CN109764823A - 用于混凝土面板堆石坝的变形监测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及安全监测领域，公开了一种用于混凝土面板堆石坝的变形监测系统及方法，用以提升挠度的监测效果的准确性，以及实现对混凝土面板下的脱空变形检测。本发明包括处理器、检测仪、行走管道、混凝土面板以及垫料层，其中，所述混凝土面板设置在所述垫料层的上面；所述行走管道贴着所述混凝土面板，并沿着混凝土面板堆石坝的坡面自上而下安装于所述垫料层之中；变形监测时，所述检测仪用于沿着所述行走管道爬行，并将爬行轨迹信息发送给所述处理器；所述处理器用于对所述检测仪的爬行轨迹信息进行计算、分析，得出混凝土面板堆的绕度值、行走管道下的脱空值以及脱空部位。本发明适用于混凝土面板堆石坝的变形监测。
Description
技术领域
本发明涉及安全监测领域，特别涉及用于混凝土面板堆石坝的变形监测系统及方法。
背景技术
随着我国水电事业的迅速发展，各种水工建筑物的规模及其运行条件愈来愈复杂，高坝大库建筑物安全运行提出了更高的挑战，对水工建筑物安全性和稳定性的要求越来越高，要确保其安全稳定运行，因此，工程安全监测对水工建筑物的重要性不言而喻,尤其是在混凝土面板堆石坝中起防渗作用的混凝土面板，不仅需要可行的方案和高质量的施工技术确保其混凝土面板及其下基层坝料的变形协调，也需要监视其安全运行而可靠的监测手段，以便在运行时能够及时、准确、方便的测读监测数据，确保其工程建筑物(混凝土面板)的运行安全，因此，混凝土面板及其下基层坝料的变形监测就将成为关键。这就需要有能够及时、准确监测其变形的手段。
混凝土面板堆石坝的防渗系统为钢筋混凝土面板，钢筋混凝土面板位于堆石大坝的上游表面，其下依次为垫层料、过渡料、堆石体。这些结构在运行过程中，都会在水荷载和坝体自身沉降变形的作用下，久而久之，混凝土面板下的垫层料、过渡料、堆石体产生脱空变形空腔和引起发生的挠度变形，导致引起运行安全。
现在监测面板挠度变形及其位置还没有准确可靠的方法，仅是先将安装测斜仪的导管埋设于混凝土面板内，再将测斜仪沿一定间距(一般500～1000cm)安装固定于管中，利用测斜仪(包括固定式测斜仪和人工观测的活动式测斜仪)测得倾角，计算得出测斜仪本身长度50cm的变化值(实际是将其本身长度50cm延长扩大为面板两测点间的距离)，最后通过假设不动点，叠加计算出各点相对假定不动点的变化值(绕度)。由于是相对假设不动点，也是将测斜仪本身长度50cm延长扩大为面板两测点间的距离，叠加计算得出的各点相对假定不动点的变化值(挠度)，大致换算推套而得。这不但安装难度极大、效果差，浪费大量的人力和时间，还影响挠度的监测效果，其准确性和误差(精度)没法保证。
这种方法不管是自动化的固定式还是人工观测的活动测斜仪，安装、运行的难度极大。在过程中测斜仪都会因而其也极其容易卡堵或因电缆和道管损坏、堵塞而破坏，而其一旦破坏就难以修复而报废，终止或影响其监测及其效果。由于受各种因素的制约，相关监测技术规范亦未明确要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种用于混凝土面板堆石坝的变形监测系统及方法，用以提升挠度的监测效果的准确性，以及实现对混凝土面板下的脱空变形检测。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：用于混凝土面板堆石坝的变形监测系统，包括处理器、检测仪、行走管道、混凝土面板以及垫料层，所述混凝土面板设置在所述垫料层的上面；所述行走管道贴着所述混凝土面板，并沿着混凝土面板堆石坝的坡面自上而下安装于所述垫料层之中；
所述检测仪可以是光纤陀螺仪，变形监测时，所述检测仪用于沿着所述行走管道爬行，并将爬行轨迹发送给所述处理器；所述处理器用于对所述检测仪的爬行轨迹信息进行计算、分析，得出混凝土面板堆的绕度值、行走管道下的脱空值以及脱空部位。
