[发明专利]针对封闭充水溶洞的体积测量系统及方法

说明书

本发明公开了一种针对封闭充水溶洞的体积测量系统及方法，包括集水装置、浓度测试仪和控制系统，控制系统通过连接件与集水装置相连，集水装置为一个顶部封闭，底部敞口的容器，集水装置的顶部为一个活塞，活塞连接一个推进杆，所述的推进杆由控制系统控制其伸长或者缩短，实现活塞的前进或者后退；在集水装置内壁铰接一个可开合的放置台，放置台与所述的活塞相连，所述的活塞升高时，放置台向上运动，活塞降低时，放置台向下运动；放置台上用于放置化学物质；所述的浓度测试仪与集水装置的下部连通，用于检测溶液的浓度。

技术领域

本发明涉及地下工程中溶洞体积测量技术领域，具体说是针对封闭充水溶洞的体积测量系统级方法。

背景技术

近年来，隧道工程及地铁建设在如火如荼的进行，一些工程上的难题也相继出现，例如隧道开挖前方经过岩溶发育区、地铁下方穿过岩溶发育区等。现阶段，我们通过地球物理方法来探测溶洞的位置已不再困难，也取得了丰硕的成果。但是，只知道溶洞在什么位置是不够的，获得溶洞的体积也是关键。针对这种地质情况，工程上一般都是用充填材料(如混凝土)来充填处理，只有准确知道溶洞体积，才能制定相应的工程处理措施，更顺利通过岩溶发育区，为工程建设保驾护航。在实际施工过程中，施工单位不知道确切的溶洞体积，也就不能明确制定相应的实施方案，这种未知性，造成了人力物力的消耗、增加了成本，甚至造成工序的错乱以及工期的延误。这更说明，与溶洞体积相关的数据对工程施工异常关键，能为工程提供重要的参考。目前，测量体积的方法有很多种，如借助三维激光扫描获取溶洞内部点云信息来建立溶洞立体模型，通过计算模型的体积来获取溶洞体积大小的方法，但激光在水中的穿透力不强，衰减较快，光束还没到达洞壁即完全衰减。采用声呐来测量体积的成本又太高。如何发明一种快速获取溶洞体积的方法已经成为急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的主要是解决上述提出的一些工程应用难题，提供针对封闭充水溶洞的体积测量系统及方法。

为了达成上述目的，本发明采用如下技术方案：

针对封闭充水溶洞的体积测量系统，包括集水装置、浓度测试仪和控制系统，所述的控制系统通过连接件与集水装置相连，所述的集水装置为一个顶部封闭，底部敞口的容器，所述的集水装置的顶部为一个活塞，所述的活塞连接一个推进杆，所述的推进杆由控制系统控制其伸长或者缩短，实现活塞的前进或者后退；在所述集水装置内壁铰接一个可开合的放置台，所述的放置台与所述的活塞相连，所述的活塞升高时，放置台向上运动，活塞降低时，放置台向下运动；所述的放置台上用于放置化学物质；所述的浓度测试仪与集水装置的下部连通，用于检测溶液的浓度。

进一步的，集水装置和浓度测试仪通过连接件与控制系统相连，所述的控制系统通过控制连接件的动作，将集水装置和浓度测试仪放置于待测溶洞中或者取出待测溶洞。

进一步的，在所述的放置台上用于放置有化学物质，化学物质随放置台打开而掉落溶腔内。

利用上述装置对封闭充水溶洞的体积进行测量的方法，包括以下步骤：

步骤1对揭露充水溶洞的钻孔进行清孔工作；在钻孔中下好保护套管，并在地面固定套管；

步骤2将控制台通过连接件连接集水装置和浓度测试仪；在集水装置内的放置台上放置化学物质粉末；将控制台固定在地面上；将集水装置和浓度测试仪顺着套管伸入溶洞内部；

步骤3当仪器下放到溶洞中并被水没过一定深度方便提取测试液体时，将仪器位置固定；

步骤4通过地面控制台，使推进杆向下运动，活塞也向下运动；此处放置台随着活塞的向下运动，放置台逐渐打开，位于集水装置内部的质量为m的化学物质粉末一同掉落到溶腔内的水体中；经过一段时间的扩散过程，化学物质粉末在溶腔内溶解并逐渐扩散开；