CN108844516B - 一种堆石坝内部形变监测管道布设方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种堆石坝内部形变监测管道布设方法及系统，所述方法包括：在所述堆石坝建造时，在堆石坝坝体内部的待监测区域埋设第一弯曲柔性管道，所述弯曲柔性管道随着坝体的变形而变形；对所述堆石坝坝体进行运算分析，确定出所述堆石坝坝体的最大水平位移发生的位置；在最大水平位移发生的位置处设置第二弯曲管道，所述第二弯曲管道与第一弯曲管道间隔预定距离，并且所述第二弯曲管道与第一弯曲管道的形状相同。相比于传统的利用不同的传感器对堆石坝进行监测的技术，有效避免了因传感器的保护管道损坏而导致传感器失效的问题，提高了监测精度；并且本发明可以同时监测出堆石坝的水平位移以及垂直位移，有效节省了成本。

Description

一种堆石坝内部形变监测管道布设方法及系统

技术领域

本发明涉及大坝安全监测及测量技术领域，具体涉及一种堆石坝内部形变监测管道布设方法及系统。

背景技术

面板堆石坝是一种重要水坝类型。坝体内部垂直沉降、水平位移是反应面板堆石坝变形状况的重要安全指标。当这些安全指标超过一定阈值，将会影响大坝的安全性，因此需要对这些安全指标进行精密监测。

目前堆石坝内部变形监测常采用的手段有引张线式水平位移计和水管式沉降仪，其中引张线式水平位移计测量堆石坝的水平位移，水管式沉降仪测量堆石坝的垂直位移。无论是引张线式水平位移计和水管式沉降仪现有的方法均采用钢管进行埋设与保护。当坝体发生沉降或者变形，钢管受压之后会对钢丝绳以及水管进行挤压导致引张线式水平位移计和水管式沉降仪测量不准，影响测量精度；且水管式沉降仪和引张线式水平位移计是两种类型的传感器，不能由同一传感器来同时测量水平和垂直位移，成本较大。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种堆石坝内部形变监测管道布设方法及系统，旨在解决现有技术中的监测方法中测量精度较低且无法同时测量水平和垂直位移，浪费成本等问题。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种堆石坝内部形变监测管道布设方法，其中，所述方法包括：

步骤A、在所述堆石坝建造时，在堆石坝坝体内部的待监测区域埋设第一弯曲柔性管道，所述弯曲柔性管道随着坝体的变形而变形；

步骤B、对所述堆石坝坝体进行运算分析，确定出所述堆石坝坝体的最大水平位移发生的位置；

步骤C、在最大水平位移发生的位置处设置第二弯曲管道，所述第二弯曲管道与第一弯曲管道间隔预定距离，并且所述第二弯曲管道与第一弯曲管道的形状相同。

所述的堆石坝内部形变监测管道布设方法，其中，所述步骤C之后还包括：

步骤D、在所述第一弯曲管道与第二弯曲管道中投放用于对弯曲管道的形变进行监测与测量的监测装置；所述弯曲管道的形变为所述堆石坝坝体的形变。

所述的堆石坝内部形变监测管道布设方法，其中，所述弯曲管道由若干竖管、横管以及弯管连接而成，并且所述弯曲管道的形状包括U型管道、弧形管道或者扇型管道。

所述的堆石坝内部形变监测管道布设方法，其中，所述弯曲管道采用抗压能力大于1.0Mpa的PE管。

所述的堆石坝内部形变监测管道布设方法，其中，所述堆石坝坝体内部的待监测区域还埋设有用于对坝体的水平位移进行测量的引张线式水平位移计以及用于对坝体的垂直位移进行测量的水管式沉降仪；

