CN108955741B - 一种适用于弃渣场安全监测的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种适用于弃渣场安全监测的装置及方法，包括安装在弃渣场周边布置水平位移监测网和垂直位移工作基点，在弃渣场的马道上分别设置有水平位移测量点和垂直位移测量点，在水平位移监测网点及水平位移测量点布置强制对中基座,水平位移测量点和垂直位移测量点与水平位移监测网和垂直位移工作基点相配合实现弃渣场的表面位移监测，在弃渣场的马道上垂直钻孔，布置测斜管用以对弃渣场深层变形进行监测，所述弃渣场的底部安装有渗压测量装置，所述渗压测量装置与测斜管配合用于进行渗压监测，通过监测装置及时自动分析监测数据，发现异常情况及时预警，为政府相关部门及弃渣场运行管理单位提供直接、客观的弃渣场监测情况，解决弃渣场安全监测的空白问题。
Description
技术领域
本发明涉及水土保持行业弃渣场安全监测领域，具体涉及一种适用于弃渣场安全监测的装置及方法。
背景技术
近几年弃渣场失稳事故频发，比如深圳1220滑坡事件、山西娄烦尖山铁矿“8·1”特大排土场垮塌事故等，给工程安全和人民的生命财产安全带来很大威胁。由于弃渣场弃渣量大，施工过程中乱丢乱弃、防护措施不完善、建筑物施工质量差等诸多方面的问题，弃渣场可能存在严重的安全隐患。
因此，对弃渣场稳定性进行安全监测是一项十分重要的水土保持工作。目前既无弃渣场安全监测的规程规范，也无弃渣场安全监测的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于弃渣场安全监测的装置及方法，通过监测装置及时自动分析监测数据，发现异常情况及时预警，为政府相关部门及弃渣场运行管理单位提供直接、客观的弃渣场监测情况，解决弃渣场安全监测的空白问题。
本发明的技术方案：
一种适用于弃渣场安全监测的装置，包括安装在弃渣场周边布置水平位移监测网点和垂直位移工作基点，在弃渣场的马道上分别设置有水平位移测量点和垂直位移测量点，在水平位移监测网点和水平位移测量点布置强制对中基座，水平位移测量点和垂直位移测量点与水平位移监测网和垂直位移工作基点相配合实现弃渣场的表面位移监测，在弃渣场的马道上垂直钻孔，布置测斜管用以对弃渣场深层变形进行监测，所述弃渣场的底部安装有渗压测量装置，所述渗压测量装置与测斜管配合用于进行渗压监测，所述水平位移监测网和垂直位移工作基点需安装有与监测主机通信连接的全站仪，测斜管的端部设置与监测主机通信连接的测斜仪，渗压测量装置通过线缆连接到监测主机，监测主机接收全站仪测量的弃渣场的表面位移数据、测斜仪测量的弃渣场深层变形数据以及渗压测量装置测量的弃渣场底部渗压数据。
所述强制对中基座包括底部使用混凝土浇筑的观测墩基座，在观测墩基座上浇筑观测墩，在观测墩的顶部设置强制对中底盘，强制对中底盘的倾斜度不得大于10"。
所述测斜管采用ABS管，其底部2～3m为花管，花管外壁包裹两层无纺布。
所述渗压测量装置包括渗压计和线缆，所述渗压计外包裹过滤料和土工布，过滤料和土工布包裹的渗压计埋设在弃渣场底部挖取的预埋坑内，在预埋坑内，渗压计的下方垫有砂垫层，渗压计的上方覆盖有掩埋层，在预埋坑的开口处铺设油毛毡，线缆一端连接渗压计，另一端连接到钢弦频率计，钢弦频率计测读各个频率读数及温度并传输到监测主机。
所述预埋坑的深度为25cm，直径为20cm。
一种适用于弃渣场安全监测的方法，包括以下具体步骤，
S1.在弃渣场周边布置水平位移监测网点和垂直位移工作基点；
S2.在弃渣场马道布置水平位移测量点；
S3.采用不锈钢标在弃渣场边坡布置垂直位移测量点；
S4.在水平位移监测网点及水平位移测量点布置强制对中基座；
S5.在弃渣场马道垂直钻孔，布置测斜管，底部2～3m制作成花管；
S6.在弃渣场下部布置钢弦式渗压计；
S7.利用由测头、电缆、滚筒、手摇柄和指示器组成的电测水位计监测弃渣场地下水位；
S8.采用全站仪测量弃渣场表面位移情况；
S9.利用活动式测斜仪测量测斜管轴线与垂线之间夹角变化量来监测侧向位移变化；
