CN111855286A - 一种隧道衬砌的渗漏水水样采集装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及隧道衬砌混凝土结构的渗漏水水样采集的技术领域，具体公开一种隧道衬砌的渗漏水水样自动采集装置，包括保护壳、设置在所述保护壳内的固定件、通过所述固定件固定的盛水容器，以及设置有内腔的水样收集器、压缩并填充在所述内腔内的吸水海绵；所述保护壳可拆卸地固定在隧道衬砌上，使所述盛水容器、所述水样收集器包围在所述保护壳内；所述水样收集器包括设置有出水口的出水端和开口设置的采集端，所述采集端可拆卸地固定在所述隧道衬砌的渗水点处，所述出水端套设在所述盛水容器内。本发明通过设置水样收集器且开口端可拆卸地固定在渗水点处，吸水海绵吸收渗漏水水样，水样在自重与人造低压的作用下滴入水样收集器，实现水样收集。

Description

一种隧道衬砌的渗漏水水样采集装置

技术领域

本发明涉及隧道衬砌混凝土结构的渗漏水水样采集的技术领域，特别涉及一种隧道衬砌的渗漏水水样采集装置。

背景技术

隧道衬砌混凝土结构一般处于地层、围岩的覆盖之下，往往受到地下各种侵蚀因素的影响，一旦损伤不易修复和加固。地下水作为存在最为广泛的有害因素之一，对隧道衬砌混凝土结构的耐久性构成不利影响，因此了解隧道衬砌结构的渗漏水内有害成分例如氯离子、硫酸根离子等有害离子浓度变得十分重要。

当隧道内渗漏水流量较大、或流量较小且存在水滴滴落的情况时，可采用直接接取的方式进行采集，若出现流量较小且渗漏水沿衬砌内壁流淌的情况，则按传统接取的方式难以进行采集。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种隧道衬砌的渗漏水水样采集装置，该装置能收集沿衬砌内壁流淌的渗漏水，且将渗漏水中如碎石灰渣等杂质阻挡在外。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种隧道衬砌的渗漏水水样采集装置，包括：保护壳、设置在所述保护壳内的固定件、通过所述固定件固定的盛水容器，以及设置有内腔的水样收集器、压缩并填充在所述内腔内的吸水海绵；所述保护壳可拆卸地固定在隧道衬砌上，所述盛水容器、所述水样收集器被包围在所述保护壳内；所述水样收集器包括设置有出水口的出水端和一端开口设置的采集端，所述采集端可拆卸地固定在所述隧道衬砌的渗水点处，所述出水端套设在所述盛水容器内。

与现有技术相比，本发明通过设置内压缩有吸水海绵的水样收集器，收集器的开口端可拆卸地固定在隧道衬砌的渗水点处时，吸水海绵因自身的弹性膨胀作用紧贴在渗水点处，使得渗漏水溢出时即刻被吸水海绵吸收，被吸收在吸水海绵内的水样在自身重力以及微型真空泵制造的人造低压的作用下从水样收集器的出水口滴入水样收集器中，进而实现渗漏水水样的收集。

作为优选，所述水样收集器包括锥体部和褶皱弹性部；所述锥体部的底端和所述褶皱弹性部一体成型；所述出水口设置在所述锥体部的顶端，所述水样收集器的采集端为所述褶皱弹性部端。