进一步的，所述行走管道可通过卡环与所述混凝土面板紧贴设置。通过卡环使得行走管道紧贴混凝土面板，可使得行走管道与混凝土面板的形变保持一致，从而检测仪可获得更准确的行走轨迹。
用于混凝土面板堆石坝的变形监测方法，包括以下步骤：
A.设置混凝土面板堆石坝时，当设置完垫料层之后，在垫料层中开设凹槽，所述凹槽沿着混凝土面板堆石坝的坡面自上而下，用于容纳行走管道，并使得行走管道放入所述凹槽之后能够贴着垫料层上面的混凝土面板；
B.将行走管道放入步骤A设置好的凹槽中，并在垫料层上面设置混凝土面板；
C.牵引检测仪沿着行走管道爬行，并将检测仪的爬行轨迹信息发送给处理器；
D.通过处理器对检测仪的爬行轨迹信息进行计算、分析，从而得出混凝土面板堆的绕度值、行走管道下的脱空值以及脱空部位。
进一步的，步骤B将行走管道放入凹槽时，还在行走管道上设置了卡环；当垫料层上面设置混凝土面板之后，所述卡环用于使行走管道紧贴混凝土面板。通过卡环使得行走管道紧贴混凝土面板，可使得行走管道与混凝土面板的形变保持一致，从而检测仪可获得更准确的行走轨迹。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
本发明仅需先将检测仪的行走管道紧贴着所述混凝土面板，并沿着混凝土面板堆石坝的坡面自上而下安装于所述垫料层之中，变形监测时，让监测仪沿行走管道顺坡牵引行走，这种方式不需复杂设备和技术，现场人员施工操作简单、方便，优势极大地节约了安装、观测的时间；计算变形量时，通过处理器对检测仪的爬行轨迹进行分析，就可以快速得出混凝土面板堆的绕度值、行走管道下的脱空值以及行走管道下的脱空部位，提高了监测的可靠性和准确性，具有重要的工程意义，为堆石坝的面板挠度及其下垫层料的脱空监测提供了非常好的应用实例，可以在类似工程全面推广。
此外，相比于将管道设置于混凝土面板之中的传统方式，本发明将行走管道设置在垫料层中，不会削弱混凝土面板的强度，在一定程度上也保障了混凝土面板堆石坝稳定性。
附图说明
图1为实施例的结构示意图。
图2为绕度分析图；
图3为脱空分析图。
图中编号：1是混凝土面板，2是行走管道，3是垫料层，4是卡环，L0是未变形时检测仪的正常行走爬行轨迹，L1是无脱空情况下检测仪的行走爬行轨迹，L2是有脱空情况下检测仪的行走爬行轨迹
具体实施方式
为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种用于混凝土面板堆石坝的变形监测系统，包括处理器、检测仪、行走管道、混凝土面板以及垫料层，所述混凝土面板设置在所述垫料层的上面；所述行走管道贴着所述混凝土面板，并沿着混凝土面板堆石坝的坡面自上而下安装于所述垫料层之中；
所述检测仪可以是光纤陀螺仪，变形监测时，所述检测仪用于沿着所述行走管道爬行，并将爬行轨迹发送给所述处理器；所述处理器用于对所述检测仪的爬行轨迹信息进行计算、分析，得出混凝土面板堆的绕度值、行走管道下的脱空值以及脱空部位。
进一步的，所述行走管道可通过卡环与所述混凝土面板紧贴设置。通过卡环使得行走管道紧贴混凝土面板，可使得行走管道与混凝土面板的形变保持一致，从而检测仪可获得更准确的行走轨迹。
基于以上的系统，本发明还提供了一种用于混凝土面板堆石坝的变形监测方法，该方法包括以下步骤：
A.设置混凝土面板堆石坝时，当设置完垫料层之后，在垫料层中开设凹槽，所述凹槽沿着混凝土面板堆石坝的坡面自上而下，用于容纳行走管道，并使得行走管道放入所述凹槽之后能够贴着垫料层上面的混凝土面板。
B.将行走管道放入步骤A置好的凹槽中，并在垫料层上面设置混凝土面板。将行走管道放入凹槽时，还可以在行走管道上设置卡环；当垫料层上面设置混凝土面板之后，所述卡环用于使行走管道紧贴混凝土面板，通过卡环使得行走管道紧贴混凝土面板，可使得行走管道与混凝土面板的形变保持一致，从而检测仪可获得更准确的行走轨迹。