S10.将全站仪测量的弃渣场表面位移数据，电测水位计测量的弃渣场地下水位数据，测斜仪测量的侧向位移数据以及渗压计测量的频率读数及温度数据传输到监测主机，监测主机对数据进行处理，当数据变化量大与设定值时，进行相应的预警报警。
所述步骤S1中，先在安装位置挖坑浇筑混凝土观测墩基座，然后在基座上浇筑标准观测墩，各观测墩顶设置强制对中底盘，强制对中底盘在安装时应调整水平，倾斜度不得大于10"。
所述步骤S5中，测斜管采用钻孔方式埋设，钻孔终孔直径为Φ110mm，钻孔铅直度偏差不得大于3°，孔位偏差不得大于20cm,测斜管采用ABS管，其底部2～3m制作成花管，花管外壁包裹两层无纺布，以防管内淤堵，测斜管安装完毕后，采用干净中粗砂兼孔口灌水的方法对管外进行回填，要求孔内填充料必须密实，顶部2m处用膨润土或浓泥浆回填密实。
所述步骤S6中，在埋设前将渗压计用土工布和过滤料进行包裹，并在水中浸泡2h以上，使其达到饱和状态，渗压计采取挖坑法进行埋设，先在埋设位置挖深25cm，直径20cm的小坑，在坑内铺一层细砂，将渗压计放在砂垫层上，再用细砂将渗压计埋好，坑口放一块油毛毡后，再进行堆渣。
所述步骤S7-S10的具体步骤为，
水平位移观测采用全站仪进行交会法测量，其位移量中误差不大于3.0mm。首次观测应在最短时间内连续观测两次，取平均值作为初始值；
垂直位移观测采用全站仪进行三角高程法测量，观测误差控制在5mm内，首次观测应在最短时间内连续观测两次，取平均值作为初始值；其观测频次与水平位移观测相同；
将测斜仪测头放入测斜管内，导轮顺着施测方向的导槽，缓缓滑入，每0.5m由接收仪一个数据，该数据反映测斜管中逐段产生位移后管轴线与铅垂线夹角的正弦值，分段求出水平位移，累加得出总位移量及沿管轴线整个孔深位移的变化情况；
每次观测用电测水位计测读两次，取两次测值的平均值使用，电测水位计观测时两次读数之差不大于1cm；
用钢弦频率计观测，将渗压计引出线缆与频率计接线柱相连测读稳定的频率读数及温度；
监测主机接收弃渣场表面位移数据，弃渣场地下水位数据，侧向位移数据频率读数及温度数据并对数据进行处理，当数据变化量大与设定值时，进行相应的预警报警。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：对弃渣场安全进行监测，监测方法可靠，且操作简单，易于实际应用，为弃渣场安全监测提供了一种新的方法和思路。本发明通过监测装置及时自动分析监测数据，发现异常情况及时预警，为政府相关部门及弃渣场运行管理单位提供直接、客观的弃渣场监测情况，解决弃渣场安全监测的空白问题。
附图说明
图1为本发明监测装置分布示意图；
图2为本发明渗压测量装置布置示意图；
图3为本发明强制对中基座结构示意图；
图4为本发明渗压测量装置结构示意图；
图5为本发明方法流程图。
图中标号分别表示，1-弃渣场，2-水平位移监测网点，3-垂直位移工作基点，4-马道，5-水平位移测量点，6-垂直位移测量点，7-测斜管，8-渗压测量装置，9-强制对中基座，80-渗压计，81-线缆，82-过滤料，83-土工布，84-砂垫层，85-掩埋层，86-油毛毡，87-预埋坑，90-观测墩基座，91-观测墩，92-强制对中底盘。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：
一种适用于弃渣场安全监测的装置，包括安装在弃渣场1周边的水平位移监测网点2以及垂直位移工作基点3，在弃渣场1的马道4上分别设置有水平位移测量点5和垂直位移测量点6，在水平位移监测网点2及水平位移测量点5布置强制对中基座9,水平位移测量点5和垂直位移测量点6与水平位移监测网点2以及垂直位移工作基点3相配合实现弃渣场的表面位移监测，在弃渣场1的马道4上垂直钻孔，布置测斜管7用以对弃渣场内部滑移变形进行监测，所述弃渣场1的底部安装有渗压测量装置8，所述渗压测量装置8与测斜管7配合用于进行渗压监测，所述水平位移监测网点2以及垂直位移工作基点3安装有与监测主机通信连接的全站仪，测斜管7的端部设置与监测主机通信连接的测斜仪，渗压测量装置8通过线缆连接到监测主机，监测主机接收全站仪测量的弃渣场的表面位移数据、测斜仪测量的弃渣场深层变形数据以及渗压测量装置测量的弃渣场底部渗压数据。
