CN111380945A - 一种基于电性参数时衰的隧道含水预警系统和方法 - Google Patents

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CN111380945A CN202010292385.9A CN202010292385A CN111380945A CN 111380945 A CN111380945 A CN 111380945A CN 202010292385 A CN202010292385 A CN 202010292385A CN 111380945 A CN111380945 A CN 111380945A
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王东旭
李波
汤宇
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杨文龙
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Abstract

本发明提供了一种基于电性参数时衰的隧道含水预警系统和方法。砂样筛分单元、水洗箱、烘干箱、调制箱、电解试样室、时衰测量单元和分析单元;其中,所述砂样筛分装置与所述水洗箱连通,所述砂样筛分装置用于根据预设砂样粒径将砂样分级,得到检测砂样,所述水洗箱清洗掉所述检测砂样上的粘土;所述水洗箱与所述烘干箱连通,所述烘干箱用于将所述检测砂样烘干后参入粘土所述烘干箱与所述调制箱连通,所述调制箱用于调制所述检测砂样的含水量;所述调制箱与所述电解试样室连通,所述电解试样室通过放电使得所述检测砂样产生激发极化效应,根据极化效应,进行含水预警。

Description

一种基于电性参数时衰的隧道含水预警系统和方法
技术领域
本发明涉及隧道含水预警技术领域,特别涉及一种基于电性参数时衰的隧道含水预警系统和方法。
背景技术
目前,在隧道挖掘过程中。因为隧道内含水地质构造的砂石含水量较高,经常在施工时会发生隧道积水,产生突水突泥,导致发生塌陷。进而影响工程质量和进度,也会对施工人员的安全带来威胁。
发明内容
本发明提供一种基于电性参数时衰的隧道含水预警系统和方法,用以解决隧道含水量监测难的难题。
一种基于电性参数时衰的隧道含水预警系统,其特征在于,包括:砂样筛分单元、水洗箱、烘干箱、调制箱、电解试样室、时衰测量单元和分析单元;其中,
所述砂样筛分装置与所述水洗箱连通,所述砂样筛分装置用于根据预设砂样粒径将砂样分级,得到检测砂样,所述水洗箱清洗掉所述检测砂样上的粘土;
所述水洗箱与所述烘干箱连通,所述烘干箱用于将所述检测砂样烘干后参入粘土;
所述烘干箱与所述调制箱连通,所述调制箱用于调制所述检测砂样的含水量;
所述调制箱与所述电解试样室连通,所述电解试样室通过放电使得所述检测砂样产生激发极化效应;
所述电解试样室与所述时衰测量单元连接,所述时衰测量单元用于在所述电解试样室放电时,检测所述检测砂样的离子浓度;
所述时衰测量单元与所述分析单元连接,所述分析单元根据所述离子浓度判断所述预设砂样的含水值,跟据所述含水值和预设阀值得到预警结果。
作为本发明的一种实施例,所述砂样筛分单元包括:
粒径筛分子单元:用于根据所述预设砂样的直径区间进行分级,得到分级后的检测砂样;其中,所述直径区间至少为两级,所述检测砂样至少为两份;
杂质过滤子单元:用于预设检测砂样直径阈值直径,将超过阈值直径的杂志去除;
分级输送子单元:用于将所述分级后的检测砂样通过不同的通道输送到水洗箱。
作为本发明的一种实施例,所述水洗箱包括:
筛洗单元:用于通过设置于所述水洗箱中的两层磨筛板将所述检测砂样上的粘土磨掉;其中,所述两层磨筛板倾斜设置,所述两层磨筛板频率可控;
筛震单元:用于通过设置在所述水洗箱底部的筛网通过不同速率的震动将所述检测砂样和粘土分离;其中,
所述筛网至少两种,分别筛选出不同级的检测砂样。
作为本发明的一种实施例,所述烘干箱包括:
烘干筒:至少包括两个烘干筒,并列设置于所述烘干箱内;
调温单元:通过围绕在所述烘干筒周边的阻热丝组成,用于控制所述烘干筒的温度;其中,
