[发明专利]一种隧道围岩内部微裂隙发育特征的凹槽管装置及监测方法

权利要求书

1.一种隧道围岩内部微裂隙发育特征的凹槽管装置，其特征在于：它包括中空椭圆型金属球（1）、凹槽管（2）、圆管（3）和电线（4），所述的圆管（3）略长于凹槽管（2），嵌装在凹槽管（2）表面上的凹槽内，前端伸出，所述的中空椭圆型金属球（1）设在圆管（3）伸出的前端，所述的电线（4）焊接在中空椭圆型金属球（1）上，从圆管（3）的管内引出；

所述的凹槽管（2）的外径为25~30mm，凹槽管（2）表面上的凹槽宽度不大于凹槽管（2）外径的四分之一，凹槽的深度不大于凹槽管（2）外径的四分之一；

所述的中空椭圆型金属球（1）的短轴与所述的凹槽管（2）的外径相等，长轴为所述的凹槽管（2）的外径的1.2~2倍，材质为具有良好延展性和导电性的金属；

所述的圆管（3）的外径为不大于所述的凹槽管（2）的凹槽宽度和凹槽深度，外径与所述的凹槽管（2）的外径相内切，并固定连接。

2.一种使用权利要求1所述隧道围岩内部微裂隙发育特征的凹槽管装置的监测方法，其特征在于包括如下步骤：

a.隧道开挖后，使用钻机向围岩内部钻多个钻孔（5），之后向多个钻孔（5）内装入凹槽管装置，通过凹槽管（2）将中空椭圆型金属球（1）顶入钻孔（5）底部；所述的钻孔（5）的数量不少于3个，钻孔直径为28~32mm之间，钻孔间距为不小于0.5m，钻孔长度不大于5倍的隧道洞径；

b.通过凹槽管（2）施加压力将中空椭圆型金属球（1）在钻孔（5）底部挤压变形，之后拔出与中空椭圆型金属球（1）活动连接的凹槽管（2），同时引出电线（4），使中空椭圆型金属球（1）卡死在钻孔（5）底部；

c.安装注浆管，并在靠近隧道围岩浅表端部进行封孔，然后向钻孔（5）内注入导电注剂（6），直到注满钻孔（5）；所述的导电注剂（6）选择导电性能强、固结强度低的导电水泥浆，导电水泥浆包括石墨粉、水泥和水原料搅拌制成，石墨粉、水泥、水的质量比为（0.05~0.35）：1：（0.4~0.6）；

d.注浆作业完成后，在达到导电注剂（6）的初凝时间时，拔出注浆管，将与中空椭圆型金属球（1）相连的电线（4）、导电注剂（6）与电池（7）、指针电子钟（8）串联在一起，并记录指针电子钟（8）的起始时刻；

e.当隧道围岩内部微裂隙发育时，附着在围岩内部的导电注剂（6）也随之破裂，造成指针电子钟（8）的线路断路，记录指针电子钟（8）的停止时刻；

f.记录指针电子钟（8）的停止时刻与起始时刻的差值，即为隧道围岩内部微裂隙发育时间；当观察到某钻孔连接的指针电子钟（8）停止时，则该钻孔的长度为隧道围岩内部微裂隙的发育深度。

3.如权利要求2所述的监测方法，其特征在于：所述的通过凹槽管（2）施加的压力不少于0.8MPa。

4.如权利要求2所述的监测方法，其特征在于：所述的导电注剂（6）的初凝时间为1~3小时。