所述水平位移监测网点2上的强制对中基座9包括底部使用混凝土浇筑的观测墩基座20，在观测墩基座上浇筑观测墩21，在观测墩的顶部设置强制对中底盘22，强制对中底盘22的倾斜度不得大于10"。
所述测斜管7采用ABS管，其底部2～3m为花管，花管外壁包裹两层无纺布。
所述渗压测量装置8包括渗压计80和线缆81，所述渗压计80外包裹过滤料82和土工布83，过滤料82和土工布83包裹的渗压计80埋设在弃渣场底部挖取的预埋坑87内，在预埋坑87内，渗压计80的下方垫有砂垫层84，渗压计80的上方覆盖有掩埋层85，在预埋坑87的开口处铺设油毛毡86，线缆81一端连接渗压计80，另一端连接到钢弦频率计，钢弦频率计测读各个频率读数及温度并传输到监测主机。
所述预埋坑87的深度为25cm，直径为20cm。
一种适用于弃渣场安全监测的方法，包括以下具体步骤，
S1.在弃渣场周边布置水平位移监测网点和垂直位移工作基点；
S2.在弃渣场马道布置水平位移测量点；
S3.采用不锈钢标在弃渣场边坡布置垂直位移测量点；
S4.在水平位移监测网点及水平位移测量点布置强制对中基座；
S5.在弃渣场马道垂直钻孔，布置测斜管，底部2～3m制作成花管；
S6.在弃渣场下部布置钢弦式渗压计；
S7.利用由测头、电缆、滚筒、手摇柄和指示器组成的电测水位计监测弃渣场地下水位；
S8.采用全站仪测量弃渣场表面位移情况；
S9.利用活动式测斜仪测量测斜管轴线与垂线之间夹角变化量来监测侧向位移变化；
S10.将全站仪测量的弃渣场表面位移数据，电测水位计测量的弃渣场地下水位数据，测斜仪测量的侧向位移数据以及渗压计测量的频率读数及温度数据传输到监测主机，监测主机对数据进行处理，当数据变化量大与设定值时，进行相应的预警报警。
所述步骤S1中，先在安装位置挖坑浇筑混凝土观测墩基座，然后在基座上浇筑标准观测墩，各观测墩顶设置强制对中底盘，强制对中底盘在安装时应调整水平，倾斜度不得大于10"。
所述步骤S5中，测斜管采用钻孔方式埋设，钻孔终孔直径为Φ110mm，钻孔铅直度偏差不得大于3°，孔位偏差不得大于20cm,测斜管采用ABS管，其底部2～3m制作成花管，花管外壁包裹两层无纺布，以防管内淤堵，测斜管安装完毕后，采用干净中粗砂兼孔口灌水的方法对管外进行回填，要求孔内填充料必须密实，顶部2m处用膨润土或浓泥浆回填密实。
所述步骤S6中，在埋设前将渗压计用土工布和过滤料进行包裹，并在水中浸泡2h以上，使其达到饱和状态，渗压计采取挖坑法进行埋设，先在埋设位置挖深25cm，直径20cm的小坑，在坑内铺一层细砂，将渗压计放在砂垫层上，再用细砂将渗压计埋好，坑口放一块油毛毡后，再进行堆渣。
所述步骤S7-S10的具体步骤为，
水平位移观测采用全站仪进行交会法测量，其位移量中误差不大于3.0mm。首次观测应在最短时间内连续观测两次，取平均值作为初始值；
垂直位移观测采用全站仪进行三角高程法测量，观测误差控制在5mm内，首次观测应在最短时间内连续观测两次，取平均值作为初始值；其观测频次与水平位移观测相同；
将测斜仪测头放入测斜管内，导轮顺着施测方向的导槽，缓缓滑入，每0.5m由接收仪一个数据，该数据反映测斜管中逐段产生位移后管轴线与铅垂线夹角的正弦值，分段求出水平位移，累加得出总位移量及沿管轴线整个孔深位移的变化情况；
每次观测用电测水位计测读两次，取两次测值的平均值使用，电测水位计观测时两次读数之差不大于1cm；
用钢弦频率计观测，将渗压计引出线缆与频率计接线柱相连测读稳定的频率读数及温度；
监测主机接收弃渣场表面位移数据，弃渣场地下水位数据，侧向位移数据频率读数及温度数据并对数据进行处理，当数据变化量大与设定值时，进行相应的预警报警。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种适用于弃渣场安全监测的方法，应用适用于弃渣场安全监测的装置，装置包括在弃渣场周边布置水平位移监测网点和垂直位移工作基点，在弃渣场的马道上分别设置有水平位移测量点和垂直位移测量点，在水平位移监测网点及水平位移测量点布置强制对中基座,水平位移测量点和垂直位移测量点与水平位移监测网和垂直位移工作基点相配合实现弃渣场的表面位移监测，在弃渣场的马道上垂直钻孔，布置测斜管用以对弃渣场深层变形进行监测，所述弃渣场的底部安装有渗压测量装置，所述渗压测量装置与测斜管配合用于进行渗压监测，所述水平位移监测网和垂直位移工作基点安装有与监测主机通信连接的全站仪，测斜管的端部设置与监测主机通信连接的测斜仪，渗压测量装置通过线缆连接到监测主机，监测主机接收全站仪测量的弃渣场的表面位移数据、测斜仪测量的弃渣场深层变形数据以及渗压测量装置测量的弃渣场底部渗压数据；
