一種隧道襯砌裂縫深度測(cè)量方法及測(cè)量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于隧道技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種隧道襯砌裂縫深度測(cè)量方法及其測(cè)量裝 置。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)在隧道中關(guān)于裂縫深度的量測(cè)方法比較少，一般多使用比較精密的儀器，而且 測(cè)量效果不是很理想，儀器設(shè)備較昂貴，尤其是在不需要對(duì)裂縫進(jìn)行精密測(cè)量的時(shí)候，采用 精密儀器性價(jià)比低。
[0003] 現(xiàn)在市場(chǎng)上有裂縫監(jiān)測(cè)儀大多是對(duì)裂縫寬度和數(shù)量的檢測(cè)，對(duì)隧道裂縫深度的 檢測(cè)儀器較少?，F(xiàn)有的儀器有"GTJ-FSY裂縫深度測(cè)試儀""混凝土多功能無損測(cè)試儀"， "ZBL-F610裂縫測(cè)深儀"等，以上這些儀器的原理都是采用超聲法檢測(cè)混凝土缺陷技術(shù)。然 而超聲法本身就有很多的影響因素，包括：
[0004] 1、耦合狀態(tài)的影響：⑴測(cè)面平整⑵耦合劑厚度均一（3)無泥沙粘附。這些因 素都是很難避免的，因此測(cè)試的結(jié)果往往會(huì)受到影響。
[0005] 2、鋼材的影響：換能器要求離開鋼筋一定的距離或者成一定的角度。這一點(diǎn)由于 隧道的支護(hù)結(jié)構(gòu)中都要加很多的鋼結(jié)構(gòu)，因此在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)很不方便，影響結(jié)果。
[0006] 3、水的影響：要求測(cè)試對(duì)象處于干燥狀態(tài)，裂縫內(nèi)不能有水。這一點(diǎn)在地下洞室結(jié) 構(gòu)中，有時(shí)是很難保證的。
[0007] 除了以上原因外，儀器的成本高也是其缺點(diǎn)之一，對(duì)于隧道裂縫進(jìn)行初略評(píng)估以 及實(shí)時(shí)監(jiān)控裂縫動(dòng)態(tài)，過高的儀器成本從經(jīng)濟(jì)的角度考慮顯然是不利的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷和不足，本發(fā)明提供了一種隧道襯砌裂縫深度測(cè)量方法及 測(cè)量裝置，本方法使用簡(jiǎn)單，操作方便，適合對(duì)隧道裂縫進(jìn)行初略評(píng)估以及實(shí)時(shí)監(jiān)控裂縫動(dòng) 態(tài)，方便實(shí)用，安全可靠，成本低廉。
[0009] -種隧道襯砌裂縫深度測(cè)量方法，包括根據(jù)恒定水壓的水流滲入不同深度裂縫導(dǎo) 致水流量發(fā)生變化的原理，將通有恒壓水流的測(cè)量管放置在待測(cè)隧道襯砌裂縫處，得到測(cè) 量管中水流滲入隧道襯砌裂縫時(shí)的測(cè)量管監(jiān)測(cè)流量，根據(jù)測(cè)量管監(jiān)測(cè)流量、恒壓下測(cè)量管 流量和測(cè)量管橫截面面積通過線性插入法原理計(jì)算得到隧道襯砌裂縫橫截面面積；然后根 據(jù)隧道襯砌裂縫寬度和計(jì)算得到的隧道襯砌裂縫橫截面面積利用三角形幾何關(guān)系計(jì)算得 到隧道襯砌裂縫徑向深度。
[0010] 具體的，所述的隧道襯砌裂縫徑向深度的計(jì)算公式為：
[0011] Cl)
[0012] 公式（1)中，H為隧道襯砌裂縫徑向深度，4為隧道襯砌裂縫橫截面面積，D為隧 道襯砌裂縫寬度，Ap為測(cè)量管橫面面積，Q _為恒壓下測(cè)量管流量，Q x為測(cè)量管監(jiān)測(cè)流量。
[0013] -種實(shí)施所述的隧道襯砌裂縫深度測(cè)量方法的裝置，包括依次連通的調(diào)壓構(gòu)件、 連通構(gòu)件和定位構(gòu)件，定位構(gòu)件放置在待測(cè)定的襯砌裂縫處，水流通過調(diào)壓構(gòu)件和連通構(gòu) 件流入定位構(gòu)件內(nèi)，定位構(gòu)件與隧道襯砌組成腔體結(jié)構(gòu)僅使水流滲入裂縫中產(chǎn)生流量變 化，通過測(cè)定連通構(gòu)件的單位時(shí)間水流量計(jì)算得到裂縫徑向深度。
