[实用新型]一种公路建设阶段用水文地质参数采集装置和系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及公路建设阶段水文地质信息调查和采集领域，特别涉及一种隧道、岩溶及其它复杂地区地下水的水文地质参数采集装置和系统，该装置和系统融合了水文地质参数采集技术和信息技术。

技术背景

水文(水文指的是自然界中水的变化、运动等的各种现象)地质勘察是工程建设中的重要工作。近年来，我国交通、水利和城市建设等基础工程的推进速度迅速，这些工程的建设方案与所在区域内的水文地质条件关系密切。为了确保工程规划的合理性、耐久性和安全性，工程建设的初期规划、施工设计和施工实施阶段均需要准确的水文、工程、环境地质基础参数。在工程建设中，地下水兼具影响岩(土)体组成和建筑物稳定及耐久性的双重功能，因而水文地质参数在工程勘察、设计和施工过程中的作用极为重要。现实中，水文地质问题引发的岩土工程问题非常多，常见的有地下洞室充水淹没、基坑突涌、基础上浮失稳、岩(土)体软化、地裂及地面(表)塌陷、岸坡滑塌等岩土工程问题，水源枯竭、水质恶化、土壤盐渍化、等环境问题。水文地质勘察工作能够有助于提供设计和施工所需的必要资料，预防地下水对工程的危害。

水流速度ν、流动方向和水体深度D_w(即自由水面到底部的高度,是一种绝对高度)是水文地质勘察方面的重要参数，它们是基础工程抗浮设计等所需的重要参考指标，同时也是隧道工程开挖面稳定性判断和衬砌施工参数确定的重要指标。在工程的施工过程中，水头相关参数的准确性将直接威胁着施工人员及设备的安全。现实中，水流速度ν、流动方向和水体深度D_w等指标的测量存在诸多难以解决的问题：①弯曲钻孔(或斜钻孔)内地下水的难以准确测量，这类钻孔包括专门的曲线型钻孔和施工原因导致偏离设计轴线的直线型钻孔，当斜钻孔的倾斜程度比较复杂时也会很难准确测量；②地下河流和倾斜钻孔的水深度D_w基本无法测量，其中地下河流主要是指岩溶发育等地区未出露地表的地下暗河；③岩溶漏斗、深水潭及其类似环境下的水体参数难以测量，虽然可以通过漏斗窥见这些水体的表面，但准确的水深D_w和水体底部高程H_底基本难以获得；④隐伏地下水的流动性难以测量，这主要对应于通过钻孔揭露的地下水、地下深潭内无法窥探表面的水体或是通过表面无法判断流动性和底层水流方向的水体。

当前水流速度ν、流动方向和水体深度D_w等指标的测量难度大主要因为缺乏合适的参数采集装置。目前对水体深度D_w，主要以绳子吊石块，以石块到达水底时绳子的湿长度来衡量；流动方向则是通过在地下水中投放同位素等，然后沿线打洞，以是否在洞内水体中检测到所述同位素来确定；地下水水流速度ν目前基本无法测量。

实用新型内容

本实用新型的第一发明目的在于提供一种公路建设阶段用水文地质参数采集装置，利用该装置采集的水头(任意断面处单位重量水的能量)相关参数的原始数据，可同步获取水流速度ν、流动方向和水体深度D_w等指标，整体而言降低了这些指标的测量难度，提高了测量结果准确性。

本实用新型的第二发明目的在于提供一种采用上述装置的公路建设阶段用水文地质参数采集系统，该系统可采集水头相关参数的原始数据，并利用这些数据自动计算出水体深度D_w、水流方向和水流速度ν等指标，降低了这些指标的测量难度，提高了测量结果的准确性，而且简化了数据处理过程。

本实用新型第一发明目的具有两种实现方案：一、原始数据实时采集并就地存储，采集完毕后，再将这些数据转移到上位机，上位机自动计算出水流速度ν、流动方向和水体深度D_w等指标；二、原始数据实时采集并实时传送到地面的上位机，上位机自动计算出水流速度ν、流动方向和水体深度D_w等指标。针对这两种方案的水文地质参数采集装置，分别介绍如下：