一种用于地下水分层监测的止水装置、系统及方法与流程

本发明涉及地下水监测，更具体的说是涉及一种用于地下水分层监测的止水装置、系统及方法。

背景技术：

1、地下水分层监测是指在目标监测区域内仅钻探一眼钻孔，通过分层技术，将钻孔中分布的多个目标监测层逐级有效分开，满足分层监测的目的。

2、主流的含水层封隔技术有两种：一种是在监测井钻进的过程中通过水泥封堵、钻孔变径实现的：开始钻取监测孔时，为满足后续变径需要，开孔一般较大。根据岩芯判断，当钻进至隔水层或含水层需要分段的位置时，停止钻进工作，向钻孔底部灌注水泥，待水泥完全凝固、下套管后再继续变径钻进，以此类推可实现多个含水层的分割。在对应含水层套管内下放监测探头可完成对不同含水层的监测。这种方法能够满足对监测井多含水层的长时间监测，但是这种方法所需施工场地要求大，且施工周期长，耗材增多等缺点。

3、另一种封隔方法对监测井变径与否不做要求，通过泵式封隔器(栓塞)下放至隔水层或含水层需要分段的位置，而后通过向封隔器内充气或充水的方式使封隔器(栓塞)橡胶部分膨胀，膨胀后的橡胶与孔壁充分接触，实现封堵隔水层目的。该方法一般用于临时止水，而在长期监测中需要配备专门的压力容器，成本较高。

4、除此之外还有一些其他尝试方案，例如，制作一次挤塑成型的莲花状管材，通过分段填滤料和粘土球的方法实现分层监测的目的。但是这些方法存在管材定制、适用场景单一、管材与孔壁接触不充分的缺点。

5、当前单孔分层监测工作多借助变径成孔施工或止水栓塞来实现，但分别存在场地占地大，造价较高，监测目标层有限，不能或不适于长时间止水的缺点。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种用于地下水分层监测的止水装置、系统及方法，以期解决背景技术中的技术问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、本发明的目的之一在于提供一种用于地下水分层监测的止水装置，包括：基体柱以及

4、遇水膨胀橡胶层，所述遇水膨胀橡胶层布置在所述基体柱的侧表面；

5、引导环，所述引导环布置在基体柱的上、下两侧，用于对所述遇水膨胀橡胶层限位；

6、中空管，所述中空管贯穿所述基体柱和引导环设置。

7、在一些实施例中，所述引导环的内径与附着遇水膨胀橡胶层的基体柱的直径相同。

8、在一些实施例中，所述遇水膨胀橡胶层均匀的分布在所述基体柱的侧表面。

9、在一些实施例中，附着遇水膨胀橡胶层的基体柱的直径比监测孔的内径小8～10mm。

10、在一些实施例中，所述中空管的数量为多根，且多根中空管相互独立贯穿所述基体柱和引导环设置。

11、在一些实施例中，还包括连接管，多个所述连接管顺次连接，用于将中空管与监测孔的井口连接，防止遇水膨胀橡胶层与监测孔的孔壁完全接触之前向下滑落。

12、本发明的目的之二在于提供了一种地下水分层监测系统，包括任一所述的止水装置和监测探头，所述止水装置通过多个连接管配置在监测孔的预设深度位置，监测探头依次通过多个连接管和中空管达到预定隔水层实现监测。

13、本发明的目的之三在于本实施例还提供了一种地下水分层监测方法，基于所述的系统实现，包括以下步骤：

14、步骤1：将止水装置通过多个连接管配置在监测孔的预设深度位置；

15、步骤2：当止水装置的遇水膨胀橡胶层完全膨胀与监测孔的孔壁接触后，将监测孔的含水层分为至少两层；

16、步骤3：将监测探头依次通过多个连接管和中空管达到预定含水层实现分层监测。

17、本发明与现有技术相比具有的有益效果是：

18、本发明通过止水装置膨胀完毕后可在未来5-7年内对监测孔上下含水层产生有效隔水效果，那么将探头下放至不同含水层，并借助无线传输装置(rtu)发送监测数据，就可实现对不同含水层参数的全自动长时序的监测目的。

技术特征：

1.一种用于地下水分层监测的止水装置，其特征在于，包括：基体柱以及

2.根据权利要求1所述的一种用于地下水分层监测的止水装置，其特征在于，所述引导环的内径与附着遇水膨胀橡胶层的基体柱的直径相同。

3.根据权利要求1所述的一种用于地下水分层监测的止水装置，其特征在于，所述遇水膨胀橡胶层均匀的分布在所述基体柱的侧表面。

4.根据权利要求1所述的一种用于地下水分层监测的止水装置，其特征在于，附着遇水膨胀橡胶层的基体柱的直径比监测孔的内径小8～10mm。

5.根据权利要求1所述的一种用于地下水分层监测的止水装置，其特征在于，所述中空管的数量为多根，且多根中空管相互独立贯穿所述基体柱和引导环设置。

6.根据权利要求1所述的一种用于地下水分层监测的止水装置，其特征在于，还包括连接管，多个所述连接管顺次连接，用于将中空管与监测孔的井口连接，防止遇水膨胀橡胶层与监测孔的孔壁完全接触之前向下滑落。

7.一种地下水分层监测系统，其特征在于，包括权利要求1-6任一所述的止水装置和监测探头，所述止水装置通过多个连接管配置在监测孔的预设深度位置，监测探头依次通过多个连接管和中空管达到预定含水层实现监测。

8.一种地下水分层监测方法，其特征在于，基于权利要求7所述的系统实现，包括以下步骤：

技术总结本发明公开了一种用于地下水分层监测的止水装置、系统及方法，该止水装置包括基体柱以及遇水膨胀橡胶层，所述遇水膨胀橡胶层布置在所述基体柱的侧表面；引导环，所述引导环布置在基体柱的上、下两侧，用于对所述遇水膨胀橡胶层限位；中空管，所述中空管贯穿所述基体柱和引导环设置。解决了当前单孔分层监测工作多借助变径成孔施工或止水栓塞来实现，但分别存在场地占地大，造价较高，监测目标层有限，不能或不适于长时间止水的缺点。本发明采用含有聚丙烯酸钠高吸水性树脂的遇水膨胀橡胶层作为止水材料，配合连接杆将监测探头下放至不同含水层间的隔水层，实现多目标含水层的永久监测。技术研发人员：张晓周,袁伟,王川,云智汉,朱剑波,罗运祥,张芳,魏晓东,滕浩文,胡亚召受保护的技术使用者：四川省地质工程勘察院集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/20