新型智能灌漿、壓水檢測系統(tǒng)的開發(fā)與研究.pdf

1、目前，隨著地下工程建設(shè)發(fā)展規(guī)模的不斷擴(kuò)大和大型水利工程的不斷興起，灌漿技術(shù)在國內(nèi)外得到越來越廣泛的應(yīng)用。但是由于灌漿工程屬于隱蔽工程，使得灌漿技術(shù)的發(fā)展至今為止還不很成熟，在灌漿工程實(shí)踐運(yùn)用過程中還存在理論落后于實(shí)踐的情況，灌漿過程參數(shù)的自動檢測程度更是直接影響灌漿技術(shù)進(jìn)步。傳統(tǒng)的灌漿工藝在現(xiàn)代電子技術(shù)、光纖通訊技術(shù)、數(shù)字化進(jìn)程的影響下，越來越朝著檢測智能化，控制數(shù)字化方向發(fā)展。論文通過理論分析，歸納總結(jié)，設(shè)計(jì)制造，并結(jié)合室內(nèi)試驗(yàn)等分析

2、研究手段，研究開發(fā)了新型智能灌漿、壓水檢測系統(tǒng)，確保灌漿檢測數(shù)據(jù)的真實(shí)、有效。論文取得的主要研究成果如下：
　　 搭建了新型智能灌漿、壓水檢測系統(tǒng)主體框架，并對硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)模型分別展開了設(shè)計(jì)研究。成功研制了高壓膠套式油水隔離器，從根本上解決了漿液直接接觸壓力傳感器膜片而造成壓力傳感器腐蝕破壞的致命問題。
　　 歸納總結(jié)呂榮法壓水存在的弊端：①壓水試驗(yàn)5米段平均滲透率，并不能明確表征在這段鉆孔中包含著裂隙的數(shù)量和寬度

3、及其形狀如何。實(shí)際上滲流只發(fā)生在巖體裂隙內(nèi)，裂隙寬度較大但數(shù)量較少的試段，與裂隙寬度較窄但數(shù)量較多的試段，可能有相同的呂榮值。②由于巖體漿徑與水徑迥然不同，其結(jié)果是試段透水率和灌漿量這二者之間的規(guī)律、相關(guān)性很差，有時(shí)甚至出現(xiàn)相反的情況。提出微分壓水檢測裝置的設(shè)計(jì)方案，詳細(xì)研究動量矩運(yùn)動微分方程，設(shè)計(jì)渦輪流速儀，利用灌漿、壓水室內(nèi)模擬試驗(yàn)臺，進(jìn)行微分壓水室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明微分壓水檢測裝置能很準(zhǔn)確的找出滲漏點(diǎn)、段的具體位置和滲漏量。

4、研究結(jié)果表明對于同一壓水試驗(yàn)段，用呂榮法壓水和微分壓水法得到透水率相差甚遠(yuǎn)。
　　 分析地層抬動作用機(jī)理以及灌漿壓力與地層抬動關(guān)系。首次將光柵技術(shù)應(yīng)用于灌漿過程地層抬動參數(shù)的檢測，研制了灌漿抬動傳感器，該傳感器與新型智能灌漿、壓水檢測系統(tǒng)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)抬動測量的自動化。它的優(yōu)勢不僅體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)簡單、測量元件不易磨損，更主要的是測量精度高和連續(xù)性測量，克服當(dāng)前這些測量裝置存在的不能準(zhǔn)確地、連續(xù)地反映地層抬動變化的缺陷，有利于促進(jìn)灌漿全

5、面自動化。
　　 設(shè)計(jì)系統(tǒng)輸入輸出通道接口電路，包括打印機(jī)接口線路、顯示接口線路、鍵盤接口線路、模擬信號輸入接口線路，給出了相應(yīng)控制部分軟件流程圖。針對過去熱敏打印機(jī)資料不易保存、打印貼片磨損快的缺點(diǎn)，改選用24針微型針式打印機(jī)與系統(tǒng)配套，同時(shí)解決利用單片機(jī)的匯編語言來控制打印曲線的關(guān)鍵技術(shù)。針對灌漿工程施工現(xiàn)場灰塵多、濕度大等特點(diǎn)，單獨(dú)設(shè)計(jì)打印機(jī)的安裝箱。根據(jù)灌漿現(xiàn)場電磁干擾的種類和特點(diǎn)，先后研制出變壓器耦合式隔離器和光電耦合

6、式隔離器，隔離器將電路的輸入方和輸出方在電氣上完全隔離的電路，對消除現(xiàn)場強(qiáng)磁電的干擾和噪聲，及消除通道之間的干擾，避免干擾混入輸出信號具有積極的作用，同時(shí)使有用信號暢通無阻。隔離器不僅保證模擬信號的精確傳輸，而且可以保護(hù)單片機(jī)的A/D口不被燒掉。實(shí)驗(yàn)比較了變壓器耦合式隔離器和光電耦合式隔離器隔離效果，結(jié)果表明在輸入4～20mA直流電流為標(biāo)準(zhǔn)信號的情況下，信號經(jīng)過光電耦合式信號隔離器的精度和穩(wěn)定性明顯高于原變壓器耦合式信號隔離器。

7、　　 首次將光纖傳輸技術(shù)應(yīng)用于灌漿檢測過程模擬信號的傳輸，探討光纖傳輸幾何光學(xué)法，光纖傳輸?shù)牟▌永碚撘约肮饫w傳輸特性。在傳統(tǒng)傳輸模式的基礎(chǔ)上，對光纖傳輸方案進(jìn)行設(shè)計(jì)和比較，結(jié)合灌漿傳輸實(shí)際情況，研制電壓頻率轉(zhuǎn)換、電光轉(zhuǎn)換、光電轉(zhuǎn)換的光纖傳輸系統(tǒng)。該傳輸方式不僅提高了模擬信號傳輸?shù)目垢蓴_能力，而且徹底解決了人為改變傳統(tǒng)傳輸線的電阻值大小，從而對灌漿實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)弄虛作假問題，確保模擬信號傳輸?shù)闹虚g過程更真實(shí)、準(zhǔn)確。實(shí)驗(yàn)證明當(dāng)輸入2mv～