CN108368684A - 利用电阻率的基岩灌浆监视方法 - Google Patents

利用电阻率的基岩灌浆监视方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用电阻率的基岩灌浆监视方法。用于基岩灌浆监视装置，该装置包括有以放射形安装在所述地下结构物上以在地下结构物周边的基岩或者地基上注入灌浆材料(grout)并形成灌浆部的多个钻孔(bore hole)、安装于所述钻孔内部的多个电极、及安装于所述钻孔内部并测量所述基岩或者地基的温度的多个温度传感器，该方法包括如下步骤：(a)测量部向所述电极引入电流或者电压，温度传感器测量所述基岩或者地基的温度的步骤；(b)测量部测量安装于相互邻近的所述钻孔上的电极之间的电阻值的步骤；(c)灌浆分析部交叉分析所述温度传感器和测量部的测量值并计算出电阻率的步骤。

Description

利用电阻率的基岩灌浆监视方法
技术领域
本发明涉及一种利用电阻率的基岩灌浆监视方法，为了测量电阻率在用于注入灌浆材料(grout)的多个钻孔(bore hole)内部安装电极，并在注入灌浆材料后将电极永久地埋入钻孔内部，用以周期地测量基岩或者灌浆的电阻率，从而可定期地进行灌浆健全度的评价，是一种低成本高精密度的基岩节理内灌浆的监视方法。
背景技术
近来，随着在基岩内构建大深度、大规模的地下结构物，为了增加重要地下结构物的级数和安全性，采用在基岩节理内灌浆的技术，利用非破坏性方法的现有监视方法主要利用在地表面(主要是砂质土)上进行的电阻率物理探测。
然而，所述利用电阻率物理探测的基岩灌浆监视方法由于是在地表面进行，为了评价深处(例如，1km深度)的地下结构物，需要长度为评价深度近2倍的测量线(电极安装间隔约为2km)。
实质上，如果测量线的长度增加，则基于测量线范围地表面上存在的障碍物(树、岩石、险峻的地形等)安装电极需要耗费大量的费用和努力。
此外，物理探测中测量的电阻率是定性(相对的)值，因此为了确认灌浆的分布，必须执行反演分析。
虽然通过反演分析可确认地下结构物周边广域的灌浆分布，但是具有很难准确地掌握特定位置的分布的缺点。
此外，灌浆分布反演分析的结果具有根据不同的地基假设条件(温度、地层结构、孔隙水的导电率等)而不同的不足点。
此外，由于没有节理的新鲜基岩上的导电率十分低，因此通过在地表面测量电阻率，很难评价基岩深部存在的地下结构物周边的灌浆。
发明内容
技术课题
为了解决所述问题，本发明的目的在于，提供一种低成本高精密度的基岩节理内灌浆的监视方法，其通过在用于注入灌浆材料(grout)的多个钻孔(bore hole)内部安装用于测量电阻率的电极，并在注入灌浆材料后电极被永久地埋入钻孔内部，通过周期性地测量基岩或者灌浆的电阻率，从而可定期地评价灌浆的健全度。
本发明的解决课题不限于以上所述，本技术领域的具有一般技术知识的技术人员基于以下的记载能够准确地理解没有提及的其他解决课题。
技术性解决方法
为了实现所述目的，本发明提供一种基岩灌浆监视方法，其用于基岩灌浆的监视装置，该装置包括以放射形安装在地下结构物上的多个钻孔(bore hole)、安装于所述钻孔内部的多个电极及安装于所述钻孔内部并测量基岩或者地基的温度的多个温度传感器，以向所述地下结构物周边的所述基岩或者地基注入灌浆材料(grout)并形成灌浆部，该方法包括：(a)测量部向所述电极引入电流或者电压，温度传感器测量所述基岩或者地基的温度的步骤；(b)测量部在安装于相互邻近的所述钻孔上的电极之间测量电阻值的步骤；(c)灌浆分析部交叉分析所述温度传感器和测量部的测量值并计算出电阻率的步骤。