所述引张线式水平位移计与水管式沉降仪均分别设置有对应的保护管道。

所述的堆石坝内部形变监测管道布设方法，其中，所述对所述堆石坝坝体进行运算分析具体包括：

使用有限元分析法对堆石坝坝体进行分析及运算，根据运算结果确定所述堆石坝坝体的最大水平位移发生的位置。

所述的堆石坝内部形变监测管道布设方法，其中，所述第二弯曲管道与第一弯曲管道间隔的预定距离为大于或等于50mm。

一种堆石坝内部形变监测管道布设系统，其中，所述系统包括：

第一埋设模块，用于在所述堆石坝建造时，在堆石坝坝体内部的待监测区域埋设第一弯曲柔性管道，所述弯曲柔性管道随着坝体的变形而变形；

分析模块，用于对所述堆石坝坝体进行运算分析，确定出所述堆石坝坝体的最大水平位移发生的位置；

第二埋设模块，用于在最大水平位移发生的位置处设置第二弯曲管道，所述第二弯曲管道与第一弯曲管道间隔预定距离，并且所述第二弯曲管道与第一弯曲管道的形状相同。

所述的堆石坝内部形变监测管道布设系统，其中，所述系统还包括：

监测装置投放模块，用于在所述第一弯曲管道与第二弯曲管道中投放用于对弯曲管道的形变进行监测与测量的监测装置；所述弯曲管道的形变为所述堆石坝坝体的形变。

本发明的有益效果：本发明通过在堆区域中埋设第一弯曲管道以及在最大水平位置处设置第二弯曲管道，通过对这两个弯曲管道的形变进行监测与测量，即可获得堆石坝的形变。相比于传统的利用不同的传感器对堆石坝进行监测的技术，有效避免了因传感器的保护管道损坏而导致传感器失效的问题，提高了监测精度；并且本发明可以同时监测出堆石坝的水平位移以及垂直位移，有效节省了成本。

附图说明

图1是本发明的堆石坝内部形变监测管道布设方法较佳实施例的流程图。

图2是本发明的堆石坝内部形变监测管道布设方法中弯曲管道的第一较佳实施例的示意图。

图3是本发明的堆石坝内部形变监测管道布设方法中弯曲管道的第二较佳实施例的示意图。

图4是本发明的堆石坝内部形变监测管道布设方法中弯曲管道的第三较佳实施例的示意图。

图5是本发明的堆石坝内部形变监测管道布设系统的原理框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

由于现有技术中采用引张线式水平位移计和水管式沉降仪对堆石坝的水平位移和垂直位移均存在测量不准确的问题，因此本发明提供了一种堆石坝内部形变监测管道布设方法，具体如图1中所示。所述堆石坝内部形变监测管道布设方法具体包括：

步骤S100、在所述堆石坝建造时，在堆石坝坝体内部的待监测区域埋设第一弯曲柔性管道，所述弯曲柔性管道随着坝体的变形而变形。

由于现有技术中，无论是引张线式水平位移计和水管式沉降仪现有的方法均采用钢管进行埋设与保护。当坝体发生沉降或者变形，钢管受压之后会对钢丝绳以及水管进行挤压导致引张线式水平位移计和水管式沉降仪测量不准。为了解决该现有技术中的缺陷，本发明通过在待监测坝体中设置弯曲管道，该弯曲管道可以随坝体的变形而变形，通过在弯曲管道中投放监测装置，监测装置通过监测该弯曲管道的形变即可获取到堆石坝坝体的形变，有效提高了测量精度。

具体地，本发明在所述堆石坝建造时，在堆石坝坝体内部的待监测区域首先埋设第一弯曲柔性管道，该弯曲管道由若干竖管、横管以及弯管连接而成，并且所述弯曲管道的形状包括U型管道、弧形管道或者扇型管道，具体如图2-4中所示。优选地，所述弯曲管道采用抗压能力大于1.0Mpa的PE（聚乙烯）管，有效保证所述弯曲管道的使用寿命。

