng)上述的實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了如下技術(shù)效果：

(1)實(shí)現(xiàn)了隧道及地下工程中散狀涌水量的精密、自動(dòng)化、實(shí)時(shí)測(cè)量，采用壓力傳感器，提高了測(cè)量的精度。

(2)該裝置可進(jìn)行涌水的自動(dòng)采集和排放，實(shí)現(xiàn)不同時(shí)刻隧道涌水量的連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)，具有高度的自動(dòng)化。

(3)采用存儲(chǔ)單元，可以實(shí)時(shí)存儲(chǔ)所需數(shù)據(jù)，無(wú)需人工長(zhǎng)期測(cè)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。

(4)通過(guò)傳感裝置及l(fā)ed顯示屏實(shí)現(xiàn)了可隨時(shí)查看隧道涌水量。

(5)該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，體積小，便于攜帶和運(yùn)輸

(6)該裝置可用于隧道及地下工程涌水量測(cè)量，也適用地表降雨量測(cè)量，應(yīng)用范圍廣。

上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以?xún)?nèi)。