本发明中，优选地，电极沿着所述钻孔的长度方向依次以分离的形式布置。
本发明的(b)步骤中，优选地，测量部以所述相互邻近的钻孔为基准，在安装于一侧钻孔的一个电极和安装于另一侧钻孔中的一个电极之间测量电阻值。
本发明的(c)步骤中，优选地，灌浆分析部通过分析计算出的电阻率，推导出注入的灌浆范围或者完成的灌浆部的损伤与否及损伤位置。
本发明优选地还包括(d)输出部将温度传感器和测量部的测量值及灌浆分析部的分析结果值图示于操作员的显示器或者终端器的步骤。
本发明的(d)步骤中，优选地，当灌浆部发生损伤时，输出部驱动安装于地下结构物上的告警系统或者向操作员的显示器或者终端器上图示危险信号。
发明的效果
本发明涉及的基岩灌浆监视方法通过测量相互邻近的钻孔上安装的电极之间的电阻值并计算出电阻率，无需进行用于评价灌浆的反演分析，可获得在现场即刻进行灌浆评价的效果。
此外，注入灌浆材料之前，可获取作为评价对象的基岩的全部节理方向和尺寸信息。
此外，注入灌浆材料过程中，可获得通过根据基岩节理中注入的灌浆范围变化的电阻率，评价灌浆注入程度及养护程度的效果。
此外，注入灌浆材料结束后，电极为永久性地插入钻孔内部的状态，因此具有可长时间地实时监视基岩灌浆的效果。
本发明的效果不限于上述说明，本技术领域的具有一般技术知识的技术人员基于以下的记载能够准确地理解没有提及的其他效果。
附图说明
图1是用于实现本发明一实施例涉及的基岩灌浆监视方法的基岩灌浆监视装置100的方框图。
图2是图1图示的钻孔110和电极120的安装状态图。
图3a是图1图示的电极120的透视图。
图3b是图3a图示的电极120的背面透视图。
图4a是图示图1图示的电极120的另一实施例的透视图。
图4b是图4a图示的电极120的背面透视图。
图5a是图示图1图示的电极120的另一实施例的透视图。
图5b是图示图1图示的电极120另一实施例的透视图。
图6是本发明一实施例涉及的基岩灌浆监视方法的流程图。
图7是图示通过图1图示的钻孔110正在注入的灌浆材料的范围的图。
图8是图示通过图1图示的钻孔110完成注入的灌浆材料的范围的图。
图9是图示完成的灌浆部G中开始发生龟裂C状态的图。
图10是图示图9图示的灌浆部G中发生龟裂C的进展状态的图。
具体实施方式
用于实施发明的最佳形态。此外，参照图9和图10，当基于地震、风化、热化等不特定外力灌浆部G发生损伤时，通过本发明涉及的基岩灌浆监视方法可推断灌浆部G的损伤与否及损伤位置。
图9是图示完成的灌浆部G之开始发生龟裂C状态的图。
图10是图示图9图示的灌浆部G中发生龟裂C的进展状态的图。
基岩内的灌浆部G如果损伤，则由于地下结构物S的安全性被弱化，使地下水可能进入地下结构物S内部。
参照图9，如果由于灌浆部G发生的龟裂C导致地下水渗入，则在电极A3-B3区间(或者电极A3-B2、A2-B3区间)之间会发生电阻率变化。
参照图10，如果电极A1-B1区间也发生电阻率变化，则可判断地下水已经渗透到地下结构物S周边。
如上所述，当作为基岩和灌浆材料的混合物(mixture)的灌浆部G基于地震、风化、热化等不特定的外力发生损伤时，灌浆分析部150当发生龟裂的灌浆部G上计算出的电阻率相比于龟裂C前计算出的电阻率减少20％以上时，通过输出部160驱动安装在地下结构物S上的告警系统或者在操作员的显示器或者终端器上图示危险信号。
用于实施发明的形态