进一步地，步骤S200、对所述堆石坝坝体进行运算分析，确定出所述堆石坝坝体的最大水平位移发生的位置。

具体实施时，为了进一步提高测量精度，本发明首先根据有限元分析法对堆石坝坝体进行分析及运算，通过分析与运算来估计出所述堆石坝坝体的最大水平位移发生的位置。一般来说，所述堆石坝的坝体的最大水平位移发生的位置为离坝体下游观测房约40米（即4000mm）的位置处。所述最大位移发生的位置处即为该堆石坝坝体的危险点，通过对坝体的危险点进行分析从而更加准确地分析出所述坝体的形变。

进一步地，步骤S300、在最大水平位移发生的位置处设置第二弯曲管道，所述第二弯曲管道与第一弯曲管道间隔预定距离，并且所述第二弯曲管道与第一弯曲管道的形状相同。

具体实施时，本发明在最大水平位移发生的位置处设置第二弯曲管道，所述第二弯曲管道与第一弯曲管道的形状一致。较佳地，所述第二弯曲管道与第一弯曲管道间隔的预定距离为大于或等于50mm，具体如图2-4所示。本发明提供三种弯曲管道的性质，包括U型、弧型以及扇型。所述第二弯曲管道设置在最大水平位移发生处，可以准确地测量出坝体的水平位移，并且由于第二弯曲管道管路比第一弯曲管道短，因此误差较小，提高测量精度。

本发明中每一种弯曲管道均是由若干个竖管、弯管以及横管组成的，并且均只设置有一个进口和一个出口，进口与出口均设置有控制点来控制监测装置的精度。通过弯曲管道中投放监测装置，监测装置即可在所述弯曲管道中运动并对所述弯曲管道进行测量。

具体地，一图2中的U型管道为例，首先监测装置从弯曲管道中的竖管的进口进入管路，在管路中行走测量垂直位移量。接着监测装置通过弯曲管路到达横管，测量水平位移，最后从竖管的出口出来，完成第一个测回的测量。监测装置接着从上一个测回的竖管出口处进入，和上一个测回一样完成第二个测回的测量。依此方法完成4-5个测回的测量，求4-5个测回的平均值。这样在测量中既可以通过多个测回来提高测量精度。本发明中，无论是采用U型管道、弧型管道还是扇型管道都可以同时测量水平位移和垂直位移，有效提高了测量效率。

较佳地，本发明在坝体的待监测区域还埋设有用于对坝体的水平位移进行测量的引张线式水平位移计以及用于对坝体的垂直位移进行测量的水管式沉降仪；所述引张线式水平位移计与水管式沉降仪均分别设置有对应的保护管道。因此，本发明可以将监测装置所测量的数据与水平位移计以及水管式沉降仪所测量的数据进行对比，从而更加准确地分析出堆石坝坝体的形变。

基于上述实施例，本发明还提供一种堆石坝内部形变监测管道布设系统，如图5中所示，所述系统包括：

第一埋设模块501，用于在所述堆石坝建造时，在堆石坝坝体内部的待监测区域埋设第一弯曲柔性管道，所述弯曲柔性管道随着坝体的变形而变形。

分析模块502，用于对所述堆石坝坝体进行运算分析，确定出所述堆石坝坝体的最大水平位移发生的位置。

第二埋设模块503，用于在最大水平位移发生的位置处设置第二弯曲管道，所述第二弯曲管道与第一弯曲管道间隔预定距离，并且所述第二弯曲管道与第一弯曲管道的形状相同。

较佳地，所述系统还包括监测装置投放模块504，用于在所述第一弯曲管道与第二弯曲管道中投放用于对弯曲管道的形变进行监测与测量的监测装置；所述弯曲管道的形变为所述堆石坝坝体的形变。