[0014] 具體的，所述的調(diào)壓構(gòu)件包括調(diào)壓水箱，在調(diào)壓水箱的頂端設(shè)置進(jìn)水口和出水口， 調(diào)壓水箱的底端與連通構(gòu)件連通。
[0015] 更具體的，所述的連通構(gòu)件為輸水管。
[0016] 進(jìn)一步的，所述的定位構(gòu)件為測(cè)量槽，測(cè)量槽包括一個(gè)U形的平面板及在U形平面 板邊緣上固設(shè)的由上到下漸寬的邊框組成的槽體，所述的連通構(gòu)件穿過U形平面板與測(cè)量 槽連通；
[0017] 測(cè)量槽的高度等于或大于調(diào)壓構(gòu)件的高度。
[0018] 更進(jìn)一步的，在所述測(cè)量槽與隧道襯砌接觸的邊緣上設(shè)置軟質(zhì)的密封面，且密封 面下設(shè)置多個(gè)彈簧。
[0019] 另外，還包括水箱、出水管和進(jìn)水管，調(diào)壓水箱的進(jìn)水口與進(jìn)水管和水箱連通，調(diào) 壓水箱的出水口與出水管和水箱連通。
[0020] 且，還包括固定錐，固定錐安裝在水箱的下方進(jìn)行裝置的固定；固定錐包括依次套 接的一級(jí)管、二級(jí)管、三級(jí)管和錐管。
[0021] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)為：
[0022] (1)本發(fā)明根據(jù)水在等高條件下勢(shì)能相等，可以得到等值的壓強(qiáng)作用，在壓強(qiáng)的作 用下水會(huì)沿著裂縫流出，不同的裂縫深度，會(huì)導(dǎo)致水流的速度不同，在沒有裂縫的時(shí)候水流 的速度是零，在裂縫超出測(cè)量范圍時(shí)，流速達(dá)到最大的原理進(jìn)行裂縫深度的測(cè)量，能夠有效 地克服現(xiàn)有的技術(shù)缺陷，應(yīng)用范圍更廣，成本低廉，技術(shù)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單；
[0023] (2)本發(fā)明的裝置通過調(diào)壓水箱與水表的配合實(shí)現(xiàn)隧道裂縫的測(cè)量，各個(gè)部件的 功能為調(diào)壓水箱用來控制水壓，使作用在裂縫上面的水流水壓保持一致，水表的作用是記 錄水流量，根據(jù)單位時(shí)間的水流量即可以換算出裂縫深度，能夠得到一個(gè)較穩(wěn)定測(cè)量結(jié)果， 滿足需要的測(cè)量精度，同時(shí)儀器制作和操作都很方便，又經(jīng)濟(jì)環(huán)保；
[0024] (3)本發(fā)明的測(cè)量裝置可以隨時(shí)隨地的進(jìn)行裂縫的測(cè)量，根據(jù)不同的高度調(diào)整儀 器的測(cè)量高度，適合對(duì)隧道裂縫進(jìn)行初略評(píng)估以及實(shí)時(shí)監(jiān)控裂縫動(dòng)態(tài)，方便實(shí)用，安全可 靠，成本低廉。
【附圖說明】
[0025] 圖1為本發(fā)明的裂縫深度測(cè)量裝置的工作原理圖；
[0026] 圖2為本發(fā)明的裂縫深度測(cè)量裝置進(jìn)行隧道裂縫深度測(cè)量時(shí)的安裝示意圖；
[0027] 圖3為本發(fā)明的裂縫深度測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028] 圖4為本發(fā)明的裂縫深度測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029] 圖5為本發(fā)明的裂縫深度測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030] 圖6為本發(fā)明的裂縫深度測(cè)量裝置的固定錐的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031] 圖7為本發(fā)明的裂縫深度測(cè)量裝置的測(cè)量槽的結(jié)構(gòu)放大圖；
[0032] 圖中各標(biāo)號(hào)表示為：1-裂縫深度測(cè)量裝置、2-隧道襯砌、3-襯砌裂縫、4-隧道行車 道面板、5-仰拱；
