软硬界面冻结管断裂致低温未冻缺陷诊断和修复的装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种软硬界面冻结管断裂致低温未冻缺陷诊断和修复的装置，包括光纤光栅测温系统、动力水清排及渗流压力探测系统、冻土间隙体积探测系统和修复冻结系统。本发明专利技术有快速对软硬界面冻结管断裂致低温未冻缺陷进行体积探测、对盐水泄露压力精准探测、精准对软硬地层界面易断管处温度监测、软硬界面冻结管断裂致低温未冻缺陷的快速修复等优点。断裂致低温未冻缺陷的快速修复等优点。断裂致低温未冻缺陷的快速修复等优点。

【技术实现步骤摘要】
软硬界面冻结管断裂致低温未冻缺陷诊断和修复的装置


[0001]本专利技术涉及地铁软硬地层冻结管断裂致盐水泄露引发的低温未冻缺陷探测领域。

技术介绍

[0002]软硬复合地层的冻结法施工极易引发冻结管断裂，造成盐水泄露，使高浓度的盐水逐步溶解于周围的软土层、岩石层等软硬不均岩土体的孔隙和裂隙中的自由水内，造成软硬地层内自由水的含盐量急剧增高，导致软硬地层盐水的冻结温度下降，形成低温未冻缺陷，引发次生灾害。
[0003]当前关于冻结管断裂后的紧急处理方法，主要包括采取延长冻结时间强化冻结效果、盐水泄露区探孔监测盐水半径等方法。延长冻结时间强化冻结效果，主要是基于经验判断制定延长冻结时间，无法准确判断盐水泄露的区域与体积；盐水泄露区探孔监测盐水半径，主要是基于冻结管内盐水流量判断盐水泄露的大致位置，无法精准判断盐水泄露的扩展体积和断管断口位置，特别是在承压水地层冻结施工时因风险大无法进行探孔开设。
[0004]由以上可知，目前还没有针对软硬界面冻结管断裂致低温未冻缺陷进行体积探测、盐水泄露压力探测和界面易断管处温度监测的方法和装置，也没有针对软硬界面冻结管断裂致低温未冻缺陷的快速修复装置和技术。

