一种勘察钻孔分层有害气体检测装置及方法与流程

本发明涉及隧洞工程的，尤其是涉及一种勘察钻孔分层有害气体检测装置及方法。

背景技术：

1、随着我国引调水工程、抽水蓄能等工程的大量建设，地下洞室建筑物在工程中广泛使用，以及地下洞室的埋深及规模也再不断扩大，因此需要对地下洞室有害气体进行检测和防治。

2、目前在勘察期对地下有害气体检测通常是在钻孔上部加入套管并封口，待封闭一段时间后，在对密封段内的气体进行采样检测，而自然界中的有害气体一般存储或运移在岩石中的孔隙、裂隙、溶孔、层埋或层面当中，由于地下水的阻隔，在盖层的封盖较好的情况基本稳定，局部打穿盖层的钻孔不一定能使有害气体发生侧向运移并在钻孔地下水中逸出，因此通过上述方法检测勘察钻孔内的有害气体的浓度值不准确，以及无法检测有害气体的扩散变化规律。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种勘察钻孔分层有害气体检测装置及方法，以解决了现有技术中存在的无法准确的检测勘察钻孔内有害气体的浓度的技术问题。

2、第一方面，本申请实施例提供了一种勘察钻孔分层有害气体检测装置，包括：

3、封隔模块，设置于钻孔内，所述封隔模块包括封隔器组件和注水组件，所述封隔器组件包括上封隔器和下封隔器，所述上封隔器与所述下封隔器之间设置有固定杆，所述上封隔器、所述下封隔器分别与所述注水组件连接；

4、抽水模块，位于所述上封隔器与所述下封隔器之间，所述抽水模块包括潜水泵和第一出水管，所述潜水泵与所述第一出水管连接，所述第一出水管设置于所述上封隔器上；

5、检测模块，位于所述上封隔器与所述下封隔器之间，所述检测模块包括传感器和连接组件，所述连接组件的一端与所述传感器连接，另一端与所述上封隔器连接；

6、处理模块，包括控制单元和分析单元，所述控制单元分别与所述注水组件、所述潜水泵和所述连接组件连接，所述分析单元与所述传感器连接；所述控制单元用于控制所述注水组件分别向所述上封隔器和所述下封隔器内注水，得到封闭的检测腔；控制所述潜水泵抽取所述检测腔内的水，得到待检测段；控制所述连接组件将所述传感器位于所述待检测段；所述分析单元用于通过所述传感器获得所述待检测段的有害气体浓度值，并根据所述待检测段的体积和所述有害气体浓度值，得到单位表面积有害气体的逸出量。

7、在可选的实施例中，所述注水组件包括压水箱和进水管，所述压水箱与所述进水管连接，所述进水管与所述上封隔器连接；

8、所述控制单元用于：控制所述压水箱内的水通过所述进水管分别注入所述上封隔器和所述下封隔器内，得到封闭的检测腔。

9、在可选的实施例中，所述连接组件包括连接杆和安装腔，所述连接杆的一端与所述安装腔连接，另一端与所述上封隔器连接，所述传感器设置于所述安装腔内。

10、在可选的实施例中，所述安装腔包括上活塞、腔体和下活塞，所述上活塞的一端与所述连接杆连接，另一端与所述腔体连接，所述下活塞位于所述腔体远离所述上活塞一端，且与所述腔体可拆卸连接；