以下，参照图1至图6说明本发明一实施例涉及的基岩灌浆监视方法。
图1是用于实现本发明一实施例涉及的基岩灌浆监视方法的基岩灌浆监视装置100的方框图。
图2是图1图示的钻孔110和电极120的安装状态图。
图3a是图1图示的电极120的透视图。图3b是图3a图示的电极120的背面透视图。
图4a是图示图1图示的电极120的另一实施例的透视图。图4b是图4a图示的电极120的背面透视图。
图5a是图示图1图示的电极120的另一实施例的透视图。
图5b是图示图1图示的电极120的另一实施例的透视图。
图6是本发明一实施例涉及的基岩灌浆监视方法的流程图。
首先，如图1至图5a及图5b所示，用于实现本发明涉及的基岩灌浆监视方法的基岩灌浆监视装置100包括钻孔(bore hole)110、电极120、温度传感器130、测量部140、灌浆分析部150、输出部160。
在地下结构物S上以放射形状安装钻孔110用于向地下结构物S周边的基岩注入灌浆材料(grout)，并形成如图9所示的灌浆部G。
钻孔110内部安装有多个电极120，更为具体地，优选地在钻孔110内部安装至少两个电极120，并沿着钻孔110的长度方向依次分离地布置。
参照图3a至图3b，电极120为板(plate)状，并可为弯曲或者挠曲以与钻孔110内侧面的形状对应，基于电极120上部涂布的导电性粘合剂A粘贴并固定在钻孔110内侧面。
温度传感器130安装在电极120的背面，电极120的背面安装有电线挂钩121用于固定连接在电极120上的电线W。
参照图4a及图4b，电极120上可形成有钉子形状的多个凸起122，凸起122被钉在钻孔110内侧面从而可固定电极120。
此外，温度传感器130安装在电极120的背面，电极120的背面安装有电线挂钩121用于固定连接在电极120上的电线W。
参照图5a，电极120可制成压钉形状，板状的头部123上安装有用于固定电线W的电线挂钩121，头部123的一侧安装有温度传感器130。
此外，头部123上安装的凸起122被钉入钻孔110内侧面，从而可固定电极120。
参照图5b，电极120被制成具有钉子形态的棒状，从而具有可将电极120钉入钻孔110和基岩上的结构。
此时，温度传感器130安装在电极120的一侧，电极120的端部安装有电线挂钩121用于固定连接在电极120上的电线W。
电极120可使用钢材质的材料，特别优选传导性高且耐腐蚀性强的铜、不锈钢、银、铝中任意一个或者它们的混合物。
如上所述，电极120上安装有电线挂钩121，优选在钻孔110内侧面也安装电线挂钩121。
因此，与电极120和温度传感器连接并沿着钻孔110向地下结构物S内部延伸并与测量部140连接的电线W挂在电线挂钩121上。
因此，可具有防止由于电线W妨碍灌浆材料的注入的效果。
如上所述，温度传感器130安装在钻孔110内部，更为具体而言，安装在电极120上并测量基岩的温度。
测量部140向电极120导入电流或者电压，在相互邻近的钻孔110上安装的电极120间测量基岩或者灌浆部G的电阻值。
测量部140以相互邻近的钻孔110为基准，测量一侧钻孔110上安装的一个电极120和另一侧钻孔110上安装的一个电极120间的电阻值。
即，参照图7具有说明如下，测量一侧钻孔110上安装的电极A1和另一侧钻孔110上安装的电极B1，或者电极A1和电极B2间的灌浆部G或者基岩的电阻值。
灌浆分析部150交叉分析温度传感器130和测量部140的测量值并计算出电阻率，分析计算出的电阻率并推导出注入的灌浆材料范围或者完成的灌浆部G的损伤与否及损伤位置。