技术实现思路

[0005]鉴于上述分析，本专利技术旨在提供用于软硬界面冻结管断裂致低温未冻缺陷的探测装置和方法，用以解决软硬界面冻结管断裂致低温未冻缺陷体积难以探测，泄露盐水渗入软硬复合地层压力难以监测，冻结管断裂断口位置温度无法精准监测、以及软硬界面冻结管断裂致低温未冻缺陷难以快速精准修复的难题。
[0006]本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：
[0007]一种软硬界面冻结管断裂致低温未冻缺陷诊断和修复装置，其特征在于，包括：光纤光栅测温系统、动力水清排及渗流压力探测系统、冻土间隙体积探测系统和修复冻结系统；
[0008]所述光纤光栅测温系统包括若干光纤、若干光栅和光纤光栅控制器109；其中：光纤布设在混凝土管片701、岩石层702、软土层703三类地层不同界面处，通过光纤光栅控制器109采集上述三类地层中任意深度的温度变化，感应混凝土管片
‑
岩石界面704、岩石
‑
软土界面705在任意界面处的温度异常变化；
[0009]所述动力水清排及渗流压力探测系统包括透水土工布301、动力水归集箱302、动力水清排细管303、动力水压力传感器304、动力水清排控制器305、动力水储存罐306，其中：透水土工布301设置于地层界面系统中的软土层703与动力水归集箱302中间，用于过滤细小的砂石，动力水清排细管303的输入端连接动力水归集箱302，最终动力水清排细管303的输出端与动力水储存罐306连接；动力水清排细管303连接动力水压力传感器304，动力水压力传感器304与动力水清排控制器305连接；透水土工布301在该裂缝空间区域内将带压力
的渗流盐水汇聚收集于动力水归集箱302内部，当动力水归集箱302内部充盈后，另一端联通的动力水压力传感器304会检测到外泄的盐水6的渗流压力P1，同时排出裂缝空间区域内的自由水和盐水的混合液；
[0010]所述冻土间隙体积探测系统包括射流嘴401、射流管402、反渗流压力传感器403、反渗流流量传感器404、反渗流控制器405、反渗流液储存罐406、乙二醇溶液407，其中：射流嘴401安设在射流管402的底端，射流管402安设在进液管201的内部，射流管402的上端依次通过反渗流压力传感器403和反渗流流量传感器404与反渗流控制器405连接，反渗流控制器405与反渗流液储存罐406连接；反渗流液储存罐406用于存储乙二醇溶液407，乙二醇溶液407为浓度60％的乙二醇水溶液；在反渗流控制器405的控制下，使储存在反渗流液储存罐406内部的乙二醇溶液407通过安设在射流管402终端的射流嘴401射入盐水泄露渗流区域8内部；通过反渗流控制器405控制渗流压力传感器403的压力，使乙二醇溶液407通过射流嘴401射入泄露渗流区域8的裂缝空间内，射入乙二醇溶液407的压力P2大于盐水泄露压力P1；带P2压力的乙二醇溶液407沿着裂缝空间内的渗流通道反流至冻结管501的断裂处，然后沿着断管的缺口进入冻结管501的内部并充填满，当储液分离罐503因被充填而流出乙二醇溶液407时，立刻关闭反渗流控制器405，并通过反渗流流量传感器404检测出反充的乙二醇溶液407的总充填量S
zy
；当冻结管501通过自身系统的流量传感器502感应到盐水6泄露后，该子系统立即关闭冻结液的储液分离罐503，停止供应盐水，同时系统通过流量传感器502计算已注入的盐水量S
yx
，该子系统排尽储液分离罐503内的盐水；未冻区域体积S
w
为：S
w
＝S
zy
‑
S
yx
，S
w
为未冻区域间隙体积，S
zy
为注入的乙二醇溶液体积，S
yx
为注入的盐水体积；
[0011]所述修复冻结系统，包括进液管201、双向连通管202、出液管203、出液连接导管204、进液流量传感器205、进液压力传感器206、进液控制器207、储液罐208、出液流量传感器209、出液压力传感器210、出液控制器211，其中：进液管201左端依次通过安设进液压力传感器206、进液流量传感器205与进液控制器207连接，进液控制器207的左端与储液罐208连接；进液管201的右端与双向连通管202连接，双向连通管202的上下两端分别与出液管203连接，出液管203的左端与出液连接导管204的右端连接，出液连接导管204通过依次布设出液流量传感器209、出液压力传感器210与出液控制器211连接，出液控制器211的下端与储液罐208连接；当流量传感器502感应到盐水6的流量的异常变化，同时光纤光栅测温系统感应到混凝土管片701、岩石层702、软土层703中冻结温度的异常变化时，系统提示冻结管中盐水已经开始泄露；然后通过进液控制器207控制本子系统盐水从进液管201进入双向连通管202，然后进入出液管203，本系统循环进行快速冻结修复；储液罐208为冷源供应设备；光纤光栅测温子系统检测到温度恢复至正常值时，提示冻结修复已完成。
[0012]本专利技术具有如下优点：
[0013](1)快速对软硬界面冻结管断裂致低温未冻缺陷进行体积探测的优点。通过反渗流控制器405控制乙二醇溶液407通过射流嘴401射入盐水泄露渗流区域8内部，带压的乙二醇溶液407会沿着盐水6泄露后的渗流通道反流至断裂冻结管501的断管处，然后沿着断管的缺口进入断裂冻结管501的内部并充填满，计算反充的乙二醇溶液407的总充填量。
[0014](2)对盐水泄露压力精准探测的优点。通过盐水6泄露进入软土层703后，透水土工布301将泄露的盐水6汇聚收集于动力水归集箱302内部，充填满的盐水6通过动力水清排细管303上安设的动力水压力传感器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种软硬界面冻结管断裂致低温未冻缺陷诊断和修复的装置，其特征在于，包括：光纤光栅测温系统、动力水清排及渗流压力探测系统、冻土间隙体积探测系统和修复冻结系统；所述光纤光栅测温系统包括若干光纤、若干光栅和光纤光栅控制器(109)；其中：光纤布设在混凝土管片(701)、岩石层(702)、软土层(703)三类地层不同界面处，通过光纤光栅控制器(109)采集上述三类地层中任意深度的温度变化，感应混凝土管片
‑
岩石界面(704)、岩石
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软土界面(705)在任意界面处的温度异常变化；所述动力水清排及渗流压力探测系统包括透水土工布(301)、动力水归集箱(302)、动力水清排细管(303)、动力水压力传感器(304)、动力水清排控制器(305)、动力水储存罐(306)，其中：透水土工布(301)设置于地层界面系统中的软土层(703)与动力水归集箱(302)中间，用于过滤细小的砂石，动力水清排细管(303)的输入端连接动力水归集箱(302)，最终动力水清排细管(303)的输出端与动力水储存罐(306)连接；动力水清排细管(303)连接动力水压力传感器(304)，动力水压力传感器(304)与动力水清排控制器(305)连接；透水土工布(301)在该裂缝空间区域内将带压力的渗流盐水汇聚收集于动力水归集箱(302)内部，当动力水归集箱(302)内部充盈后，另一端联通的动力水压力传感器(304)会检测到外泄的盐水(6)的渗流压力P1，同时排出裂缝空间区域内的自由水和盐水的混合液；所述冻土间隙体积探测系统包括射流嘴(401)、射流管(402)、反渗流压力传感器(403)、反渗流流量传感器(404)、反渗流控制器(405)、反渗流液储存罐(406)、乙二醇溶液(407)，其中：射流嘴(401)安设在射流管(402)的底端，射流管(402)安设在进液管(201)的内部，射流管(402)的上端依次通过反渗流压力传感器(403)和反渗流流量传感器(404)与反渗流控制器(405)连接，反渗流控制器(405)与反渗流液储存罐(406)连接；反渗流液储存罐(406)用于存储乙二醇溶液(407)，乙二醇溶液(407)为浓度60％的乙二醇水溶液；在反渗流控制器(405)的控制下，使储存在反渗流液储存罐(406)内部的乙二醇溶液(407)通过安设在射流管(402)终端的射流嘴(401)射入盐水泄露渗流区域(8)内部；通过反渗流控制器(405)控制渗流压力传感器(403)的压力，使乙二醇溶液(407)通过射流嘴(401)射入泄露渗流区域(8)的裂缝空间内，射入乙二...

【专利技术属性】
技术研发人员：董涛，易觉，邹宝平，牟军东，范秀江，弓毅伟，吕明豪，詹海鸿，朱劲锋，张玉亮，陈杰华，叶怡珺，陈泉林，
申请(专利权)人：浙江科技学院杭州市地铁集团有限责任公司浙江省建投交通基础建设集团有限公司，
类型：发明
国别省市：