[0033] 101-調(diào)壓水箱、1011-連接架、1012-水表、102-水箱、1021-水箱進(jìn)水口、1022-電 池盒、1023-水栗、103-測(cè)量槽、1031-測(cè)量腔、1032-支撐桿、1033-密封面、1034-彈簧、 104-出水管、105-進(jìn)水管、106-輸水管、107-第一支桿、108-第二支桿、109-固定錐、 1091- -級(jí)管、1092-二級(jí)管、1093-三級(jí)管、1094-錐管；
[0034] 以下結(jié)合說明書附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做具體說明。
【具體實(shí)施方式】
[0035] 本發(fā)明根據(jù)水在等高條件下勢(shì)能相等，可以得到等值的壓強(qiáng)作用，在壓強(qiáng)的作用 下水會(huì)沿著裂縫流出，不同的裂縫深度，會(huì)導(dǎo)致水流的速度不同，在沒有裂縫的時(shí)候水流的 速度是零，在裂縫超出測(cè)量范圍時(shí)，流速達(dá)到最大的原理進(jìn)行裂縫深度的測(cè)量；
[0036] 本發(fā)明的裝置通過調(diào)壓水箱與水表的配合實(shí)現(xiàn)隧道裂縫的測(cè)量，各個(gè)部件的功能 為調(diào)壓水箱用來控制水壓，使作用在裂縫上面的水流水壓保持一致，水表的作用是記錄水 流量，根據(jù)單位時(shí)間的水流量即可以換算出裂縫深度，能夠得到一個(gè)較穩(wěn)定測(cè)量結(jié)果，滿足 需要的測(cè)量精度。
[0037] 本發(fā)明的隧道裂縫深度測(cè)量裝置主要適用于隧道的豎向裂縫以及傾斜角度小于 45°的裂縫，傾斜角度是指裂縫走向與水平面垂線之間的夾角，對(duì)于大于45°的裂縫，本儀 器也可以測(cè)量，但是精度會(huì)降低，誤差會(huì)變大，這時(shí)就要求測(cè)量者有豐富的測(cè)量經(jīng)驗(yàn)。對(duì)于 裂縫寬度的要求是，裂縫能夠肉眼看到開裂寬度。如果裂縫寬度太小或者只是上下錯(cuò)動(dòng)而 沒有開裂的裂縫，它們幾乎不能滲水，那將無法測(cè)量，而且大部分也不需要測(cè)量，因?yàn)檫@樣 的微裂縫一般符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求。本發(fā)明的裝置能測(cè)量的裂縫寬度大于〇. Imm可以根據(jù)需 要生產(chǎn)出各種型號(hào)大小的測(cè)量?jī)x器滿足不同寬度裂縫的測(cè)量要求。
[0038] 輸水管的橫截面面積根據(jù)裂縫的最大寬度決定，管子的截面面積要求其最大單位 時(shí)間水流量超過規(guī)范規(guī)定的最大裂縫的單位時(shí)間滲水量；
[0039] 測(cè)量槽的寬度大于裂縫寬度，能夠容下水，測(cè)量槽的高度必須高于調(diào)壓水箱中水 位的高度，設(shè)計(jì)中可以將測(cè)量槽的高度設(shè)計(jì)成和調(diào)壓水箱一樣高。這樣可以保證測(cè)量槽中 的水位始終保持在同一高度，即與調(diào)壓水箱中水位的高度一致，保證了水壓不變。
[0040] 本發(fā)明的裂縫測(cè)量裝置的工作原理為：
[0041] 結(jié)合圖1，圖中A和B分別是調(diào)壓水箱和測(cè)量槽的水位線，圖中箭頭方向代表水的 流動(dòng)方向；
[0042] 設(shè)裂縫3橫截面面積為Ax，輸水管106的橫截面面積為Ap，輸水管106中的水流流 入裂縫時(shí)的實(shí)際監(jiān)測(cè)速度為V x，輸水管106恒壓下的流速為V_;
[0043] 當(dāng)Vx= 0時(shí)，可知Ax= 0 ;當(dāng)Vx= Vmax時(shí)，Ax^= A p，由此可以根據(jù)線性插入法原理， 換算出裂縫3橫截面面積Ax;當(dāng)求出裂縫3橫截面面積為A x以后，利用鋼尺可以測(cè)量出裂 縫3的寬度D，根據(jù)三角形的幾何關(guān)系可以計(jì)算出裂縫3的徑向深度H。
[0044] 具體計(jì)算過程如下：
[0045]
CN 105136072 A ~P 4/5 頁
[0046] 其中
：為輸水管106恒壓下的流量，Q ,為輸水管106中的水流流入 裂縫時(shí)的監(jiān)測(cè)流量；可以由安裝在輸水管106上的流量計(jì)進(jìn)行測(cè)定，不同的儀器規(guī)格對(duì)應(yīng) 不同的流量大??；
[0047] 由上述的測(cè)量數(shù)據(jù)根據(jù)三角形的幾何關(guān)系可以計(jì)算出裂縫3的徑向深度H，