[发明专利]防止地下工程围岩渗压突变的导压扩散与预警装置及方法

说明书

本发明公开了一种防止地下工程围岩渗压突变的导压扩散与预警装置及方法，包括导压扩散装置、监测模块、控制电路和预警发布模块，一级排水通道设置在二级排水通道和三级排水通道之间，二级排水通道和三级排水通道内分别设有泄压阀电磁阀，两个动水圧力传感器分别装在二级排水通道的入水口和三级排水通道的入水口，数字显示屏装在二级排水通道的外表面，围岩应力传感器、围岩应变传感器和两个动水圧力传感器均与数字显示屏连接，同时围岩应力传感器、围岩应变传感器、两个动水圧力传感器和两个泄压阀电磁阀均与控制电路中的单片机连接；能根据监测的不同情况自动化调整导压排水通道数量，从而减弱地下水对围岩造成的巨大压力及其它不利影响。

技术领域

本发明涉及一种防止地下工程围岩渗压突变的装置及方法，具体是一种防止地下工程围岩渗压突变的导压扩散与预警装置及方法。

背景技术

处于自然平衡状态的含水地下工程围岩在爆破扰动、开挖卸荷、冲击地压等动载因素影响下，常发生地层活化现象，从而导致围岩原有裂隙的进一步扩张和新裂隙的产生，而贯通的裂隙将会逐渐形成渗水通道，此时在外部因素扰动下易引发渗透水压突变，渗流剧增，导致突水灾害发生，将给整个工程施工带来困难，造成严重的工期延误、人员伤亡、经济损失，甚至会诱发地表沉陷等环境地质灾害，威胁到社会稳定与经济发展，如何实现快速导压排水并准确实时预警显得尤为重要。

传统的导压排水通道只有一处排水通道，当水流量急剧增多时，无法快速导压排水，导致围岩压力过大，易引发突水灾害。地下工程解决突水灾害常用的技术手段是通过设置排水点进行导压，进行钻孔时会对围岩造成扰动，影响围岩的稳定性，而其中的排水泵更需要人工手动操作，在应对突水灾害、围岩失稳等突发性事件时，人工难以做到对地下工程围岩应力场、渗透压等实时动态连续性监测，更难以实现预警决策，导致突水灾害来临时施工人员无法提前撤离，造成人员伤亡。由此可见，目前的技术手段无法及时应对地下工程围岩渗压突变所造成的突发性突水灾害等一系列问题，不能保证地下工程及施工人员的安全。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种防止地下工程围岩渗压突变的导压扩散与预警装置及方法，能对地下围岩应力场、渗透压、水量进行实时动态监测，根据监测的不同情况自动化调整导压排水通道数量，从而减弱地下水对围岩造成的巨大压力及其它不利影响。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种防止地下工程围岩渗压突变的导压扩散与预警装置，包括导压扩散装置、监测模块、控制电路和预警发布模块，所述监测模块包括围岩应力传感器、围岩应变传感器、两个动水圧力传感器和数字显示屏，

所述导压扩散装置包括一级排水通道、二级排水通道和三级排水通道，一级排水通道设置在二级排水通道和三级排水通道之间，二级排水通道和三级排水通道内分别设有泄压阀电磁阀，两个动水圧力传感器分别装在二级排水通道的入水口和三级排水通道的入水口，数字显示屏装在二级排水通道的外表面，围岩应力传感器、围岩应变传感器和两个动水圧力传感器均与数字显示屏连接，同时围岩应力传感器、围岩应变传感器、两个动水圧力传感器和两个泄压阀电磁阀均与控制电路中的单片机连接；

所述控制电路包括单片机、预警电路和两个泄压控制电路，两个泄压控制电路的电路结构相同，所述预警电路包括电阻R1、R2，继电器K1及其常开触点K1-1，三极管Q1，二极管D1，发光二极管LED，电铃SP；单片机的输出端口通过电阻R1与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极与继电器K1的一端和二极管D1的正极连接，继电器K1的另一端与二极管D1的负极和常开触点K1-1的一端连接后接+5V电源，常开触点K1-1的另一端与电阻R2的一端和电铃SP的一端连接，电阻R2的另一端与发光二极管LED1的正极连接，发光二极管LED的负极与电铃SP的另一端连接后接地；