[发明专利]一种富水岩溶隧道均质渗流监测系统

说明书

本发明公开了一种富水岩溶隧道均质渗流监测系统，包括数据采集模块、存储模块、监测模块、中心控制模块、动态分析模块、渗流分析模块、耦合分析模块，数据采集模块采集隧道的监测数据，并将其发送至存储模块进行存储，耦合分析模块对监测数据进行耦合分析得到耦合分析结果并发送至动态分析模块，动态分析模块再根据耦合分析结果和监测数据进行动态分析得到动态分析结果并发送至渗流分析模块，渗流分析模块建立数据分析模型对隧道内的渗流场进行预测分析，最终由监测模块对渗流场分析结果进行分析和监测，通过对监测数据的分析来得到实际富水岩溶隧道内的渗流规律，以此来预防隧道施工中突水突泥带来的灾害，并提高了隧道施工的安全性。

技术领域

本发明涉及隧道工程技术领域，特别是涉及一种富水岩溶隧道均质渗流监测系统。

背景技术

在隧道施工过程中，富水岩溶隧道中的岩体渗流场带来的突水突泥灾害成为影响安全、制约工程进度和费用的关键因素，在试验室中对渗流的研究数据与隧道中真实的渗流场产生的数据是不同的，监测数据在实际的隧道的质量监测中会受到更多影响因素的影响，现有技术中通过控制微分方程和初值条件来对温度场、应力场、渗流场的耦合问题进行分析，通过数值计算的方法对隧道中的渗流问题进行理论分析，但是，在隧道的实际开挖过程中耦合分析结果与实际问题存在差距，将隧道内的均质多孔介质渗流与非均质多孔渗流分开进行研究的方式不能准确的反映出隧道内的实际渗流问题，同时渗流发生时多孔介质的稳定性受到多方面环境因素的影响，为了对富水岩溶隧道的渗流问题进行更准确的监测，通过对渗透理论的研究来防止突水突泥问题带来的安全性问题，对不同渗透系数的均质渗流和非均质渗流的稳定性进行研究，为此，我们提出了一种富水岩溶隧道均质渗流监测系统。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的在于提供一种富水岩溶隧道均质渗流监测系统，通过耦合分析模块、动态分析模块和渗流分析模块共同对采集的监测数据进行分析得到渗流分析结果，再由监测模块对实际施工过程进行监测，通过对富水岩溶隧道内渗流理论的分析来降低了隧道内的突水突泥带来的灾害，提高了隧道施工的安全性。

其解决的技术方案是，一种富水岩溶隧道均质渗流监测系统，包括数据采集模块、存储模块、监测模块、中心控制模块、动态分析模块、渗流分析模块、耦合分析模块，数据采集模块采集隧道的监测数据，并将采集到的监测数据发送至存储模块进行存储，耦合分析模块根据隧道的监测数据进行耦合分析得到耦合分析结果，并将耦合分析结果发送至动态分析模块，动态分析模块再根据耦合分析结果和监测数据进行动态分析得到动态分析结果，并将动态分析结果发送至渗流分析模块，渗流分析模块建立数据分析模型对隧道内的渗流场进行分析得到渗流场分析结果，由监测模块对渗流场分析结果进行分析和监测；

系统的具体分析如下：

1)、数据采集模块采集的监测数据包括隧道的地质勘测数据、应力场数据、温度场数据、渗流场数据和环境数据，中心控制模块根据分析请求从存储模块中调取对应数据并发送至发送分析请求的分析模块；

2)耦合分析模块通过对应力场数据、温度场数据、渗流场数据进行耦合分析得到耦合分析结果，并将耦合分析结果发送至动态分析模块，具体分析过程如下：

方程表示孔隙介质的压力、温度和密度的控制方程，其中T为温度，t为时间，P为孔隙的压力，K_s为渗透系数，β_s、β_w分别为固体和水的热膨胀系数，表示水的流速的梯度，C_s、ρ_s为固体的比热和密度，C_W、ρ_W为水的比热和密度，λ为水的热传导系数，ε为在发生渗流过程中压力P带来的应力误差，当发生渗流时，隧道内介质孔隙的力满足耦合分析的控制方程，耦合分析模块将包括应力误差和介质孔隙的压力的耦合分析结果发送至动态分析模块；