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技術(shù)文章

CS9000地下水流速流向儀介紹

發(fā)布時間:2021-04-06瀏覽:2707次

簡介

最近幾十年來,我國的基本建設(shè)一直都以高速不斷增長,隨著我國科技的進(jìn)步和國外先進(jìn)技術(shù)的引進(jìn),越來越多的大型建筑和地下工程正在或?qū)⒁ㄔO(shè),特別是大量出現(xiàn)的地鐵、超高層大樓、大型過海過江大橋、過江過河的大型遂道、大型礦井煤田等等,這些建筑的基坑越來越大越來越深,在施工和使用時,常常會出現(xiàn)滲漏、塌方、涌水等事故,由于現(xiàn)在重大事故的政治影響和經(jīng)濟(jì)損失十分巨大,施工安全和這些建筑以后的使用安全被政府及社會各界密切關(guān)注,這些事故大多都和地下水有關(guān),如事先能測量出地下水測量的相關(guān)參數(shù),人們就能避免或減輕事故,因此我們不能不認(rèn)真對待地下水測量的問題。

地下水狀態(tài)有多種描述的方法,如水壓、流速、流向、孔隙度、水力坡度等等、其中水的流速和流向是最重要和最基本和參數(shù)之一,許多其它的參數(shù)可以從這兩項參數(shù)中推算出來。如何準(zhǔn)確測量到它的數(shù)值,卻一直是工程技術(shù)人員面前的難題,長期以來人們通過種種方法試圖測量它們,但由于地質(zhì)條件的復(fù)雜苛刻和技術(shù)所限,人們一直沒有找到一種較理想的測量方法,目前較常用的方法是抽水試驗(yàn),同位素示蹤測量、電法測量、電導(dǎo)測量、電熱式測量、探地雷達(dá)等,但這些測量方法都存在各種較大的弊端和測量誤差,還沒有一種公認(rèn)的方便快捷的測量方式。

CS9000地下水流速流向儀是我公司最新研制成的地下水流速流向儀,它得益于現(xiàn)代電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,采用多種最新的科技成果,可在已有的口徑大于50毫米的成井中直接測量地下水的流速和流向。它的測量基于示蹤原理,即利用水中已有的示蹤物(如細(xì)小的懸浮顆粒),或人為地加入特定的螢光示蹤劑,利用不同紫外波長大功率LED燈形成多角度顯影背景和投射光源,通過顯微拍攝的方式連續(xù)記錄不同時段微粒所在的位置及變化,通過分析這些微粒行進(jìn)軌跡,加上水下探頭所帶的高精度電子羅盤所確定的實(shí)際方向,通過統(tǒng)計的方式就能得出地下水的流速流向的參數(shù),為了減小微粒受外界其它微粒的分子熱運(yùn)動碰撞、溶液溶質(zhì)的比重差異、濃度差異等等引起的測量誤差,使用人員可通過大量的水下紀(jì)錄信息利用誤差分折的方法逐步逼近所需的精度,該方法從原理上講和放射性同位素采用的測量原理是一致的,但它避免了放射性同位素操作種種特殊要求的限制,是可信度很高的直接測量地下水流速流向的一種先進(jìn)的方法。在地下水流速小于能推動傳統(tǒng)機(jī)械式葉輪流速儀的流速段,這是目前已知唯一可實(shí)用的測量法。較正在試驗(yàn)中的電熱傳導(dǎo)法、電導(dǎo)溶質(zhì)測量法有著更高的精度與可信度。

為了進(jìn)一步提高測量的精度和應(yīng)用范圍,在水下自身示蹤微粒較少或顯示不清楚的情況下,本儀器還配套設(shè)計有示蹤劑投射裝置,可人為遠(yuǎn)程操控投射少量的示蹤劑或螢光劑,該示蹤劑與本儀器的LED燈所照射的波長相配套,能較好地顯現(xiàn)微粒的影象。