所述烘干筒与所述阻热丝之间设置有一层导温棉;
所述阻热丝外侧设置有绝缘阻温介质
排湿单元,用于将烘干时产生的水蒸气排出。
作为本发明的一种实施例,所述调制箱包括:
搅拌装置:用于在添加粘土时,通过搅拌增加所述粘和检测试样融合度;
增湿单元:所述增湿单元与所述烘干箱链接,通过所述烘干箱产生的水蒸气增加所述检测式样含水量。
作为本发明的一种实施例,所述电解试样室是包括:
电解液室和个试样室;其中,
所述电解液室设置在个试样室两侧,所述电解液室和个试样室之间通过渗透板隔开;
所述电解液室两端分别设置供电端,包括第一电极和第二电极,所述个试样室两侧设置有测量电极。
作为本发明的一种实施例,所述电解液室包括第一电解液室和第二电解液室;
所述第一电解液室内设置有第一电解液测试单元和第一计量量测单元;所述第二电解液室内设置有电解液测试单元和第一计量量测单元;其中,
所述第一电解液测试单元和第二电解液测试单元用于激发极化效应;
所述第一计量量测单元和第二计量量测单元用于检测极化效应时电流的变化值;
所述个试样室顶部设置有密闭隔离板,所述个试样室内部设置有试样测试器;所述个试样室两侧分别设置的渗透板包括第一高渗透性隔离板和第二高渗透性隔离板;其中,
所述第一高渗透性隔离板设置于所述第一电解液室和个试样室之间;
所述第二高渗透性隔离板设置于所述第二电解液室和个试样室之间。
作为本发明的一种实施例,所述时衰测量单元包括:
电位检测器:用于实时获取空间电位U;
浓度检测器:用于实时获取所述个试样室的离子浓度C;
时衰处理器:包括以下步骤:
根据所述空间电位U和离子浓度C;得到空间电位U和离子浓度C关系式:
Figure BDA0002450913920000041
其中,所述P为系数;
在存在离子浓度扩散系数D的情况下,
Figure BDA0002450913920000042
根据预设的偏方微分公式,在C(X,t)=X(x)T(t)情况下,所述:
Figure BDA0002450913920000043
n=(1,2,3……n),所述l为个试样室长度,所述An为离子,所述n代表个数;
根据所述偏方微分公式,得到所述个试样室内离子浓度为:
Figure BDA0002450913920000051
其中,所述C(x,t)为x端t时的浓度。
作为本发明的一种实施例,所述分析单元包括:
电流判断子单元:用于根据所述个试样室中离子的浓度,确定电流数值;
阈值子单元:用于根据时衰效应,设定时衰发生时电流的阈值:
预警单元:用于根据所述个试样室的电流数值和阈值进行对比,判断是否发出预警信息;其中,
当所述电流数值大于阈值时,发生时衰效应,发出报警信号;
当所述电流数值小于阈值时,没有发生时衰效应,不发出报警信号。
一种基于电性参数时衰的隧道含水预警方法,包括砂样筛分单元、水洗箱、烘干箱、调制箱、电解试样室、时衰测量单元和分析单元,其特征在于,所述预警方法包括以下步骤:
根据预设砂样粒径将砂样分级,得到检测砂样,并清洗掉所述检测砂样上的粘土;
将所述检测砂样烘干后参入粘土;
调制所述检测砂样的含水量;
将所述检测砂样放入电解试样室中,通过所述电解试样室放电使得所述检测砂样产生激发极化效应;
根据所述激发极化效应,确定所述电解试样室放电时,所述检测砂样的离子浓度;
根据所述离子浓度判断所述预设砂样的含水值,跟据所述含水值和预设阀值得到预警结果。
本发明的有益效果在于:本发明通过对隧道内的砂进行筛分可以检测多个阶层的砂子,然后通过清洗,烘干,使得砂子处于最干净的状态,后期通过调制含水量后通过电解检测砂子的时衰,从而根据时衰效应,判断隧道内的含水量。
清洗、烘干、筛分等过程,可以把砂子进行划分阶级,分为多个阶层
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。
在附图中:
图1为本发明实施例中一种基于电性参数时衰的隧道含水预警装置一种结构组成图;
图2为本发明实施例中电解试样室的结构图;
图3为本发明实施例中一种基于电性参数时衰的隧道含水预警方法的方法流程图。
附图标记:
1为第一电解液室,11为第二电解液室,2为第一高渗透性隔离板,21为第一高渗透性隔离板,3为个试样室,4为第一电极,41为第二电极,5为第一计量量测单元,51为第一计量量测单元,6为密闭隔离板,7为第一电解液测试单元,71为第二电解液测试单元,8为试样测试器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明,应当理解,此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。
如附图1所示:一种基于电性参数时衰的隧道含水预警系统,其特征在于,包括:砂样筛分单元、水洗箱、烘干箱、调制箱、电解试样室、时衰测量单元和分析单元;其中,
所述砂样筛分装置与所述水洗箱连通,所述砂样筛分装置用于根据预设砂样粒径将砂样分级,得到检测砂样,所述水洗箱清洗掉所述检测砂样上的粘土;通过砂样分级可以将砂样按照直径分为多个阶级,例如粒径分为0.5-1.0mm、1.0-1,4mm,2.4-3.7mm几个等级根据实际情况进行划分。
所述水洗箱与所述烘干箱连通,所述烘干箱用于将所述检测砂样烘干后参入粘土水洗箱用于清洗砂子上的杂质,防止其他杂质影响检测。烘干箱用于烘干清洗的水份。
所述烘干箱与所述调制箱连通,所述调制箱用于调制所述检测砂样的含水量;调制箱用于调节砂子的含水量,根据砂子的原本特征向砂子中添加水,改变砂子的状态。
所述调制箱与所述电解试样室连通,所述电解试样室通过放电使得所述检测砂样产生激发极化效应;砂样产生计划效应时,电解池中离子进行转移,随后砂子的缝隙会进行放电,在放电过程中会产生半衰时效应。半衰时效应时,放出的离子根据可以转化为含水量,因为每种砂样的缝隙与形成环境相关,因此半衰时效应时确定的,从而可以根据半衰时效应判断砂子的含水量。
所述电解试样室与所述时衰测量单元连接,所述时衰测量单元用于在所述电解试样室放电时,检测所述检测砂样的离子浓度;通过离子浓度检测可以判断砂子放出的离子的数量。
所述时衰测量单元与所述分析单元连接,所述分析单元根据所述离子浓度判断所述预设砂样的含水值,跟据所述含水值和预设阀值得到预警结果。增加的浓度为放出离子后增加的浓度,基于离子浓度设置阈值,判断含水量的高低,从而做出预警。
本发明的有益效果在于:本发明通过对隧道内的砂进行筛分可以检测多个阶层的砂子,然后通过清洗,烘干,使得砂子处于最干净的状态,后期通过调制含水量后通过电解检测砂子的时衰,从而根据时衰效应,判断隧道内的含水量。
作为本发明的一种实施例,所述砂样筛分单元包括:
粒径筛分子单元:用于根据所述预设砂样的直径区间进行分级,得到分级后的检测砂样;其中,所述直径区间至少为两级,所述检测砂样至少为两份;至少两级的砂样可以进行分别检测,获取多个检测数据,但是不局限于只有两种检测结果。
杂质过滤子单元:用于预设检测砂样直径阈值直径,将超过阈值直径的杂志去除;过滤掉砂子中粒径特大或者粒径特小的砂子,防止出现检测误差。
分级输送子单元:用于将所述分级后的检测砂样通过不同的通道输送到水洗箱。分为不同的通道输送,便于进行区分。
本发明的有益效果在于:本发明通过砂子的粒径筛分可以养检测砂子的砂样进行筛选,根据不同阶层的砂样,获取多个检测结果,进行对比。
作为本发明的一种实施例,所述水洗箱包括:
筛洗单元:用于通过设置于所述水洗箱中的两层磨筛板将所述检测砂样上的粘土磨掉;其中,所述两层磨筛板倾斜设置,所述两层磨筛板频率可控;通过可以控制的频率调节磨掉粘土的频率,从而控制检查测时间。
筛震单元:用于通过设置在所述水洗箱底部的筛网通过不同速率的震动将所述检测砂样和粘土分离;其中,
所述筛网至少两种,分别筛选出不同级的检测砂样。
筛网和砂子粒径的阶层相对应,不同的筛网将不同阶层的砂子进行粘土和砂子分离。
本发明的有益效果在于:本发明可以通过对筛洗和筛震两个过程去掉不同阶层砂样的粘土,保持砂样的洁净度,防止检测干扰。
作为本发明的一种实施例,所述烘干箱包括:
烘干筒:至少包括两个烘干筒,并列设置于所述烘干箱内;可以分别进行烘干,保持砂子的干燥性,使得砂子的运送速度相同。
