一种岩土体中注浆浆液扩散面积的监测方法、系统及装置

摘要

本发明公开涉及一种岩土体中注浆浆液扩散面积的监测方法、系统及装置，该方法包括：建立该网格状测温光纤的网格直角坐标系；在浆液通过该至少一个注浆钻孔被注入该岩土体的岩层裂隙的过程中，通过该温度解调仪确定该浆液在该网格状测温光纤上蔓延的目标位置长度；根据预先设置的网格直角坐标系中的坐标值确定策略，确定与该目标位置长度对应的目标横坐标和目标纵坐标；根据该目标横坐标和该目标纵坐标计算该浆液在该网格状测温光纤上的扩散面积。能够通过测温光纤来全方位测试及反馈注浆浆液的扩散面积，解决各个方位较高精度测量注浆浆液扩散面积的问题，实时指导注浆过程参数和控制措施的修正，以达到注浆的设计效果。

说明书

技术领域

本发明公开涉及岩土体注浆技术领域，具体地，涉及一种岩土体中注浆浆液扩散面积的监测方法、系统及装置。

背景技术

地下岩土工程问题面对的对象是岩土体、水和工程结构，由此岩土体和工程结构的相互耦合、相互影响产生的地下空间正常使用和空间稳定问题千差万别。在解决此类问题过程中，注浆方法是常用的方法之一，通过注浆浆液的渗入凝固而改善围岩(围土)的力学特性及渗透特性，从而实现工程结构稳定和减少地下空间渗水量。在注浆过程中，注浆浆液在压力作用下扩散过程和范围随岩土体的差异而呈现巨大的差异性特性，而注浆效果的优劣很大程度上由注浆浆液在拟加固区域的扩展和赋存情况决定；目前对注浆浆液过程的监测很多局限于注浆压力或注浆量的监测，即使对浆液进入岩土体后的特征参数进行测量，也仅仅是对几个特定的测点进行监测，并没有能够做到较高精度的全方位监测出浆液进入岩土体后的扩散及赋存范围，使得技术人员难以对注浆浆液的扩散及赋存范围做到精准掌握和评价。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本发明公开提供一种岩土体中注浆浆液扩散面积的监测方法、系统及装置。

根据本发明公开实施例的第一方面，提供一种岩土体中注浆浆液扩散面积的监测方法，所述方法应用于岩土体注浆浆液扩散范围的监测系统，所述系统包括：岩土体、测温光纤、温度解调仪和跳线；所述测温光纤被先沿横向布置再沿纵向布置最终形成网格状并埋设分布于所述岩土体底板下方，并通过所述跳线引出连接至所述温度解调仪；所述岩土体上方设置有至少一个注浆钻孔；所述方法包括：