11、所述控制单元与所述连接杆连接，所述控制单元用于：

12、当获取有害气体浓度值时，控制所述连接杆移动至所述待检测段，并控制所述下活塞做远离所述腔体的运动。

13、在可选的实施例中，所述分析单元包括数据处理子单元和预测子单元；

14、所述数据处理子单元根据所述待检测段的体积和所述有害气体浓度值得到单位表面积有害气体的逸出量；

15、预测子单元与所述数据处理子单元连接，用于根据单位表面积有害气体的逸出量，得到施工期地下洞室的理论有害气体浓度。

16、在可选的实施例中，所述数据处理子单元利用如下公式得到单位表面积有害气体的逸出量：

17、

18、式中，v1为待检测段体积，ω1为待检测段有害气体浓度，s1为待测试端表面积。

19、在可选的实施例中，所述预测子单元利用如下公式得到施工期地下洞室的理论有害气体浓度：

20、

21、式中，ω2为开挖洞室有害气体浓度，s2为拟开挖洞室表面积，v2为拟开挖洞室体积。

22、第二方面，本发明实施例还提供了一种适用于第一方面中任一项所述的勘察钻孔分层有害气体检测装置的检测方法，所述方法包括：

23、控制所述注水组件分别向所述上封隔器和所述下封隔器内注水，得到封闭的检测腔；

24、控制所述潜水泵抽取所述检测腔内的水，得到待检测段；

25、控制所述连接组件将所述传感器位于所述待检测段；

26、根据所述待检测段的体积和所述有害气体浓度值，得到单位表面积有害气体的逸出量。

27、在可选的实施例中，控制所述注水组件分别向所述上封隔器和所述下封隔器内注水，得到封闭的检测腔，包括：

28、控制所述压水箱内的水通过所述进水管分别注入所述上封隔器和所述下封隔器内，得到封闭的检测腔。

29、在可选的实施例中，控制所述连接组件将所述传感器位于所述待检测段，包括：

30、当获取有害气体浓度值时，控制所述连接杆移动至所述待检测段，并控制所述下活塞做远离所述腔体的运动。

31、本发明提供了一种勘察钻孔分层有害气体检测装置及方法，通过将封隔模块设置于钻孔内，得到封闭的检测腔，利用抽水模块抽取检测腔内的水，得到待检测段，并利用传感器获得待检测段内的有害气体的浓度，根据待测段内的有害气体浓度和待检测段的体积，得到单位表面积有害气体的逸出量。可以模拟隧洞实际开挖排水的工况以及分层检测的目的，有利于有害气体从岩层中释放，使其检测数据更加准确，且可推算出隧洞实际开挖后的洞室有害气体浓度，可合理的设计施工期排气方案以及减少施工期因有害气体带来的伤亡。

技术特征：

1.一种勘察钻孔分层有害气体检测装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述注水组件包括压水箱和进水管，所述压水箱与所述进水管连接，所述进水管与所述上封隔器连接；

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述连接组件包括连接杆和安装腔，所述连接杆的一端与所述安装腔连接，另一端与所述上封隔器连接，所述传感器设置于所述安装腔内。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述安装腔包括上活塞、腔体和下活塞，所述上活塞的一端与所述连接杆连接，另一端与所述腔体连接，所述下活塞位于所述腔体远离所述上活塞一端，且与所述腔体可拆卸连接；

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述分析单元包括数据处理子单元和预测子单元；

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述数据处理子单元利用如下公式得到单位表面积有害气体的逸出量：

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述预测子单元利用如下公式得到施工期地下洞室的理论有害气体浓度：

8.一种适用于权利要求1-7中任一项所述的勘察钻孔分层有害气体检测装置的检测方法，其特征在于，所述方法包括：

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，控制所述注水组件分别向所述上封隔器和所述下封隔器内注水，得到封闭的检测腔，包括：

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，控制所述连接组件将所述传感器位于所述待检测段，包括：

技术总结本发明提供了一种勘察钻孔分层有害气体检测装置及方法，涉及隧洞工程的技术领域，包括：封隔模块、抽水模块、检测模块和处理模块，封隔模块中的上封隔器、所述下封隔器分别与注水组件连接，抽水模块和检测模块分别位于上封隔器和下封隔器之间，处理模块用于控制注水组件向上封隔器与下封隔器内注水，得到封闭的检测腔；控制抽水模块抽取检测腔内的水，得到待检测段；控制连接组件将传感器置于待检测段，用于获取有害气体的浓度值；根据检测气体浓度和待检测体积，得到单位表面积有害气体的逸出量。从而模拟隧洞实际开挖排水的工况以及分层检测的目的，进而可推算出隧洞实际开挖后的洞室有害气体浓度，可合理的设计排气方案。技术研发人员：曾伟国,王绍彪,赵晖,包勋,董如意,吴飞,汤浩,陈必灿,王刚,唐宏,黄建龙,孙海伦,刘朝伟,詹坚鑫,曾红辉受保护的技术使用者：中水珠江规划勘测设计有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/20