调温单元:通过围绕在所述烘干筒周边的阻热丝组成,用于控制所述烘干筒的温度;其中,阻热丝构成的调温设备通过电就可以进行调节温度,调节温度精确。
所述烘干筒与所述阻热丝之间设置有一层导温棉;导温棉使得热量比较均匀,也可以防止因为温度影响砂子的运输。
所述阻热丝外侧设置有绝缘阻温介质
排湿单元,用于将烘干时产生的水蒸气排出。
本发明的有益效果在于:本发明在烘干过程中通过烘干筒便于砂子进行烘干,而且精确调温,可以控制烘干的效率,最后经过绝缘阻温装置,也可以防止其他状况隐形烘干过程。
作为本发明的一种实施例,所述调制箱包括:
搅拌装置:用于在添加粘土时,通过搅拌增加所述粘土和检测试样的融合度;粘土、含水量和砂样进行重新匹配通过搅拌的方式容易进行高度融合。
增湿单元:所述增湿单元与所述烘干箱链接,通过所述烘干箱产生的水蒸气增加所述检测式样含水量。通过水蒸气进行增加含水量使得含水量因为温度催化可以快速调节。而且,节约水资源。
本发明的有益效果在于:调制箱是对砂样重新加水和粘土,使得砂样能够中重新进行离子贴附的过程,因为砂子的半衰时效应不变,所以砂子的能够进入的离子时一定的。
作为本发明的一种实施例,所述电解试样室是包括:
电解液室和个试样室3;其中,
所述电解液室设置在个试样室两侧,所述电解液室和个试样室3之间通过渗透板隔开;
所述电解液室两端分别设置供电端,包括第一电极4和第二电极41,所述个试样室两侧设置有测量电极。
本发明中电解室和个试样室是分开的,如附图2所示;电解室与试样室之间采用可调整渗透系数的渗透板隔开,经过数次试验选定渗透板的渗透系数,既能使得电流能够供入试样,又不至于电解室内的溶液过多渗入到试样室内,影响激发极化的测试精度。
该装置采用四极法测量,为减弱供电电极与测量电极自身极化对测量结果的影响,供电电极釆用厚度铅板制作,测量电极采用不极化电极,电解液采用饱和溶液,抑制电极自身过电位的产生,最大程度消除电极极化对测量结果的影响。
作为本发明的一种实施例,如附图2所示,作为本发明的一种实施例,所述电解液室包括第一电解液室1和第二电解液室11;
所述第一电解液室1内设置有第一电解液测试单元7和第一计量量测单元5;所述第二电解液室11内设置有电解液测试单元P71和第一计量量测单元51;其中,
所述第一电解液测试单元7和第二电解液测试单元71用于激发极化效应;
所述第一计量量测单元5和第二计量量测单元51用于检测极化效应时电流的变化值;
所述个试样室顶部设置有密闭隔离板6,所述个试样室3内部设置有试样测试器8;所述个试样室3两侧分别设置的渗透板包括第一高渗透性隔离板2和第二高渗透性隔离板21;其中,
所述第一高渗透性隔离板2设置于所述第一电解液室1和个试样室3之间;
所述第二高渗透性隔离板21设置于所述第二电解液室11和个试样室3之间。
渗透板可以在产生极化效应时,快速进行离子转移,而个试样室3内的试样溶液容易进入电解液室中。
作为本发明的一种实施例,所述时衰测量单元包括:
电位检测器:用于实时获取空间电位U;
浓度检测器:用于实时获取所述个试样室的离子浓度C;
时衰处理器:包括以下步骤:
根据所述空间电位U和离子浓度C;得到空间电位U和离子浓度C关系式:
Figure BDA0002450913920000121
其中,所述P为系数;
在存在离子浓度扩散系数D的情况下,
Figure BDA0002450913920000122
根据预设的偏方微分公式,在C(X,t)=X(x)T(t)情况下,所述:
Figure BDA0002450913920000123
n=(1,2,3……n),所述l为个试样室长度,所述An为离子,所述n代表个数;
根据所述偏方微分公式,得到所述个试样室内离子浓度为:
Figure BDA0002450913920000124
其中,所述C(x,t)为x端t时的浓度。
本发明的有益效果在于:本发明的离子浓度获取也和空间电位相关。然后通过时衰处理,根据离子浓度扩散系数D和偏方微分公式得到离子浓度。
作为本发明的一种实施例,所述分析单元包括:
电流判断子单元:用于根据所述个试样室中离子的浓度,确定电流数值;
阈值子单元:用于根据时衰效应,设定时衰发生时电流的阈值:
预警单元:用于根据所述个试样室的电流数值和阈值进行对比,判断是否发出预警信息;其中,
当所述电流数值大于阈值时,发生时衰效应,发出报警信号;
当所述电流数值小于阈值时,没有发生时衰效应,不发出报警信号。
本发明的有益效果在于:电流判断获得离子浓度,阈值子单元控设置时衰发生时的电流值和离子值;当检测到超过阈值时,发出预警信息。
一种基于电性参数时衰的隧道含水预警方法,包括砂样筛分单元、水洗箱、烘干箱、调制箱、电解试样室、时衰测量单元和分析单元,其特征在于,如附图3所示,所述预警方法包括以下步骤:
步骤1:根据预设砂样粒径将砂样分级,得到检测砂样,并清洗掉所述检测砂样上的粘土;
步骤2:将所述检测砂样烘干后参入粘土;
步骤3:调制所述检测砂样的含水量;
步骤4:将所述检测砂样放入电解试样室中,通过所述电解试样室放电使得所述检测砂样产生激发极化效应;
步骤5:根据所述激发极化效应,确定所述电解试样室放电时,所述检测砂样的离子浓度;
步骤6:根据所述离子浓度判断所述预设砂样的含水值,跟据所述含水值和预设阀值得到预警结果,预设的阈值根据实际检测时的需求来确定。
如上述方法的一种实施例:
1.试样制作:材料采用含水砂样,其粒径选用0.5-1.0mm、1.0-1,4mm,2.4-3.7mm三个等级,砂样首先粒径进行筛分,为了控制砂样中粘土的含量,将筛分后的砂样经过清水冲洗,之后放入烘箱设置温度90度进行烘干,之后掺入4%粘土,将砂样加水依次调制含水率为3%-20%,间隔2%含水率。
2.电流与时衰试验:选取制备好粒径为的砂样,依次调整电流,测试砂样的时衰,
3.粒径、含水率与试验:选取制备好的种粒径的砂样,按照确定好的大电流与小电流,分别控制含水率为—,按照确定的大电流与小电流测量砂样的时衰。
4.砂样体积与时衰试验:选取制备好粒径为的砂样2.4-3.7mm,在含水率情况下,分别调整砂样的体积为1/3、1/2、3/4、1试样室的体积,按照选定的大电流与小电流,测量砂样的时衰。
5.根据时衰根据预设阈值进行对比,根据对比结果判断含水量高低,当含水量高,发出预警信息,当含水量低,显示含水量信息。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种基于电性参数时衰的隧道含水预警系统,其特征在于,包括:砂样筛分单元、水洗箱、烘干箱、调制箱、电解试样室、时衰测量单元和分析单元;其中,
所述砂样筛分装置与所述水洗箱连通,所述砂样筛分装置用于根据预设砂样粒径将砂样分级,得到检测砂样,所述水洗箱清洗掉所述检测砂样上的粘土;
所述水洗箱与所述烘干箱连通,所述烘干箱用于将所述检测砂样烘干后参入粘土
所述烘干箱与所述调制箱连通,所述调制箱用于调制所述检测砂样的含水量;
所述调制箱与所述电解试样室连通,所述电解试样室通过放电使得所述检测砂样产生激发极化效应;
所述电解试样室与所述时衰测量单元连接,所述时衰测量单元用于在所述电解试样室放电时,检测所述检测砂样的离子浓度;
所述时衰测量单元与所述分析单元连接,所述分析单元根据所述离子浓度判断所述预设砂样的含水值,跟据所述含水值和预设阀值得到预警结果。
2.根据权利要求1所述的一种基于电性参数时衰的隧道含水预警系统,其特征在于,所述砂样筛分单元包括:
粒径筛分子单元:用于根据所述预设砂样的直径区间进行分级,得到分级后的检测砂样;其中,所述直径区间至少为两级,所述检测砂样至少为两份;
杂质过滤子单元:用于预设检测砂样直径阈值直径,将超过阈值直径的杂质去除;
分级输送子单元:用于将所述分级后的检测砂样通过不同的通道输送到水洗箱。
3.根据权利要求1所述的一种基于电性参数时衰的隧道含水预警系统,其特征在于,所述水洗箱包括:
筛洗单元:用于通过设置于所述水洗箱中的两层磨筛板将所述检测砂样上的粘土磨掉;其中,所述两层磨筛板倾斜设置,所述两层磨筛板频率可控;
筛震单元:用于通过设置在所述水洗箱底部的筛网通过不同速率的震动将所述检测砂样和粘土分离;其中,
所述筛网至少两种,分别筛选出不同级的检测砂样。
4.根据权利要求1所述的一种基于电性参数时衰的隧道含水预警系统,其特征在于,所述烘干箱包括:
烘干筒:至少包括两个烘干筒,并列设置于所述烘干箱内;
调温单元:通过围绕在所述烘干筒周边的阻热丝组成,用于控制所述烘干筒的温度;其中,
所述烘干筒与所述阻热丝之间设置有一层导温棉;
所述阻热丝外侧设置有绝缘阻温介质
排湿单元,用于将烘干时产生的水蒸气排出。
5.根据权利要求1所述的一种基于电性参数时衰的隧道含水预警系统,其特征在于,所述调制箱包括:
搅拌装置:用于在添加粘土时,通过搅拌增加所述粘土和检测砂样的融合度;
增湿单元:所述增湿单元与所述烘干箱链接,通过所述烘干箱产生的水蒸气增加所述检测式样含水量。
6.根据权利要求1所述的一种基于电性参数时衰的隧道含水预警系统,其特征在于,所述电解试样室是包括:
电解液室和个试样室(3);其中,
所述电解液室设置在个试样室两侧,所述电解液室和个试样室(3)之间通过渗透板隔开;
所述电解液室两端分别设置供电端,包括第一电极(4)和第二电极(41),所述个试样室两侧设置有测量电极。
7.根据权利要求6所述的一种基于电性参数时衰的隧道含水预警系统,其特征在于,所述电解液室包括第一电解液室(1)和第二电解液室(11);
所述第一电解液室(1)内设置有第一电解液测试单元(7)和第一计量量测单元(5);所述第二电解液室(11)内设置有电解液测试单元(71)和第一计量量测单元(51);其中,
所述第一电解液测试单元(7)和第二电解液测试单元(71)用于激发极化效应;
所述第一计量量测单元(5)和第二计量量测单元(51)用于检测极化效应时电流的变化值;
所述个试样室顶部设置有密闭隔离板(6),所述个试样室(3)内部设置有试样测试器(8);所述个试样室(3)两侧分别设置的渗透板包括第一高渗透性隔离板(2)和第二高渗透性隔离板(21);其中,
所述第一高渗透性隔离板(2)设置于所述第一电解液室(1)和个试样室(3)之间;
所述第二高渗透性隔离板(21)设置于所述第二电解液室(11)和个试样室(3)之间。
8.根据权利要求1所述的一种基于电性参数时衰的隧道含水预警系统,其特征在于,所述时衰测量单元包括:
电位检测器:用于实时获取空间电位U;
浓度检测器:用于实时获取所述个试样室的离子浓度C;
时衰处理器,包括以下步骤:
根据所述空间电位U和离子浓度C;得到空间电位U和离子浓度C关系式:
Figure FDA0002450913910000041
其中,所述P为系数;
在存在离子浓度扩散系数D的情况下,
Figure FDA0002450913910000042
根据预设的偏方微分公式,在C(X,t)=X(x)T(t)情况下,所述:
Figure FDA0002450913910000043
所述l为个试样室长度,所述An为离子,所述n代表个数;
根据所述偏方微分公式,得到所述个试样室内离子浓度为:
Figure FDA0002450913910000044
其中,所述C(x,t)为x端t时的浓度。
9.根据权利要求8所述的一种基于电性参数时衰的隧道含水预警系统,其特征在于,所述分析单元包括:
电流判断子单元:用于根据所述个试样室中离子的浓度,确定电流数值;
阈值子单元:用于根据时衰效应,设定时衰发生时电流的阈值:
预警单元:用于根据所述个试样室的电流数值和阈值进行对比,判断是否发出预警信息;其中,
当所述电流数值大于阈值时,发生时衰效应,发出报警信号;
当所述电流数值小于阈值时,没有发生时衰效应,不发出报警信号。
10.一种基于电性参数时衰的隧道含水预警方法,包括砂样筛分单元、水洗箱、烘干箱、调制箱、电解试样室、时衰测量单元和分析单元,其特征在于,所述预警方法包括以下步骤:
根据预设砂样粒径将砂样分级,得到检测砂样,并清洗掉所述检测砂样上的粘土;
将所述检测砂样烘干后参入粘土;
调制所述检测砂样的含水量;
将所述检测砂样放入电解试样室中,通过所述电解试样室放电使得所述检测砂样产生激发极化效应;
根据所述激发极化效应,确定所述电解试样室放电时,所述检测砂样的离子浓度;
根据所述离子浓度判断所述预设砂样的含水值,跟据所述含水值和预设阀值得到预警结果。
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