作为优选，所述锥体部的外壁上设置有呈圆环形的密封圈，所述密封圈上与所述出水口同向的一侧设置有环形凹槽；

作为优选，所述固定件采用可塑泡沫制造，所述盛水容器部分埋设在所述固定件内。

作为优选，所述保护壳包括一侧面为开口的箱体，所述保护壳的开口固定在所述隧道衬砌上。

作为优选，所述保护壳的开口向外延伸有固定边沿，所述固定边沿上设置有螺栓孔，所述保护壳通过螺栓固定在所述隧道衬砌上。

作为优选，所述保护壳的开口边沿的一侧面可掀开地铰接在所述保护壳上。

作为优选，还包括空气导管、微型真空泵、空气止逆阀；所述空气导管一端与所述盛水容器内导通，另一端与所述微型真空泵连接；所述空气止逆阀设置在所述空气导管上。

作为优选，还包括冷却通风管；所述保护壳上设置有通孔；所述冷却通风管一端与所述微型真空泵连接，一端设置在所述通孔内。

作为优选，还包括信号判别器、无线信号发射器、设置所述盛水容器内的水位探测传感器；用于检测所述盛水容器内的水位探测传感器；

所述信号判别器用于接收到所述水位信号时发出通知信号；所述无线信号发射器用于接收所述通知信号并传输至人机交互设备。

附图说明

现结合附图与具体实施例对本发明作进一步说明：

图1是本发明安装在隧道衬砌上的结构示意图；

图2是本发明安装在不同隧道衬砌位置上的结构示意图；

图3是本发明安装在不同隧道衬砌位置上的结构示意图；

图4是水样收集器的结构示意图；

图5是图4的半剖图；

图6是保护壳的结构示意图；

图中：

2、固定件；3、盛水容器；4、水样收集器；41、密封圈；42、锥体部；43、褶皱弹性部；44、水样收集器的出水口；45、环形凹槽；5、吸水海绵；6、衬砌；7、空气导管；8、微型真空泵；9、空气止逆阀；10、冷却通风管；11、信号判别器；12、无线信号发射器；13、水位探测传感器；14、螺栓；15、保护壳；151、固定边沿；152、螺栓孔；153、盒盖；154、通孔。

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。

如图1～6所示，本发明提供一种隧道衬砌6的渗漏水水样采集装置，包括：保护壳15、设置在所述保护壳15内的固定件2、通过所述固定件2固定的盛水容器3，以及设置有内腔的水样收集器4、压缩并填充在所述水样收集器4的内腔内的吸水海绵5；所述保护壳15可拆卸地固定在隧道衬砌6上使所述盛水容器3、所述水样收集器4包围在所述保护壳15内；所述水样收集器4包括设置有出水口的出水端和一端开口设置的采集端，所述采集端可拆卸地固定在所述隧道衬砌6的渗水点处，所述出水端套设在所述盛水容器3内。

与现有技术相比，本发明通过设置内压缩有吸水海绵5的水样收集器4，收集器的开口端可拆卸地固定在隧道衬砌6的渗水点处时，吸水海绵5因自身的弹性膨胀作用紧贴在渗水点处，使得渗漏水溢出时即刻被吸水海绵5吸收，被吸收在吸水海绵5内的水样在自身重力的作用下从水样收集器的出水口44滴入水样收集器4中，进而实现渗漏水水样的收集。通过在渗水点处安装水样收集器4，实现了隧道衬砌6渗水的原位采集，避免渗水沿内壁流淌混入其他杂质从而造成水样的污染，保证了渗水即出即收集，同时可将流水带出的碎石灰渣等不属于水样采集范围的杂质阻挡在外。

未压缩时的吸水海绵5的形状与所述水样收集器4的内腔的形状相同、且吸水海绵5的形状的体积要大于所述水样收集器4的内腔与衬砌6结构内壁包围的内部空间为最优，以使得吸水海绵5在吸水收缩后依然可以较紧密地贴附于衬砌6上，渗水在流出后即可被海绵吸取。

如图4、5所示，所述水样收集器4包括锥体部42和褶皱弹性部43；所述锥体部42的底部和所述褶皱弹性部43一体成型；所述出水口44设置在所述锥体部42的顶端，所述水样收集器4的采集端为所述褶皱弹性部43端。

所述水样收集器4(或称异形漏斗)包括锥体部42和褶皱弹性部43，具体的，所述水样收集器4由不可变形的锥体部42分和褶皱型的弹性部分组成，由于褶皱弹性部43可以弹性伸缩，使得褶皱弹性部43可以通过部分伸长或压缩以改变其整体的形状或尺寸，使得其适应衬砌6的不同位置的不同弧度并固定在衬砌6上，制造相对独立空间、阻隔外部灰尘，使水样采集环境保持清洁无污染，参见图1、2、3所示。优选的，水样收集器的采集端通过粘贴的方式固定在衬砌6上。

所述锥体部42的外壁上设置有呈圆环形的有密封圈41，所述密封圈41上与所述出水口同向的一侧设置有环形凹槽45；所述盛水容器3包括开口端，所述盛水容器3的开口端嵌套在所述环形凹槽45内。