根據(jù)原樣機(jī)試用結(jié)果,我們放棄了原設(shè)計采用的視頻電纜的圖像傳送方式,這種方法電纜易損壞且操作不便,數(shù)百米的視頻電纜與電線收放是極困難的事,所以本儀器采用了新的設(shè)計方案,充分利用微電子技術(shù)的最新成果,使用目前最流行的嵌入式系統(tǒng),采用ARM9系列的高速數(shù)據(jù)處理器,將采集的圖像經(jīng)數(shù)字壓縮后上傳至上位機(jī),上位機(jī)接收數(shù)據(jù)再將數(shù)據(jù)還原。這種方法不僅傳送的距離提高,而且可以使用多芯通用電纜,單根線且較柔細(xì),不僅操作使用方便,堅固耐用,重要的是配套線纜的價格大大下降,為推廣應(yīng)用打下了好的基礎(chǔ)。

和所有的儀器一樣,本儀器也有它的局限性,在使用時要有較好的洗井過程,水的清潔度要達(dá)到可分辨出微粒的條件。地下水流的速度不低于米/ 的數(shù)量級等。如水流在厘米數(shù)量級/日,建議采用放射性同位素的測量方法,本公司也提供相關(guān)的儀器和測量技術(shù)。

主要技術(shù)參數(shù)

測量速度:1-100/

測深:200

適用井徑:50-300mm

電子羅盤精度:1

圖片上傳速度:1/
流速流向誤差:5%

電源:12V40A聚合物鋰電池組

平均耗電: 12V  0.5A

 

測量實(shí)例1

新華城AB地塊項目位于江蘇省南京市建鄴區(qū),3層地下室挖深18, 開挖面積8萬平方米.該工程場地屬長江漫灘地貌單元,工程性質(zhì)自上而下為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土,粉細(xì)砂, 中粗砂卵礫石,強(qiáng)風(fēng)化泥巖,風(fēng)化層厚70厘米以下,中粗砂卵礫石 含水層為主要承壓含水層,地下水接受側(cè)向徑流補(bǔ)給,與長江水有密切的水力聯(lián)系,呈互排關(guān)系。目前在深基坑中采用的止水帷幕施工法主要有:水泥攪拌樁,地下連續(xù)墻、自凝灰防滲墻等,其造價和性能參數(shù)如表達(dá)1所示:但三者的造價相差較大,根據(jù)預(yù)算,如采用地下連續(xù)墻,總造價將達(dá)到2。115億元,采用自凝灰漿防滲墻總造價為1。5236億元,而采用水泥攪拌樁(雙軸、三軸、旋噴),造價僅為0.935億元。水泥攪拌樁是利用水泥作為固化劑,通過特制的攪拌機(jī)械,在地基深外將軟土和固化劑強(qiáng)制攪拌,利用固化劑和軟土之間所產(chǎn)生的一系例物理化學(xué)反應(yīng),使軟土硬結(jié)成具有整體性,水穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的優(yōu)質(zhì)土體,但這的連續(xù)性不太好,接頭處和部分墻體搭接處會出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象, 一但出現(xiàn)這種情況,過去的技術(shù)是無法探測到這些滲漏點(diǎn)的,只能大面積開挖重做,結(jié)果造價成倍增加,采用CS9000地下水流速流向儀測量出滲漏地段,測出滲流較大的測井和深度,通過測量得知在地下18處有一層中粗砂卵礫石,它的水流速度要大于其它深度一個數(shù)量級以上,該結(jié)論與地質(zhì)勘探所得結(jié)果一致,是的主要滲漏的地層,所以重點(diǎn)加強(qiáng)該層的堵漏措施,因此在這一深度附近采用特別的強(qiáng)防滲配方漿料,如果在成墻后發(fā)現(xiàn)仍有滲漏點(diǎn),再通過流速流向儀測出成墻后的地下水參數(shù),再通過化學(xué)灌漿或加筑防漏墻,就可以有效地將漏點(diǎn)堵住,能大大減少工程的費(fèi)用。

