[发明专利]一种测量深埋隧洞衬砌外水压力的监测装置及方法

权利要求书

1.一种测量深埋隧洞衬砌外水压力的监测装置，包括钻孔(2)和渗压计(4)，其特征在于：

所述钻孔(2)于深埋隧洞(1)侧壁中部沿水平方向钻取，并延伸至地下水弱扰动区(6)以外；

所述渗压计(4)沿所述钻孔(2)内部分布埋设，且每个所述渗压计(4)的外部通过中粗砂(5)进行包裹压实。

2.根据权利要求1所述的测量深埋隧洞衬砌外水压力的监测装置，其特征在于，所述钻孔(2)钻取深度延伸至地下水弱扰动区(6)以外至少10m。

3.根据权利要求1所述的测量深埋隧洞衬砌外水压力的监测装置，其特征在于，所述钻孔(2)直径不小于50mm。

4.根据权利要求1所述的测量深埋隧洞衬砌外水压力的监测装置，其特征在于，在所述钻孔(2)内的每相邻两个所述渗压计(4)之间有填充材料(7)进行填充。

5.根据权利要求4所述的测量深埋隧洞衬砌外水压力的监测装置，其特征在于，所述填充材料(7)包括膨胀土球或水泥浆液。

6.根据权利要求1所述的测量深埋隧洞衬砌外水压力的监测装置，其特征在于，所述渗压计(4)分布于所述钻孔(2)内埋设的间隔距离为8-10cm。

7.根据权利要求1所述的测量深埋隧洞衬砌外水压力的监测装置，其特征在于，所述渗压计(4)的长度大于30cm。

8.一种测量深埋隧洞衬砌外水压力的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取渗压计读数，其中渗压计读数包括渗压计值、对应的渗压计埋设位置信息和对应的时间信息，所述渗压计埋设位置包括强扰动区和弱扰动区；

根据渗压计埋设位置信息，将所述渗压计读数进行聚类；

将聚类后的所述强扰动区的渗压计读数输入对应的第一远场水头模型，将聚类后的所述弱扰动区的渗压计读数输入对应的第二远场水头模型，得到不同时刻的远场水头；

将所述不同时刻的远场水头进行逐步回归统计分析，得到最优解的远场水头。

9.根据权利要求8所述的测量深埋隧洞衬砌外水压力的监测方法，其特征在于，所述获取渗压计读数之前，所述方法还包括：

判断连续三次渗压计读数是否均不超过平均值的1％，若是，则获取渗压计读数，其中相邻两次渗压计读数间隔为24h。

10.根据权利要求9所述的测量深埋隧洞衬砌外水压力的监测方法，其特征在于：

所述第一远场水头模型为：

H₀＝C₃ln R₀+C₄，

其中，H₀为远场水头，R₀为远场水头半径，r_ini为隧道开挖半径，γ为水的容重，k_r为非扰动区域围岩渗透系数，k_s为松动圈内围岩渗透系数，r_i为二次衬砌外半径、一次衬砌外径或灌浆层外径，P_i为衬砌外水压力、喷护层外水压力或灌浆层外水压力，i为1、2或3，r_s为松动圈半径；

所述第二远场水头模型为：

H₀＝C₅ln R₀+C₆，

其中，