C.牵引检测仪沿着行走管道爬行，并将检测仪的爬行轨迹信息发送给处理器。
D.通过处理器对检测仪的爬行轨迹信息进行计算、分析，从而得出混凝土面板堆的绕度值、行走管道下的脱空值以及脱空部位。处理器进行轨迹分析时，可以先将所有时刻的轨迹进行曲线拟合，得到轨迹曲线，再根据所得曲线计算出混凝土面板堆的绕度值、行走管道下的脱空值以及脱空部位。
实施例
实施例提供一种用于混凝土面板堆石坝的变形监测系统，包括处理器、检测仪、行走管道2、混凝土面板1以及垫料层3，如图1所示，所述混凝土面板1设置在所述垫料层3的上面；所述行走管道2紧贴着所述混凝土面板1，并沿着混凝土面板堆石坝的坡面自上而下安装于所述垫料层3之中。本实施例中，所述行走管道2可通过卡环4与所述混凝土面板1紧贴设置，通过卡环4使得行走管道2紧贴混凝土面板1，可使得行走管道2与混凝土面板1的形变保持一致，从而检测仪可获得更准确的行走轨迹。
变形监测时，所述检测仪用于沿着所述行走管道2爬行，并将爬行轨迹发送给所述处理器；所述处理器用于对所述检测仪的爬行轨迹信息进行计算、分析，得出混凝土面板堆1的绕度值、行行走管道下的脱空部位以及脱空部位的脱空值。
实施例进行变形监测的工作原理如下：
设置混凝土面板堆石坝时，当设置完垫料层3之后，首先，在垫料层中开设凹槽，所述凹槽沿着混凝土面板堆石坝的坡面自上而下，用于容纳行走管道2，并使得行走管道2放入所述凹槽之后能够贴着垫料层3上面的混凝土面板1；
然后，将行走管道2放入设置好的凹槽中，并在垫料层3上面设置混凝土面板1；
之后，牵引检测仪沿着行走管道2爬行，并将检测仪的爬行轨迹信息发送给处理器；
最后，通过处理器对检测仪的爬行轨迹信息进行计算、分析，从而得出混凝土面板堆1的绕度值、行行走管道下的脱空部位以及脱空部位的脱空值。如果处理器上最终所呈现的轨迹图如图2所示，则表明混凝土面板堆发生了变形，处理器通过曲线L1即可计算并输出混凝土面板堆的绕度值；如果处理器上最终所呈现的轨迹图如图3所示，则表明混凝土面板堆发生了变形，同时，行走管道还发生了脱空现象，处理器将输出脱空值以及脱空的开始位置S1和结束位置S2。
Claims (4)
1.用于混凝土面板堆石坝的变形监测系统，包括处理器、检测仪、行走管道、混凝土面板以及垫料层，所述混凝土面板设置在所述垫料层的上面；其特征在于，所述行走管道贴着所述混凝土面板，并沿着混凝土面板堆石坝的坡面自上而下安装于所述垫料层之中；
变形监测时，所述检测仪用于沿着所述行走管道爬行，并将爬行轨迹发送给所述处理器；所述处理器用于对所述检测仪的爬行轨迹信息进行计算、分析，得出混凝土面板堆的绕度值、行走管道下的脱空值以及脱空部位。
2.如权利要求1所述的用于混凝土面板堆石坝的变形监测系统，其特征在于，所述行走管道通过卡环与所述混凝土面板紧贴设置。
3.用于混凝土面板堆石坝的变形监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
A.设置混凝土面板堆石坝时，当设置完垫料层之后，在垫料层中开设凹槽，所述凹槽沿着混凝土面板堆石坝的坡面自上而下，用于容纳行走管道，并使得行走管道放入所述凹槽之后能够贴着垫料层上面的混凝土面板；
B.将行走管道放入步骤A设置好的凹槽中，并在垫料层上面设置混凝土面板；
C.牵引检测仪沿着行走管道爬行，并将检测仪的爬行轨迹信息发送给处理器；
D.通过处理器对检测仪的爬行轨迹信息进行计算、分析，从而得出混凝土面板堆的绕度值、行走管道下的脱空值以及脱空部位。
4.如权利要求3所述的用于混凝土面板堆石坝的变形监测方法，其特征在于，步骤B将行走管道放入凹槽时，还在行走管道上设置了卡环；当垫料层上面设置混凝土面板之后，所述卡环用于使行走管道紧贴混凝土面板。
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