输出部160将温度传感器130和测量部140的测量值和灌浆分析部150的分析结果值向操作员的显示器或者终端器图示。
当作为基岩和灌浆材料的混合物(mixture)的灌浆部G基于地震、风化、热化等不特定的外力发生损伤时，灌浆分析部150当在发生龟裂C的灌浆部G上计算出的电阻率相比于龟裂前计算出的电阻率减少20％以上时，通过输出部160驱动地下结构物S上安装的告警系统或者向操作员的显示器或者终端器图示危险信号。
以下参照图6说明本发明一实施例涉及的基岩灌浆监视方法。
图6是本发明一实施例涉及的基岩灌浆监视方法的流程图。
首先，测量部140向电极120导入电压或者电流，温度传感器130测量基岩的温度(S110)。
然后，测量部140测量相互邻近的钻孔110上安装的电极120间的基岩或者灌浆部G的电阻值(S120)。
测量部140以相互邻近的钻孔110为基准，测量一侧钻孔110上安装的一个电极120与另一侧钻孔110上安装的一个电极120间的电阻值。
参照图7，测量一侧钻孔110上安装的电极A1与另一侧钻孔110上安装的电极B1，或者电极A1与电极B2间的灌浆部G或者基岩的电阻值。
测量步骤(S110、S120)之后，灌浆分析部150相互分享温度传感器130及测量部140的测量值并计算出电阻率(S130)。
灌浆分析部150分析计算出的电阻率并推导出注入的灌浆材料范围或者完成的灌浆部G的损伤与否及损伤位置。
分析步骤(S130)之后，输出部160将温度传感器和测量部140的测量值及灌浆分析部150的分析结果值向操作员的显示器或者终端器图示(S140)。
当作为基岩和灌浆材料的混合物(mixture)的灌浆部G基于地震、风化、热化等不特定的外力发生损伤时，灌浆分析部150当在发生龟裂C的灌浆部G上计算出的电阻率相比于龟裂前计算出的电阻率减少20％以上时，通过输出部160驱动地下结构物S上安装的告警系统或者向操作员的显示器或者终端器图示危险信号。
参照图7和图8，通过本发明涉及的基岩灌浆监视方法可在向地下结构物S注入灌浆材料时，评价注入的灌浆材料范围和养护程度。
图7是图示通过图1图示的钻孔110正在注入的灌浆材料的范围的图。
图8是图示通过图1图示的钻孔110完成注入的灌浆材料的范围的图。
首先，参照图7，相互邻近的钻孔110中，一侧钻孔110中依次分离地布置有电极A1、A2及A3，另一侧钻孔110中依次分离地布置有电极120B1、B2及B3。
测量部140测量如电极A1-B1、A1-B2、A1-B3或者A2-B1等的一双电极120间的基岩或者灌浆部G的电阻值。
即，测量部140利用电极A1-B1测量电阻值，灌浆分析部150如果计算出电阻率，则可确认该区间的灌浆材料作业已经结束。
相反，如果利用电极A3-B3测量电阻率，则可判断灌浆材料注入作业还没有结束。
参照图8，通过在电极A1-B1，A2-B2，A3-B3区间计算出的电阻率，可知灌浆材料注入作业已经结束，并且灌浆部G已经完成。
此外，参照图9和图10，当基于地震、风化、热化等不特定的外力灌浆部G发生损伤时，通过本发明涉及的基岩灌浆监视方法可推导出灌浆部G的损伤与否及损伤位置。
图9是图示完成的灌浆部G中开始发生龟裂C的状态图。
图10是图示图9图示的灌浆部G中发生龟裂C的进展状态的图。
如果基岩内灌浆部G发生损伤，则地下结构物S的安全性被弱化，地下水可能会进入地下结构物S内部。
