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(shí)，常常會(huì)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(huì)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(duì)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(xiàng)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(jì)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(shí)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(jì)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(dòng)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(dòng)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(jì)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(jì)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(jì)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(jiān)固耐用，重要的是配套線纜的價(jià)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(shí)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/日 的數(shù)量級(jí)等。如水流在厘米數(shù)量級(jí)/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米/日

測深：200米

適用井徑：50-300mm

電子羅盤精度：≦1度

圖片上傳速度：1幀/秒
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(xiàng)目位于江蘇省南京市建鄴區(qū),3層地下室挖深18米, 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(jià)和性能參數(shù)如表達(dá)1所示：但三者的造價(jià)相差較大，根據(jù)預(yù)算，如采用地下連續(xù)墻，總造價(jià)將達(dá)到2。115億元，采用自凝灰漿防滲墻總造價(jià)為1。5236億元，而采用水泥攪拌樁（雙軸、三軸、旋噴），造價(jià)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(huì)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(jià)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米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(gè)數(shù)量級(jí)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(shí)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(cái)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米長的有歷史的減水壩，為洪澤湖多個(gè)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(duì)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(duì)滲漏的主要通道進(jìn)行了振動(dòng)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(duì)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(dòng)沉薄防滲板墻(樁號(hào)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(duì)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(jià)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米高程的強(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7米和10米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(gè)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(gè)數(shù)量級(jí)。原來的強(qiáng)滲透層隱患得了很好的解決。