以所述网格状测温光纤纵向布置的最下面一条横边所在的直线为横轴，以横向布置的最左面一条边所在的直线为纵轴，建立所述网格状测温光纤的网格直角坐标系；

在浆液通过所述至少一个注浆钻孔被注入所述岩土体的岩层裂隙的过程中，通过所述温度解调仪确定所述浆液在所述网格状测温光纤上蔓延的目标位置长度；

根据预先设置的网格直角坐标系中的坐标值确定策略，确定与所述目标位置长度对应的目标横坐标和目标纵坐标；

根据所述目标横坐标和所述目标纵坐标计算所述浆液在所述网格状测温光纤上的扩散面积。

可选的，所述通过所述温度解调仪确定所述浆液在所述网格状测温光纤上蔓延的目标位置长度，包括：

通过所述温度解调仪采集所述测温光纤上的温度值；

当所述温度值大于预设的温度阈值时，将温度值大于预设温度阈值的位置确定为目标位置；

确定所述目标位置在所述测温光纤中的目标位置长度。

可选的，所述根据预先设置的网格直角坐标系中的坐标值确定策略，确定与所述目标位置长度对应的目标横坐标和目标纵坐标包括：

获取目标位置长度l；

当T

当

当

当

当l

当

当

当

可选的，所述根据所述目标横坐标和所述目标纵坐标计算所述浆液在所述网格状测温光纤上的扩散面积，包括：

确定与至少一个目标位置长度分别对应的目标横坐标和目标纵坐标；

在所述网格直角坐标系中绘制出与每个目标横坐标和目标纵坐标对应的目标坐标点；

确定所述目标坐标点在所述网格直角坐标系中覆盖的目标面积，所述目标面积为所述浆液在所述网格状测温光纤上的扩散面积。

根据本发明公开实施例的第二方面，提供一种岩土体注浆浆液扩散范围的监测系统，所述系统包括：岩土体、测温光纤、温度解调仪和跳线；

所述测温光纤被先沿横向布置再沿纵向布置最终形成网格状并埋设分布于所述岩土体底板下方，并通过所述跳线引出连接至所述温度解调仪；

所述岩土体上方设置有至少一个注浆钻孔。

可选的，所述横向布置的测温光纤之间的间隔为400mm；

所述纵向布置的测温光纤之间的间隔为300mm。

根据根据本发明公开实施例的第三方面，提供一种岩土体中注浆浆液扩散面积的监测装置，所述装置应用于岩土体注浆浆液扩散范围的监测系统，所述系统包括：岩土体、测温光纤、温度解调仪和跳线；所述测温光纤被先沿横向布置再沿纵向布置最终形成网格状并埋设分布于所述岩土体底板下方，并通过所述跳线引出连接至所述温度解调仪；所述岩土体上方设置有至少一个注浆钻孔；所述装置包括：

坐标系确定模块，以所述网格状测温光纤纵向布置的最下面一条横边所在的直线为横轴，以横向布置的最左面一条边所在的直线为纵轴，建立所述网格状测温光纤的网格直角坐标系；

目标长度确定模块，与所述坐标系确定模块连接，在浆液通过所述至少一个注浆钻孔被注入所述岩土体的岩层裂隙的过程中，通过所述温度解调仪确定所述浆液在所述网格状测温光纤上蔓延的目标位置长度；

坐标确定模块，与所述目标长度确定模块连接，根据预先设置的网格直角坐标系中的坐标值确定策略，确定与所述目标位置长度对应的目标横坐标和目标纵坐标；

扩散面积确定模块，与所述坐标确定模块连接，根据所述目标横坐标和所述目标纵坐标计算所述浆液在所述网格状测温光纤上的扩散面积。

可选的，所述目标长度确定模块，包括：

温度值确定单元，通过所述温度解调仪采集所述测温光纤上的温度值；

位置确定单元，与所述温度值确定单元连接，当所述温度值大于预设的温度阈值时，将温度值大于预设温度阈值的位置确定为目标位置；

长度确定单元，与所述位置确定单元连接，确定所述目标位置在所述测温光纤中的目标位置长度。

可选的，所述坐标确定模块，获取目标位置长度l；

当T

当

当

当

当l

当

当

当

可选的，所述扩散面积确定模块，包括：

坐标值确定单元，确定与至少一个目标位置长度分别对应的目标横坐标和目标纵坐标；

坐标点确定单元，与所述坐标值确定单元连接，在所述网格直角坐标系中绘制出与每个目标横坐标和目标纵坐标对应的目标坐标点；

扩散面积确定单元，与所述坐标点确定单元连接，确定所述目标坐标点在所述网格直角坐标系中覆盖的目标面积，所述目标面积为所述浆液在所述网格状测温光纤上的扩散面积。

综上所述，通过本发明提供的技术方案，能够达到以下有益效果：

通过埋设在岩土体底板下方的测温光纤来实现注浆浆液扩散面积的监测，解决了注浆浆液扩散过程的监测精度较低的问题，从而实现注浆浆液扩散面积(范围)的可操控性，较可靠的完成已布设测温光纤区域注浆浆液扩散面积的监测，同时根据监测到的注浆浆液扩散面积更好的控制和优化注浆过程，使注浆的精细施工和控制技术成为现实，为注浆理论和注浆方案设计提供数据支持，适用于注浆过程浆液扩散范围的实时测量和用于反馈控制注浆过程，同时也可以用于注浆效果的评价，具有广泛的实用性和推广价值。

本发明公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是根据一示例性实施例示出的岩土体中注浆浆液扩散面积的监测方法的流程图；