综上所述，本发明提供的一种堆石坝内部形变监测管道布设方法及系统，所述方法包括：在所述堆石坝建造时，在堆石坝坝体内部的待监测区域埋设第一弯曲柔性管道，所述弯曲柔性管道随着坝体的变形而变形；对所述堆石坝坝体进行运算分析，确定出所述堆石坝坝体的最大水平位移发生的位置；在最大水平位移发生的位置处设置第二弯曲管道，所述第二弯曲管道与第一弯曲管道间隔预定距离，并且所述第二弯曲管道与第一弯曲管道的形状相同。相比于传统的利用不同的传感器对堆石坝进行监测的技术，有效避免了因传感器的保护管道损坏而导致传感器失效的问题，提高了监测精度；并且本发明可以同时监测出堆石坝的水平位移以及垂直位移，有效节省了成本。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种堆石坝内部形变监测管道布设方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤A、在所述堆石坝建造时，在堆石坝坝体内部的待监测区域埋设第一弯曲柔性管道，所述弯曲柔性管道随着坝体的变形而变形；

步骤B、对所述堆石坝坝体进行运算分析，确定出所述堆石坝坝体的最大水平位移发生的位置；

步骤C、在最大水平位移发生的位置处设置第二弯曲管道，所述第二弯曲管道与第一弯曲管道间隔预定距离，并且所述第二弯曲管道与第一弯曲管道的形状相同；

步骤D、在所述第一弯曲管道与第二弯曲管道中投放用于对弯曲管道的形变进行监测与测量的监测装置；所述弯曲管道的形变为所述堆石坝坝体的形变；

所述弯曲管道由若干竖管、横管以及弯管连接而成，并且所述弯曲管道的形状包括U型管道、弧形管道或者扇型管道；

所述监测装置从弯曲管道中的进口进入管路，在管路中行走测量垂直位移量和水平位移，最后从弯曲管道的出口出来，完成第一个测回的测量；监测装置接着从上一个测回的弯曲管道出口处进入，和上一个测回一样完成第二个测回的测量；依此方法完成4-5个测回的测量，求4-5个测回的平均值。

2.根据权利要求1所述的堆石坝内部形变监测管道布设方法，其特征在于，所述弯曲管道采用抗压能力大于1.0Mpa的PE管。

3.根据权利要求1所述的堆石坝内部形变监测管道布设方法，其特征在于，所述堆石坝坝体内部的待监测区域还埋设有用于对坝体的水平位移进行测量的引张线式水平位移计以及用于对坝体的垂直位移进行测量的水管式沉降仪；

所述引张线式水平位移计与水管式沉降仪均分别设置有对应的保护管道。

4.根据权利要求1所述的堆石坝内部形变监测管道布设方法，其特征在于，所述对所述堆石坝坝体进行运算分析具体包括：

使用有限元分析法对堆石坝坝体进行分析及运算，根据运算结果确定所述堆石坝坝体的最大水平位移发生的位置。

5.根据权利要求1所述的堆石坝内部形变监测管道布设方法，其特征在于，所述第二弯曲管道与第一弯曲管道间隔的预定距离为大于或等于50mm。

6.一种堆石坝内部形变监测管道布设系统，其特征在于，所述系统包括：

第一埋设模块，用于在所述堆石坝建造时，在堆石坝坝体内部的待监测区域埋设第一弯曲柔性管道，所述弯曲柔性管道随着坝体的变形而变形；

分析模块，用于对所述堆石坝坝体进行运算分析，确定出所述堆石坝坝体的最大水平位移发生的位置；

第二埋设模块，用于在最大水平位移发生的位置处设置第二弯曲管道，所述第二弯曲管道与第一弯曲管道间隔预定距离，并且所述第二弯曲管道与第一弯曲管道的形状相同；

监测装置投放模块，用于在所述第一弯曲管道与第二弯曲管道中投放用于对弯曲管道的形变进行监测与测量的监测装置；所述弯曲管道的形变为所述堆石坝坝体的形变；

所述弯曲管道由若干竖管、横管以及弯管连接而成，并且所述弯曲管道的形状包括U型管道、弧形管道或者扇型管道；

所述监测装置从弯曲管道中的进口进入管路，在管路中行走测量垂直位移量和水平位移，最后从弯曲管道的出口出来，完成第一个测回的测量；监测装置接着从上一个测回的弯曲管道出口处进入，和上一个测回一样完成第二个测回的测量；依此方法完成4-5个测回的测量，求4-5个测回的平均值。

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