参照图9，由于灌浆部G中发生的龟裂C使地下水深入，则在电极A3-B3区间(或者电极A3-B2、A2-B3区间)发生电阻率的变化。
参照图10，如果电极A1-B1区间也发生电阻率变化，则可判断地下水已经渗透到地下结构物S周边。
如上所述，当作为基岩和灌浆材料的混合物(mixture)的灌浆部G基于地震、风化、热化等不特定的外力发生伤时，灌浆分析部150当发生龟裂的灌浆部G上计算出的电阻率相比于龟裂C前计算出的电阻率减少20％以上时，通过输出部160驱动安装在地下结构物S上的告警系统或者在操作员的显示器或者终端器上图示危险信号。
如上所述，所述的本发明实施例涉及的利用电阻率的基岩灌浆监视方法通过测量相互邻近的钻孔上安装的电极之间的电阻值，计算出电阻率，从而不需要进行用于评价灌浆的反演分析，可具有在现场即刻可进行灌浆评价的效果。
此外，注入灌浆材料之前，可获取作为评价对象的基岩的全部节理方向和尺寸信息。
此外，注入灌浆材料过程中，可获得通过根据基岩节理中注入的灌浆范围变化的电阻率，评价灌浆注入程度及养护程度的效果。
此外，注入灌浆材料结束后，电极为永久性地插入钻孔内部的状态，因此具有可长时间地实时监视基岩灌浆的效果。
本说明书中记载的实施例不是用于限定本发明的技术思想，而是用于说明本发明，因此，显而易见的是本发明的技术思想的范围不限于所述实施例。
在本发明的说明书和附图中包含的技术思想的范围内，对于本发明所属的技术领域具有一般知识的技术人员而言，可容易地导出的变形例和具体实施例应该理解为皆属于本发明的权力范围内。
[附图标识的说明]
S：地下结构物
G：灌浆部
C：龟裂
100：基岩灌浆监视装置
110：钻孔
120：电极
130：温度传感器
140：测量部
150：灌浆分析部
160：输出部

Claims (6)

1.一种基岩灌浆监视方法，其用于基岩灌浆监视装置，该装置包括：以放射形安装在地下结构物上以向所述地下结构物周边的所述基岩或者所述地基注入灌浆材料(grout)并形成灌浆部的多个钻孔(bore hole)、安装于所述钻孔内部的多个电极、及安装于所述钻孔内部并用于测量基岩或者地基温度的多个温度传感器，该方法的特征在于包括：
(a)测量部向所述电极引入电流或者电压，温度传感器测量所述基岩或者地基的温度的步骤；
(b)测量部在安装于相互邻近的所述钻孔上的电极之间测量电阻值的步骤；
(c)灌浆分析部交叉分析所述温度传感器和测量部的测量值并计算出电阻率的步骤。
2.如权利要求1所述的基岩灌浆监视方法，其特征在于，
所述多个电极沿着所述钻孔的长度方向依次以分离的形式布置。
3.如权利要求1所述的基岩灌浆监视方法，其特征在于，
所述(b)步骤中，所述测量部以所述相互邻近的钻孔为基准，在安装于一侧钻孔的一个电极和安装于另一侧钻孔中的一个电极之间测量电阻值。
4.如权利要求1所述的基岩灌浆监视方法，其特征在于，
所述(c)步骤中，所述灌浆分析部通过分析计算出的电阻率，推导出注入的灌浆范围或者完成的所述灌浆部的损伤与否及损伤位置。
5.如权利要求1所述的基岩灌浆监视方法，其特征在于，还包括：
(d)输出部将所述温度传感器和测量部的测量值及所述灌浆分析部的分析结果值图示于操作员的显示器或者终端器的步骤。
6.如权利要求5所述的基岩灌浆监视方法，其特征在于，
所述(d)步骤中，当所述灌浆部发生损伤时，通过所述输出部驱动安装于所述地下结构物上的告警系统或者向操作员的显示器或者终端器上图示危险信号。
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