图2是根据一示例性实施例示出的一种岩土体注浆浆液扩散范围的监测系统的结构示意图；

图3是根据图2示出的一种横向布置的测温光纤的示意图；

图4是根据图2示出的一种纵向布置的测温光纤的示意图；

图5是根据图1示出的一种目标长度确定方法的流程图；

图6是根据图1示出的一种扩散面积确定方法的流程图；

图7是根据一示例性实施例示出的一种岩土体中注浆浆液扩散面积的监测装置的结构框图；

图8是根据图7示出的一种目标长度确定模块的结构框图；

图9是根据图7示出的一种扩散面积确定模块的结构框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

图1是根据一示例性实施例示出的岩土体中注浆浆液扩散面积的监测方法的流程图，如图1所示，该方法应用于如图2所示的岩土体注浆浆液扩散范围的监测系统，该系统200包括：岩土体210、测温光纤220、温度解调仪230和跳线240；该测温光纤220被先沿横向布置再沿纵向布置最终形成网格状并埋设分布于该岩土体210底板下方，并通过该跳线240引出连接至该温度解调仪230；该岩土体210上方设置有至少一个注浆钻孔；其中，该横向布置的测温光纤220之间的间隔为400mm；该纵向布置的测温光纤220之间的间隔为300mm。

在步骤101中，以该网格状测温光纤纵向布置的最下面一条横边所在的直线为横轴，以横向布置的最左面一条边所在的直线为纵轴，建立该网格状测温光纤的网格直角坐标系。

示例地，在本发明公开实施例中，利用注浆浆液在岩土体的岩层裂隙中的渗流以及温度的传导性等特点，在岩土体的底板下方布置测温光纤，通过测温光纤检测到的温度变化确定注浆浆液蔓延的位置。因此，为了根据注浆浆液在测温光纤上的位置确定注浆浆液在岩土体底板的扩散范围，先对建立测温光纤的网格直角坐标系。

在步骤102中，在浆液通过该至少一个注浆钻孔被注入该岩土体的岩层裂隙的过程中，通过该温度解调仪确定该浆液在该网格状测温光纤上蔓延的目标位置长度。

示例地，测温光纤的一端通过跳线与温度解调仪DTS连接，该温度调解连接终端设备，能够实时获取跳线传输的测温光纤维每个位置上的温度变化，并将每个位置的温度变化情况传输至终端设备并进行显示，产生温度变化的位置即为注浆浆液在测温光纤上蔓延的目标位置长度。

其中，在岩土体上方施工设置有一个或多个注浆钻孔，用于注入浆液，无需提前预测注浆范围。

在步骤103中，根据预先设置的网格直角坐标系中的坐标值确定策略，确定与该目标位置长度对应的目标横坐标和目标纵坐标。

示例地，该测温光纤在岩土体底板先沿图3所示的横向布置，再沿图4所示的纵向布置最终形成网格形状，在坐标值确定策略中，测温光纤上对应的每一处目标位置长度l(可以理解的是，该网格直角坐标系中的原点处对应的测温光纤的位置长度为0)分别与网格直角坐标系中的一个目标横坐标x和一个目标纵坐标y对应。

该坐标值确定策略包括：

当T

当

当

当

当l

当

当

当

在步骤104中，根据该目标横坐标和该目标纵坐标计算该浆液在该网格状测温光纤上的扩散面积。

示例地，确定目标横坐标和目标纵坐标后，即可在该网格直角坐标系中确定与该目标位置长度对应的坐标点，当确定一定数量的上述坐标点后，即可计算出浆液在网格状测温光纤上的扩散面积(即获取了注浆浆液在岩土体底板中的扩散范围)。

图5是根据图1示出的一种目标长度确定方法的流程图，如图5所示，该步骤102包括：

在步骤1021中，通过该温度解调仪采集该测温光纤上的温度值。

示例地，该温度解调仪实时监测测温光纤上每处位置的温度变化情况，并记录记录每处位置的温度值。

在步骤1022中，当该温度值大于预设的温度阈值时，将温度值大于预设温度阈值的位置确定为目标位置。

示例地，为了更加精确地采集注浆浆液在测温光纤上蔓延的目标位置长度，在实施本公开实施例中的技术方案之前，先通过多次试验测的注浆浆液蔓延过程中的温度范围，将该温度范围中最低的温度值作为预设的温度阈值。当根据该温度解调仪记录的测温光纤上某处位置的温度值大于该最低的温度阈值时，确定注浆浆液已蔓延至该测温光纤上的该位置处，该位置即为目标位置。