盛水容器3呈杯状体且采用玻璃或塑料材料制造为最优，杯状体盛水容器3的杯口即所述盛水容器3的开口端，同时玻璃或塑料材料的盛水容器3可避免其与渗漏水发生化学反应，造成水样失真。

密封圈41采用橡胶类材料制作，具有较好弹性，且与异形漏斗21牢固粘结，其端部设置的环形凹槽45，可供杯状体的盛水容器3的杯口插入连接，环形凹槽45宽度小于盛水容器3壁的厚度，如此可使盛水容器3与水样采集器紧密连接。

如图6所示，所述保护壳15包括一侧面为开口的箱体，所述保护壳15的开口固定在所述隧道衬砌6上。

优选的，所述保护壳15的开口向外延伸有固定边沿151，所述固定边沿151上设置有螺栓14孔152，所述保护壳15通过螺栓14固定在所述隧道衬砌6上；所述保护壳15的开口边沿的一侧面可掀开地铰接在所述保护壳15上，即保护壳15的盒盖153。

其中，保护壳15采用透明有机玻璃制作成型为最优，保护壳15可保护内部其他元器件不受损坏。

如图1～3所示，本发明还包括抽气装置，具体包括空气导管7、微型真空泵8、空气止逆阀9；所述空气导管7一端与所述盛水容器3内导通，另一端与所述微型真空泵8连接；所述空气止逆阀9设置在所述空气导管7上。其中，还包括冷却通风管10；所述保护壳15上设置有通孔154；所述冷却通风管10一端与所述微型真空泵8连接，一端设置在所述通孔154内。

如图1～3所示，本发明还包括信号发送装置，具体包括信号判别器11、无线信号发射器12、用于检测所述盛水容器3内水位的水位探测传感器13；水位探测传感器13，设置所述盛水容器3内，用于接触到所述水样时发出水位信号；信号判别器11，用于接收到所述水位信号时，发出通知信号；无线信号发射器12，用于接收所述通知信号并传输至人机交互设备。其中，所述信号判别器11接收到所述水位信号时还发出停工信号，所述微型真空泵8接收到所述停工信号时停止工作。上述信号发送装置可使工作人员减少现场驻守工作，因此人力成本大大降低。

具体的，如图1～5所示，水位探测传感器13优选为水位探测针，杯状体的盛水容器3的上端预留有供空气导管7插入的小孔洞，同时还预留有水位探测传感器13插入的小孔洞，该两个小孔洞表面均覆盖橡胶膜，在空气导管7或水位探测传感器13插入各自对应的小孔洞后，橡胶膜可紧密包裹插入的空气导管7或水位探测传感器13，进而阻止空气沿空气导管7或水位探测传感器13与预留的小孔洞之间的缝隙流通。

空气导管7为盛水容器3内部空气流向盛水容器3外的通道，空气止逆阀9的作用在于阻止空气沿空气导管7进入盛水容器3内部，即空气“只出不进”。微型真空泵8可在盛水容器3内部制造低于外部空气压力的气压环境，以此可使水样收集器4内吸水海绵5收集的渗漏水加速向盛水容器3内集中。冷却通风管10用于将微型真空泵8工作时抽取的气体与其自身所释放的热量与排出本发明的装置之外，以此保障微型真空泵8的工作性能。

通过微型真空泵8制造低压空间，可加快渗漏水的收集，实现自动收集功能。

微型真空泵8自带直流蓄电池，电源可供水位探测传感器13、信号判别器11以及无线信号发射器37共同使用。即微型真空泵8、水位探测传感器13、信号判别器11电性连接。水位探测传感器13的探针接触到水样时(即水样采样量达到要求时)，其内部电路会被激发，随后释放电信号并传递至信号判别器11；信号判别器11接收到电信号后随即对微型真空泵8下达停止工作的命令，并向无线信号发射器下达开始工作的命令，无线信号发射器向外部发射信号，信号接收端可收到水样采集完毕的通知。

水样水位达到水位探测传感器13的探针处，水样收集完毕，微型真空泵8随即停止工作，同时无线信号发射器7向外部发射信号，信号接收端可收到水样采集完毕的通知，工作人员到达现场拆卸采样装置，取出样品。

