一种钻孔水位动态监测装置的制作方法

1.本技术涉及地质勘察技术领域，具体地，涉及一种钻孔水位动态监测装置。


背景技术：

2.铁路、公路等长大线路隧道工程需要进行钻孔水文地质试验，并进行钻孔内水位测量；目前通常采用人工测量，测量方法为：作业人员将岩芯块用测绳系上，并将岩芯块伸至钻孔内；待绳底的岩芯块到达水面附近时，作业人员上下提动测绳根据浮力差造成的拉力变化来确定水面位置，然后再根据绳子刻度或用卷尺测量测绳长度来确定水位埋深。
3.然而人工测量往往存在如下缺点：
4.(1)测量成果数据精度较低：作业人员仅凭感官来确定水面位置，往往造成测量值和真实值相差较大，影响计算结果；
5.(2)对于水位变化较快地层采集数据间隔不满足要求：每测量一次水位周期较长，人工测量不能连续记录水位随时间的动态变化趋势；
6.(3)人工成本较大：如对于渗透性较低、水位变化缓慢的地层，需要有两个以上的作业人员长时间在现场进行观测，且智能化、简便化程度低。
7.基于上述，目前有些学者发明出一些较为智能的水位测量装置和方法，如cn216559195u公开的一种水文地质勘探地下水位观测装置；但大多数装置比较复杂，操作性差。
8.有鉴于此，特提出本技术。


