[发明专利]一种隧道衬砌裂缝深度测量方法及测量装置

说明书

技术领域

本发明属于隧道技术领域，尤其涉及一种隧道衬砌裂缝深度测量方法及其测量装置。

背景技术

现在隧道中关于裂缝深度的量测方法比较少，一般多使用比较精密的仪器，而且测量效果不是很理想，仪器设备较昂贵，尤其是在不需要对裂缝进行精密测量的时候，采用精密仪器性价比低。

现在市场上有裂缝监测仪大多是对裂缝宽度和数量的检测，对隧道裂缝深度的检测仪器较少。现有的仪器有“GTJ-FSY裂缝深度测试仪”“混凝土多功能无损测试仪”，“ZBL-F610裂缝测深仪”等，以上这些仪器的原理都是采用超声法检测混凝土缺陷技术。然而超声法本身就有很多的影响因素，包括：

1、耦合状态的影响：(1)测面平整(2)耦合剂厚度均一(3)无泥沙粘附。这些因素都是很难避免的，因此测试的结果往往会受到影响。

2、钢材的影响：换能器要求离开钢筋一定的距离或者成一定的角度。这一点由于隧道的支护结构中都要加很多的钢结构，因此在实际应用中会很不方便，影响结果。

3、水的影响：要求测试对象处于干燥状态，裂缝内不能有水。这一点在地下洞室结构中，有时是很难保证的。

除了以上原因外，仪器的成本高也是其缺点之一，对于隧道裂缝进行初略评估以及实时监控裂缝动态，过高的仪器成本从经济的角度考虑显然是不利的。

发明内容

针对现有技术中的缺陷和不足，本发明提供了一种隧道衬砌裂缝深度测量方法及测量装置，本方法使用简单，操作方便，适合对隧道裂缝进行初略评估以及实时监控裂缝动态，方便实用，安全可靠，成本低廉。

一种隧道衬砌裂缝深度测量方法，包括根据恒定水压的水流渗入不同深度裂缝导致水流量发生变化的原理，将通有恒压水流的测量管放置在待测隧道衬砌裂缝处，得到测量管中水流渗入隧道衬砌裂缝时的测量管监测流量，根据测量管监测流量、恒压下测量管流量和测量管横截面面积通过线性插入法原理计算得到隧道衬砌裂缝横截面面积；然后根据隧道衬砌裂缝宽度和计算得到的隧道衬砌裂缝横截面面积利用三角形几何关系计算得到隧道衬砌裂缝径向深度。

具体的，所述的隧道衬砌裂缝径向深度的计算公式为：

公式(1)中，H为隧道衬砌裂缝径向深度，A_x为隧道衬砌裂缝横截面面积，D为隧道衬砌裂缝宽度，A_p为测量管横面面积，Q_max为恒压下测量管流量，Q_x为测量管监测流量。

一种实施所述的隧道衬砌裂缝深度测量方法的装置，包括依次连通的调压构件、连通构件和定位构件，定位构件放置在待测定的衬砌裂缝处，水流通过调压构件和连通构件流入定位构件内，定位构件与隧道衬砌组成腔体结构仅使水流渗入裂缝中产生流量变化，通过测定连通构件的单位时间水流量计算得到裂缝径向深度。

具体的，所述的调压构件包括调压水箱，在调压水箱的顶端设置进水口和出水口，调压水箱的底端与连通构件连通。

更具体的，所述的连通构件为输水管。

进一步的，所述的定位构件为测量槽，测量槽包括一个U形的平面板及在U形平面板边缘上固设的由上到下渐宽的边框组成的槽体，所述的连通构件穿过U形平面板与测量槽连通；

测量槽的高度等于或大于调压构件的高度。

更进一步的，在所述测量槽与隧道衬砌接触的边缘上设置软质的密封面，且密封面下设置多个弹簧。

另外，还包括水箱、出水管和进水管，调压水箱的进水口与进水管和水箱连通，调压水箱的出水口与出水管和水箱连通。

且，还包括固定锥，固定锥安装在水箱的下方进行装置的固定；固定锥包括依次套接的一级管、二级管、三级管和锥管。

与现有技术相比，本发明的优点为：

(1)本发明根据水在等高条件下势能相等，可以得到等值的压强作用，在压强的作用下水会沿着裂缝流出，不同的裂缝深度，会导致水流的速度不同，在没有裂缝的时候水流的速度是零，在裂缝超出测量范围时，流速达到最大的原理进行裂缝深度的测量，能够有效地克服现有的技术缺陷，应用范围更广，成本低廉，技术实现简单；

(2)本发明的装置通过调压水箱与水表的配合实现隧道裂缝的测量，各个部件的功能为调压水箱用来控制水压，使作用在裂缝上面的水流水压保持一致，水表的作用是记录水流量，根据单位时间的水流量即可以换算出裂缝深度，能够得到一个较稳定测量结果，满足需要的测量精度，同时仪器制作和操作都很方便，又经济环保；