如图1～3所示，所述固定件2采用可塑泡沫制造，所述盛水容器3部分埋设在所述固定件2内。

保护壳15内部的可塑泡沫可起到隔热保温功能，有效避免长时间采集过程中盛水容器3内的水分挥发造成的水样酸碱度和离子浓度变化，保证了水样的原始特性。

具体的，如图1～3所示，可塑泡沫作为盛水容器3的保温隔热结构以及支撑结构，一方面可使盛水容器3所处环境维持在恒温从而令水样基本保持原始特性，另一方面用于嵌固盛水容器3、空气导管7、空气止逆阀9、微型真空泵8、冷却通风管10以及信号判别器11，可塑泡沫仅供一次水样收集使用，替换简单，造价低廉，优点是可以适应不同的采水位置，随采样装置安装角度的不同调整盛水容器3、空气导管7、空气止逆阀9、微型真空泵8、冷却通风管104以及信号判别器11的位置，达到灵活布置，按需改动的目的。

本发明通过设置安装水位传感器、信号判别器11控制微型真空泵8的关闭时机，并通过无线发射器通知取样人水样收集完毕的信号，以实现自动停机、自动通知的功能。

本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变型不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变型属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变动。

Claims (10)

1.一种隧道衬砌的渗漏水水样采集装置，其特征在于，包括：保护壳、设置在所述保护壳内的固定件、通过所述固定件固定的盛水容器，以及设置有内腔的水样收集器、压缩并填充在所述内腔内的吸水海绵；

所述保护壳可拆卸地固定在隧道衬砌上，所述盛水容器、所述水样收集器被包围在所述保护壳内；

所述水样收集器包括设置有出水口的出水端和一端开口设置的采集端，所述采集端可拆卸地固定在所述隧道衬砌的渗水点处，所述出水端套设在所述盛水容器内。

2.根据权利要求1所述的隧道衬砌的渗漏水水样采集装置，其特征在于，所述水样收集器包括锥体部和褶皱弹性部；

所述锥体部的底端和所述褶皱弹性部一体成型；

所述出水口设置在所述锥体部的顶端，所述水样收集器的采集端为所述褶皱弹性部端。

3.根据权利要求2所述的隧道衬砌的渗漏水水样采集装置，其特征在于，所述锥体部的外壁上设置有呈圆环形的密封圈，所述密封圈上与所述出水口同向的一侧设置有环形凹槽；

所述盛水容器包括开口端，所述盛水容器的开口端嵌套在所述环形凹槽内。

4.根据权利要求1所述的隧道衬砌的渗漏水水样采集装置，其特征在于，所述固定件采用可塑泡沫制造，所述盛水容器部分埋设在所述固定件内。

5.根据权利要求1所述的隧道衬砌的渗漏水水样采集装置，其特征在于，所述保护壳包括一侧面为开口的箱体，所述保护壳的开口固定在所述隧道衬砌上。

6.根据权利要求5所述的隧道衬砌的渗漏水水样采集装置，其特征在于，所述保护壳的开口向外延伸有固定边沿，所述固定边沿上设置有螺栓孔，所述保护壳通过螺栓固定在所述隧道衬砌上。

7.根据权利要求5所述的隧道衬砌的渗漏水水样采集装置，其特征在于，所述保护壳的开口边沿的一侧面可掀开地铰接在所述保护壳上。

8.根据权利要求1～7任一项所述的隧道衬砌的渗漏水水样采集装置，其特征在于，还包括空气导管、微型真空泵、空气止逆阀；

所述空气导管一端与所述盛水容器内导通，另一端与所述微型真空泵连接；

所述空气止逆阀设置在所述空气导管上。

9.根据权利要求8所述的隧道衬砌的渗漏水水样采集装置，其特征在于，还包括冷却通风管；所述保护壳上设置有通孔；

所述冷却通风管一端与所述微型真空泵连接，一端设置在所述通孔内。

10.根据权利要求1～7任一项所述的隧道衬砌的渗漏水水样采集装置，其特征在于，还包括信号判别器、无线信号发射器、用于检测所述盛水容器内水位的水位探测传感器；

所述水位探测传感器用于接触到所述水样时发出水位信号；

所述信号判别器用于接收到所述水位信号时发出通知信号；

所述无线信号发射器用于接收所述通知信号并传输至人机交互设备。

Images