技术实现要素：

9.为了解决上述技术缺陷之一，本技术实施例中提供了一种钻孔水位动态监测装置。
10.为了达到上述目的，本技术提供如下技术方案：
11.根据本技术实施例的第一个方面，提供一种钻孔水位动态监测装置，包括滑动变阻组件与数据采集组件，所述滑动变阻组件与数据采集组件电性连接形成闭合回路；所述滑动变阻组件包括：
12.绝缘漂浮件，设置于钻孔内，并漂浮于水面；
13.电阻导线，沿垂向设置；顶端连接于所述数据采集组件，底端穿过水面并沿垂向置于钻孔底部；
14.支撑件，沿垂向设置；底端设置于所述绝缘漂浮件，顶端设置有导电件，所述导电件与数据采集组件电性连接；
15.导电滑杆，一端活动连接于所述导电件，另一端滑动连接于电阻导线。
16.采用本技术实施例中提供的一种钻孔水位动态监测装置，相较于现有技术，具有以下技术效果：
17.本技术提供一种钻孔水位动态监测装置，包括滑动变阻组件与数据采集组件，所
述滑动变阻组件与数据采集组件电性连接形成闭合回路；所述滑动变阻组件包括绝缘漂浮件、电阻导线、支撑件以及导电滑杆；利用水位上下变化引起的单循环电路中电阻的变化暨滑动变阻器原理来进行钻孔内水位测量和记录，进而取代通过现场作业人员在钻孔内下放测绳进行测量的原始方法；有效解决了人工测量方法中受测量人员感官误差、单次观测水位耗时长、无法连续记录水位变化等条件的限制的问题，大大降低钻孔水位观测所需的时间和成本，可有效提高水位观测效率和精度。
附图说明
18.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
19.图1为本技术实施例提供的钻孔水位动态监测装置使用示意图；
20.图2为本技术实施例提供的钻孔水位动态监测装置局部放大示意图。
21.附图中标记如下：
22.1、固定支架；2、数据采集仪；3、电源；4、导线收放件；5、电阻导线；6、绝缘漂浮件；601、通孔；7、支撑件；8、导电滑杆；801、导电圆环；9、重力件；10、电线；11、控制开关；12、导电件。
具体实施方式
23.本实用新型实施例公开了一种钻孔水位动态监测装置，以解决人工测量方法中受测量人员感官误差、单次观测水位耗时长、无法连续记录水位变化等条件的限制的问题。
24.为了使本技术实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本技术的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本技术的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
25.图1为本技术实施例提供的钻孔水位动态监测装置使用示意图；图2为本技术实施例提供的钻孔水位动态监测装置局部放大示意图。
26.在一种具体的实施方式中，本技术提供的钻孔水位动态监测装置，在长大线路隧道工程等需要进行水文地质试验的钻孔中，利用水位上下变化引起的单循环电路中电阻的变化，暨滑动变阻器原理来进行钻孔内水位测量和记录。
27.值得说明的是，本技术的钻孔指的是通过钻头或其他设备钻出的孔，且设定钻孔的深度方向为垂向。
28.如图1至图2所示，一种钻孔水位动态监测装置，包括滑动变阻组件与数据采集组件，滑动变阻组件与数据采集组件电性连接形成闭合回路。
29.具体地实施中，滑动变阻组件会随着水位上下变化改变单循环电路中电阻，暨滑动变阻器原理，来进行钻孔内水位测量和记录，进而取代通过现场作业人员在钻孔内下放测绳进行测量的原始方法。有效解决了人工测量方法中受测量人员感官误差、单次观测水位耗时长、无法连续记录水位变化等条件的限制的问题，大大降低钻孔水位观测所需的时间和成本，可有效提高水位观测效率和精度。
30.作为本技术具体地实施例，滑动变阻组件包括绝缘漂浮件6、电阻导线5、支撑件7
以及导电滑杆8。
31.绝缘漂浮件6设置于钻孔内，并漂浮于水面；电阻导线5沿垂向设置；顶端连接于所述数据采集组件，底端穿过水面并沿垂向置于钻孔底部；支撑件7沿垂向设置；底端设置于所述绝缘漂浮件，顶端设置有导电件，导电件与数据采集组件电性连接；导电滑杆8一端活动连接于导电件，另一端滑动连接于电阻导线5。
32.实施中，导电滑杆8的端部沿电阻导线5上下滑动，进一步调节电阻导线5接入闭合线路的长度，以调节闭合回路内电阻的大小。
33.实施中，绝缘漂浮件6上部固定安装支撑件7，电阻导线5从中穿过，主要用于确定水面位置及随水位变化上下浮动调节电阻。
34.具体地实施中，绝缘漂浮件6采用塑料浮筒，也可以采用其他绝缘材质的漂浮结构。作为本技术具体的实施例，塑料浮筒高20cm。电阻导线5采用锰铜合金电阻导线，也可以采用其他电阻导线。导电滑杆8采用金属滑杆，也可以采用其他具有导电性能的导电滑杆。
35.作为本技术具体的实施例提供一种钻孔水位动态监测装置，还包括电阻导线收放件4，电阻导线5一端连接数据采集组件的输入端，绕设于电阻导线收放件4后，另一端伸入钻孔底部。
36.具体地实施中，电阻导线收放件4采用线圈滑轮，用于缠绕收放电阻导线5.
37.作为本技术具体的实施例提供一种钻孔水位动态监测装置，还包括固定支架1；固定支架1跨设于钻孔的两侧，用于支撑所述导线收放件4。具体地实施中，固定支架1采用锚固支架；锚固支架通过地锚固定在钻孔两侧地面，锚固支架上方横梁固定安装有线圈滑轮。
38.作为本技术具体的实施例提供一种钻孔水位动态监测装置，导电滑杆8的两端分别设置有导电圆环801；其中一个导电圆环801套设于所述电阻导线5，并沿垂向相对于电阻导线5运动，以改变滑动变阻组件的电阻值；另一个导电圆环801活动连接于所述导电件12。
39.作为本技术具体的实施例提供一种钻孔水位动态监测装置，导电件12设置为环形导电件，环形导电件与导电圆环801活动连接。
40.作为本技术具体的实施例提供一种钻孔水位动态监测装置，绝缘漂浮件6设置有用于电阻导线5穿过的通孔601。
41.作为本技术具体的实施例提供一种钻孔水位动态监测装置，还包括重力件9。重力件9设置于钻孔的底部，重力件9连接于电阻导线5的底端。
42.具体地实施中，重力件9采用铅块，也可以采用其他大密度重力件；实施中，铅块高10cm，连接电阻导线5主要通过重力作用将电阻导线5拉伸至钻孔底。
43.作为本技术具体的实施例提供一种钻孔水位动态监测装置，所述数据采集组件包括电源3与数据采集仪2。
44.电源3采用具有额定电压蓄电池。数据采集仪2一端电性连接于所述电源3，另一端电性连接于滑动变阻组件；滑动变阻组件与电源3电性连接；所述电源3、数据采集仪2与滑动变阻组件形成闭合回路；数据采集仪2用于采集水位深度。
45.具体地实施中，数据采集仪2内部装有电流表来记录电路中电流的变化；数据采集仪2内部装有数据转换器可将电流变化转换为深度变化，并可以预设固定时间间隔来采集数据；数据采集仪2可用于记录、存储、导出和打印深度、高程、时程等信息报表。
46.具体地实施中，蓄电池通过电线10连接电阻导线5、导电滑杆8、数据采集仪2连接
形成封闭电路，并为电路持续输出额定电压。实施中，电线10连接支撑件7和数据采集仪2，主要用于连接电路并传导电流。实施中，支撑件7可以采用立柱，也可以采用其他具有支撑功能的结构件。
47.作为本技术具体的实施例提供一种钻孔水位动态监测装置，还包括控制开关11，所述控制开关11设置于闭合回路，用于控制闭合回路的通断。
48.作为本技术具体的实施例，控制开关11两侧连接数据采集仪2和蓄电池3主要用于控制整个电路的闭合和断开。
49.作为本技术具体的实施例提供一种钻孔水位动态监测装置，绝缘漂浮件6上还设置有旋转防水摄像头。旋转防水摄像头，用于获取导电滑杆8的连接状态、绝缘漂浮件6与水面的接触位置、地下水的浑浊程度以及钻孔壁基岩的节理裂隙等信息。
50.基于上述，通过本技术提供的装置操作步骤如下：
51.第一步，将固定支架11固定在钻孔两侧，锚固牢固；
52.第二步，将电阻导线5连接的重力件9和绝缘漂浮件6放入钻孔内，通过转动导线收放件4，本技术实施例采用线圈滑轮，调节电阻导线5长度将重力件9送至钻孔的底部后固定线圈滑轮，使电阻导线5绷紧垂直；
53.第三步，闭合控制开关11，打开数据采集仪2，读取初始水位深度；
54.实施中，缠绕在线圈滑轮上的电阻导线5总长度已知，数据采集仪2根据初始电流即可计算出循环电路内接入的电阻导线5的长度，进而可换算出水位深度；
55.第四步，通过数据采集仪2可预设固定时间间隔，如1min、5min、10min，数据采集仪2可根据设定的时间间隔定时采集水位信息，采集结束后，可生成时间-水位深度曲线图。
56.第五步，观测完成后，断开控制开关11，通过转动线圈滑轮调节电阻导线5长度将重力件9、绝缘漂浮件6收回至地面，整理仪器装入箱内，结束测试工作。
57.值得说明的是，本技术可以适当拓展，以增大本技术的保护范围，如可在基坑降水工程中水位长期观测孔中推广应用，以实现不同的效果。
58.基于上述，采用本技术利用水位变化引起单循环电路中电流变化来记录水位，成果数据精度高，可达到厘米级。本装置安装后便可持续进行水位量测，大大缩短了单次测量时间周期。本装置安装后利用数据采集仪可设定时间间隔并连续记录成果数据。该装置操作简单，完整操作流程可分为五步，安装后仅操作数据采集仪便可持续记录，智能化程度较高。
59.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
60.此外，在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
61.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可
以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
62.尽管已描述了本技术的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本技术范围的所有变更和修改。
63.显然，本领域的技术人员可以对本技术进行各种改动和变型而不脱离本技术的精神和范围。这样，倘若本技术的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。