 

測量實(shí)例2

江蘇省洪澤湖大堤管涌滲漏路徑測量

    洪澤湖是中國第四大淡水湖,水位17 m時庫容為176億立方米。洪澤湖大堤歷史上是淮楊地區(qū)的防洪屏障,經(jīng)過數(shù)百年修建增筑兩形成今天67km長的大堤。大堤保障下游2000萬人口的生命財產(chǎn)和3000萬畝農(nóng)田的安全。因此,大堤的安危,生命悠關(guān), 2000年洪澤湖大堤在52K+315處發(fā)生了管涌滲漏,這是一段200長的有歷史的減水壩,為洪澤湖多個缷載洪水的閘堤之一。由于這一特殊作用和歷史上的變遷,使得這里地形與水文地質(zhì)條件變得異常的復(fù)雜,給這里的地質(zhì)勘察和地下水滲漏的測試工作帶來了較大的困難。我們使用CS9000流速流向儀,在現(xiàn)場對的管涌滲漏的路徑和滲漏的層位行詳細(xì)的測量。根據(jù)測量結(jié)果;隨之對滲漏的主要通道進(jìn)行了振動灌漿防滲處理,取得了很好地防滲效果,在工程完工后的2010年,對滲漏路徑上的原位水文測試孔又進(jìn)行了一次跟蹤測量,以證明工程處理前后的滲流場的變化情況。洪澤湖大堤52K管涌滲漏發(fā)現(xiàn)之后,經(jīng)過多方面的研究、勘察、探測、常規(guī)水位水量觀測、灌漿以及垂直連續(xù)振動沉薄防滲板墻(樁號52K+180-52K+430m)工程處理,管涌滲漏水量減少了70%,堤壩測壓管的浸潤線下降了30%,說明工程處理的效果是好的。但是,管涌冒水處的水量繼續(xù)存在。為了查清繼續(xù)滲水的原因,在工程處理的前后,對堤壩的滲流場進(jìn)行了現(xiàn)場單井水的流速流向測量,后次測量比前次測量的洪澤湖水位高出2。 84m,因此,有很好的可比性和實(shí)際應(yīng)用價值。其測量結(jié)果如下:

    1、經(jīng)防滲墻處理以后,地下永滲流場的滲流方向發(fā)生了較大的變化。滲流方向由原來的東西向轉(zhuǎn)變成南北向;滲流通道上的滲流量比原來減少了98%以上,而非通道上的2-3#孔卻增加了11%。二者顯示說明,經(jīng)防滲墻處理之后,原滲漏通道上的滲流量得到了很好的控制。由于防滲墻的不連續(xù)性(只做了100m長),在新的滲流條件下,又產(chǎn)生了新的滲流問題,所以繞墻端的潛水滲流依然繼續(xù)進(jìn)行。

    2、原滲漏通道上的滲流量的變化,檢測防滲墻下部盼滲漏水量減少了97%,特別是4--0高程的強(qiáng)滲漏通道上的滲漏水得到了很好地控制,防滲墻在主滲漏上的防滲效果是好的,但是,防滲墻上部的防滲效果差些,在710高程的滲流量還有些增加。依據(jù)滲流方向的分布,其上部的滲流主要來自繞墻端的潛水滲流。

    3、各測孔兩次滲漏量測量結(jié)果在水平面上的比較,防滲墻建成以后,滲漏量增加的只有2-3#,其余4個測孔的滲漏減少量在83-91%之間。

    4、工程處理之后,管涌滲漏的主滲水通道得到了很好的控制。主滲漏通道上滲透特性有了明顯的好轉(zhuǎn)。滲透系數(shù)降低了二到三個數(shù)量級。原來的強(qiáng)滲透層隱患得了很好的解決。

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