所述渗压测量装置包括渗压计和线缆，所述渗压计外包裹过滤料和土工布，过滤料和土工布包裹的渗压计埋设在弃渣场底部挖取的预埋坑内，在预埋坑内，渗压计的下方垫有砂垫层，渗压计的上方覆盖有掩埋层，在预埋坑的开口处铺设油毛毡，线缆一端连接渗压计，另一端连接到钢弦频率计，钢弦频率计测读各个频率读数及温度并传输到监测主机；
其特征在于：包括以下具体步骤，
S1.在弃渣场周边布置水平位移监测网点和垂直位移工作基点；
S2.在弃渣场马道布置水平位移测量点；
S3.采用不锈钢标在弃渣场边坡布置垂直位移测量点；
S4.在水平位移监测网点及水平位移测量点布置强制对中基座；
S5.在弃渣场马道垂直钻孔，布置测斜管，底部2~3m制作成花管；
S6.在弃渣场下部布置钢弦式渗压计；
S7.利用由测头、电缆、滚筒、手摇柄和指示器组成的电测水位计监测弃渣场地下水位；
S8. 采用全站仪测量弃渣场表面位移情况；
S9.利用活动式测斜仪测量测斜管轴线与垂线之间夹角变化量来监测侧向位移变化；
S10.将全站仪测量的弃渣场表面位移数据，电测水位计测量的弃渣场地下水位数据，测斜仪测量的侧向位移数据以及渗压计测量的频率读数及温度数据传输到监测主机，监测主机对数据进行处理，当数据变化量大与设定值时，进行相应的预警报警。
2.根据权利要求1所述的一种适用于弃渣场安全监测的方法，其特征在于：
所述步骤S1中，先在安装位置挖坑浇筑混凝土观测墩基座，然后在基座上浇筑标准观测墩，各观测墩顶设置强制对中底盘，强制对中底盘在安装时应调整水平，倾斜度不得大于10"。
3.根据权利要求1所述的一种适用于弃渣场安全监测的方法，其特征在于：
所述步骤S5中，测斜管采用钻孔方式埋设，钻孔终孔直径为Φ110mm，钻孔铅直度偏差不得大于3°，孔位偏差不得大于20cm, 测斜管采用ABS管，其底部2～3m制作成花管，花管外壁包裹两层无纺布，以防管内淤堵，测斜管安装完毕后，采用干净中粗砂兼孔口灌水的方法对管外进行回填，要求孔内填充料必须密实，顶部2m处用膨润土或浓泥浆回填密实。
4.根据权利要求1所述的一种适用于弃渣场安全监测的方法，其特征在于：所述步骤S6中，在埋设前将渗压计用土工布和过滤料进行包裹，并在水中浸泡2h以上，使其达到饱和状态，渗压计采取挖坑法进行埋设，先在埋设位置挖深25cm，直径20cm的小坑，在坑内铺一层细砂，将渗压计放在砂垫层上，再用细砂将渗压计埋好，坑口放一块油毛毡后，再进行堆渣。
5.根据权利要求1所述的一种适用于弃渣场安全监测的方法，其特征在于：所述步骤S7-S10的具体步骤为，
水平位移观测采用全站仪进行交会法测量，其位移量中误差不大于3.0mm；首次观测应在最短时间内连续观测两次，取平均值作为初始值；
垂直位移观测采用全站仪进行三角高程法测量，观测误差控制在5mm内，首次观测应在最短时间内连续观测两次，取平均值作为初始值；其观测频次与水平位移观测相同；
将测斜仪测头放入测斜管内，导轮顺着施测方向的导槽，缓缓滑入，每0.5m由接收仪一个数据，该数据反映测斜管中逐段产生位移后管轴线与铅垂线夹角的正弦值，分段求出水平位移，累加得出总位移量及沿管轴线整个孔深位移的变化情况；
每次观测用电测水位计测读两次，取两次测值的平均值使用，电测水位计观测时两次读数之差不大于1cm；
用钢弦频率计观测，将渗压计引出线缆与频率计接线柱相连测读稳定的频率读数及温度；
监测主机接收弃渣场表面位移数据，弃渣场地下水位数据，侧向位移数据频率读数及温度数据并对数据进行处理，当数据变化量大与设定值时，进行相应的预警报警。
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