在步骤1023中，确定该目标位置在该测温光纤中的目标位置长度。

示例地，确定墓目标位置后，即可根据目标位置确定该目标位置在测温光纤中的目标位置长度。

图6是根据图1示出的一种扩散面积确定方法的流程图，如图6所示，该步骤104包括：

在步骤1041中，确定与至少一个目标位置长度分别对应的目标横坐标和目标纵坐标。

在步骤1042中，在该网格直角坐标系中绘制出与每个目标横坐标和目标纵坐标对应的目标坐标点。

在步骤1043中，确定该目标坐标点在该网格直角坐标系中覆盖的目标面积，该目标面积为该浆液在该网格状测温光纤上的扩散面积。

示例地，通过上述步骤103确定注浆浆液在测温光纤中蔓延的目标位置长度后(可以理解的是，该目标位置长度的数量通常为多个，只要该注浆浆液在测温光纤上流过的位置，均可以确定为一个目标位置长度)，确定每个目标位置长度对应的目标横坐标和目标纵坐标。在网格直角坐标系中绘制出与每个目标横坐标和目标纵坐标对应的目标坐标点，当目标坐标点达到一定的数量时，该目标坐标点在网格直角坐标系中覆盖的面积即为浆液在该网格状测温光纤上的扩散面积。

图7是根据一示例性实施例示出的一种岩土体中注浆浆液扩散面积的监测装置的结构框图，如图7所示，该装置应用于岩土体注浆浆液扩散范围的监测系统，该系统包括：岩土体、测温光纤、温度解调仪和跳线；该测温光纤被先沿横向布置再沿纵向布置最终形成网格状并埋设分布于该岩土体底板下方，并通过该跳线引出连接至该温度解调仪；该岩土体上方设置有至少一个注浆钻孔；该装置700中包括：

坐标系确定模块710，以该网格状测温光纤纵向布置的最下面一条横边所在的直线为横轴，以横向布置的最左面一条边所在的直线为纵轴，建立该网格状测温光纤的网格直角坐标系；

目标长度确定模块720，与该坐标系确定模块710连接，在浆液通过该至少一个注浆钻孔被注入该岩土体的岩层裂隙的过程中，通过该温度解调仪确定该浆液在该网格状测温光纤上蔓延的目标位置长度；

坐标确定模块730，与该目标长度确定模块720连接，根据预先设置的网格直角坐标系中的坐标值确定策略，确定与该目标位置长度对应的目标横坐标和目标纵坐标；

扩散面积确定模块740，与该坐标确定模块连接730，根据该目标横坐标和该目标纵坐标计算该浆液在该网格状测温光纤上的扩散面积。

图8是根据图7示出的一种目标长度确定模块的结构框图，如图8所示，该目标长度确定模块720，包括：

温度值确定单元721，通过该温度解调仪采集该测温光纤上的温度值；

位置确定单元722，与该温度值确定单元721连接，当该温度值大于预设的温度阈值时，将温度值大于预设温度阈值的位置确定为目标位置；

长度确定单元723，与该位置确定单元722连接，确定该目标位置在该测温光纤中的目标位置长度。

可选的，该坐标确定模块730，获取目标位置长度l；

当T

当

当

当

当l

当

当

当

图9是根据图7示出的一种扩散面积确定模块的结构框图，如图9所示，该扩散面积确定模块740，包括：

坐标值确定单元741，确定与至少一个目标位置长度分别对应的目标横坐标和目标纵坐标；

坐标点确定单元742，与该坐标值确定单元741连接，在该网格直角坐标系中绘制出与每个目标横坐标和目标纵坐标对应的目标坐标点；

扩散面积确定单元743，与该坐标点确定单元742连接，确定该目标坐标点在该网格直角坐标系中覆盖的目标面积，该目标面积为该浆液在该网格状测温光纤上的扩散面积。

本发明公开涉及一种岩土体中注浆浆液扩散面积的监测方法、系统及装置，该方法包括：以该网格状测温光纤纵向布置的最下面一条横边所在的直线为横轴，以横向布置的最左面一条边所在的直线为纵轴，建立该网格状测温光纤的网格直角坐标系；在浆液通过该至少一个注浆钻孔被注入该岩土体的岩层裂隙的过程中，通过该温度解调仪确定该浆液在该网格状测温光纤上蔓延的目标位置长度；根据预先设置的网格直角坐标系中的坐标值确定策略，确定与该目标位置长度对应的目标横坐标和目标纵坐标；根据该目标横坐标和该目标纵坐标计算该浆液在该网格状测温光纤上的扩散面积。能够通过测温光纤来全方位测试及反馈注浆浆液的扩散面积，解决各个方位较高精度测量注浆浆液扩散面积的问题，实时指导注浆过程参数和控制措施的修正，以达到注浆的设计效果。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。