技术特征：
1.一种钻孔水位动态监测装置，其特征在于，包括滑动变阻组件与数据采集组件，所述滑动变阻组件与数据采集组件电性连接形成闭合回路；所述滑动变阻组件包括：绝缘漂浮件，设置于钻孔内，并漂浮于水面；电阻导线，沿垂向设置；顶端连接于所述数据采集组件，底端穿过水面并沿垂向置于钻孔底部；支撑件，沿垂向设置；底端设置于所述绝缘漂浮件，顶端设置有导电件，所述导电件与数据采集组件电性连接；导电滑杆，一端活动连接于所述导电件，另一端滑动连接于电阻导线。2.如权利要求1所述的钻孔水位动态监测装置，其特征在于，还包括电阻导线收放件，所述电阻导线一端连接数据采集组件的输入端，绕设于电阻导线收放件后，另一端伸入钻孔底部。3.如权利要求2所述的钻孔水位动态监测装置，其特征在于，还包括：固定支架，跨设于钻孔的两侧，用于支撑所述导线收放件。4.如权利要求1所述的钻孔水位动态监测装置，其特征在于，所述导电滑杆的两端分别设置有导电圆环；其中一个导电圆环套设于所述电阻导线，并沿垂向相对于电阻导线运动，以改变滑动变阻组件的电阻值；另一个导电圆环活动连接于所述导电件。5.如权利要求4所述的钻孔水位动态监测装置，其特征在于，所述导电件设置为环形导电件，所述环形导电件与导电圆环活动连接。6.如权利要求1所述的钻孔水位动态监测装置，其特征在于，所述绝缘漂浮件设置有用于电阻导线穿过的通孔。7.如权利要求1所述的钻孔水位动态监测装置，其特征在于，还包括：重力件，设置于钻孔的底部，所述重力件连接于电阻导线的底端。8.如权利要求1所述的钻孔水位动态监测装置，其特征在于，所述数据采集组件包括：电源；数据采集仪，用一端电性连接于所述电源，另一端电性连接于滑动变阻组件；滑动变阻组件与电源电性连接；所述电源、数据采集仪与滑动变阻组件形成闭合回路；所述数据采集仪用于采集水位深度。9.如权利要求1所述的钻孔水位动态监测装置，其特征在于，还包括控制开关，所述控制开关设置于闭合回路，用于控制闭合回路的通断。10.如权利要求1所述的钻孔水位动态监测装置，其特征在于，所述绝缘漂浮件上还设置有：旋转防水摄像头。

技术总结
本申请实施例提供了一种钻孔水位动态监测装置，包括滑动变阻组件与数据采集组件，所述滑动变阻组件与数据采集组件电性连接形成闭合回路；所述滑动变阻组件包括绝缘漂浮件、电阻导线、支撑件以及导电滑杆；利用水位上下变化引起的单循环电路中电阻的变化暨滑动变阻器原理来进行钻孔内水位测量和记录，进而取代通过现场作业人员在钻孔内下放测绳进行测量的原始方法；有效解决了人工测量方法中受测量人员感官误差、单次观测水位耗时长、无法连续记录水位变化等条件的限制的问题，大大降低钻孔水位观测所需的时间和成本，可有效提高水位观测效率和精度。位观测效率和精度。位观测效率和精度。


技术研发人员：石亚朝 郭靖 王永国 刘柏林 陈晓莉 黄兴 于海峰
受保护的技术使用者：中铁第五勘察设计院集团有限公司
技术研发日：2023.02.07
技术公布日：2023/10/20