CN113959404B - 一种水管式沉降仪打压排气方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水管式沉降仪打压排气方法，包括通过压力计算精确控制打压排气时间。本发明针对超高心墙堆石坝水管式沉降仪打压排气效率低的难题，成功解决了糯扎渡电站水管式沉降仪打压排气效率低的难题，将打压排气耗时降低至12.2s/m、效率提升超79.5%，也为国内外其他土石坝水管式沉降仪和类似性状沉降监测技术领域提供了借鉴意义。

Description

一种水管式沉降仪打压排气方法

技术领域

本发明涉及土石坝沉降监测领域，尤其是一种水管式沉降仪打压排气方法。

背景技术

水管式沉降仪是土石坝沉降监测的重要技术手段，主要用于测量土石坝内部垂直位移的一种观测仪器，广泛应用于土石坝内部沉降变形监测。随着超高土石坝工程的建设运行，水管式沉降仪作为简单有效的沉降监测技术，越来越多地应用于超高土石坝工程中。但在超高土石坝沉降监测中，水管式沉降仪沉降测头埋设更深、连通管路布设更长、管路沉降变形更大，经过一段时间运行后管路内连通液易出现凝滞，导致沉降管路连通性减弱、测值失真。现有的打压排气技术操作上不规范、目的性较差、耗时较长，存在蒸馏水少加或多加，打压排气不彻底或超打现象，需要不断重复操作才能有效完成打压排气，造成超高心墙堆石坝水管式沉降仪打压排气效率低等问题。因此，有必要对现有的技术加以改进。

发明内容

针对超高心墙堆石坝水管式沉降仪打压排气效率低的难题，在糯扎渡电站水管式沉降仪打压排气维护工作中，本发明提供一种水管式沉降仪打压排气方法，该方法成功解决了糯扎渡电站水管式沉降仪打压排气效率低的难题，将打压排气耗时降低至12.2s/m、效率提升超79.5％，也为国内外其他土石坝水管式沉降仪和类似性状沉降监测技术领域提供了借鉴意义。

本发明的技术方案具体如下：

一种水管式沉降仪打压排气方法，包括通过压力计算精确控制打压排气时间，具体按以下进行：

其中：

r：罐体半径，m；l：罐体长度，m；C：谢才系数；R：水力半径，m；A：管子截面积，m²；ρ：液体密度，kg/m²；h：p1、pa的水位高差，m；

T：完成一次打压排气总的耗时，s；

T_1i：沉降测头加水时间，s；

T_2i：水压罐和气压罐充气时间，s；

T_3i：气压罐放气时间，s；

p_a：大气压力，MPa；

p₁：气罐内初始压力，MPa；

p_s：气源绝对压力，MPa；

τ：充放气时间常数；

κ：绝热指数，取1.4。

进一步地，按以下进行：

合上12W小水泵断路开关，利用水压管将补水箱中的蒸馏水抽到水压罐，抽满罐内2/3高度时停止补水，并关闭水压罐单通阀；利用气压管连接空压机与水压罐及气压罐。

开启空压机，打开水压罐的单通阀和气压罐的单通阀向水压罐及气压罐补气，并实时监控罐内压力表。

打开进水管的单通阀向进水管供水，通过读取水压罐罐身刻度尺的读数来核算进水量；打开通气管的单通阀向通气管通气，通过连续反复操作即可完成水管沉降仪打压排气工作。

进一步地，利用成套水管式沉降仪打压排气装置，将水压管连接补水箱和水压罐，合上12W小水泵断路开关开始补水；利用气压管连接空压机和气压罐，启动空压机进行补气。

关闭单通阀，利用气压管连接空压机和水压罐；待水压罐抽满罐内2/3高度时关闭单通阀停止补水，打开单通阀开始补气；打开进水管的单通阀向进水管供水，读取水压罐罐身刻度尺的读数下降2cm时，关闭进水管的单通阀停止供水；打开通气管的单通阀向通气管通气，逐个依次操作进水管的单通阀和通气管的单通阀进行打压排气，同时留意水压罐压力表压力达到0.4MPa时关闭单通阀，气压罐压力表达到0.8MPa时关闭单通阀。

与现有技术相比，本发明的有益效果具体如下：

本发明从根本上解决了高土石坝、超长管路水管式沉降仪管路打压排气难题，避免因沉降管理失效导致整个测点永久失效，延长了水管式沉降仪的监测使用寿命，提升水管式沉降仪整体监测水平，保证大坝安全监测数据的准确、连续、有效。

本发明保证了沉降管路内液体的连通性，提高了水管沉降仪测值的可靠性，同时满足了超高土石坝水管沉降仪日常维护需要，大大提高了水管沉降仪打压排气效率，节约人工投入超900％，提高打压排气效率超79.5％。

附图说明

图1为本发明的水管式沉降仪打压排气装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于实施例，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，都属于本申请保护的范围。

除非另外定义，本申请实施例中使用的技术术语或者科学术语应当为所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。“上”、“下”、“左”、“右”、“横”以及“竖”等仅用于相对于附图中的部件的方位而言的，这些方向性术语是相对的概念，它们用于相对于的描述和澄清，其可以根据附图中的部件所放置的方位的变化而相应地发生变化。

本实施例的水管式沉降仪打压排气方法，基于现有的水管式沉降仪打压排气装置。水管式沉降仪以连通管原理为基础，主要用于测量土石坝内部垂直位移的一种观测仪器，广泛应用于土石坝内部沉降变形监测，主要包括沉降测头、进水管、排水管、通气管、保护管和量测装置组成。

量测玻璃管和沉降测头水杯采用进水管进行连接，补水箱及水压罐通过进水管给玻璃管和沉降水杯加水，保证水管沉降仪内水量充足且无气泡。将沉降测点利用通气管和外界大气相通，实现玻璃管水位与沉降水杯液面等高，保证观测测值的准确性。气压罐利用通气管将沉降测头内多余蒸馏水或不冻液通过排水管排出，在保证沉降测头排水排气通畅性的同时提高测值的可靠性。

基于测量玻璃管和沉降水杯内液体畅通、液面等高特性，在土石坝未发生沉降之前测定基准值，当坝体内部发生相对观测房的不均匀沉降后，即可通过观测玻璃管内水位变化测得坝体内该测点相对下游坝面对应观测房的垂直位移，计算不同时间玻璃管内的水位差即可得出坝体内部该测点的相对沉降量。

坝体内部测点相对沉降量计算公式：

ΔH＝H_i-H₀

式中，ΔH为各测点的相对沉降量，H_i为各测点当前观测值，H₀为各测点的基准值。

下游坝面观测房因坝体沉降产生相对永久变形网的垂直位移，为测得坝体内部沉降测点的绝对位移，用大地测量法测出观测房的相对沉降后，即可计算出坝体内该测点的绝对沉降量。

坝体内部测点绝对沉降量计算公式：

H＝ΔH+H测点

式中，H为各测点的绝对沉降量，H测点为观测房相对沉降量。

本实施例的水管式沉降仪打压排气方法，包括如下几方面：

通过压力计算精确控制打压排气时间：

结合流体力学和气压传动原理，充分考虑沉降测头中的测头钢杯满溢，以此来减少进水管内残余蒸馏水掺杂的少量气泡，提高水管沉降仪的测读精度。通过计算可进一步明确加水时间、加水水量、充气时间、放气时间，保证打压排气质量的同时，及大地提高打压排气效率。

其中：

r：罐体半径，m；l：罐体长度，m；C：谢才系数；R：水力半径，m；A：管子截面积，m²；ρ：液体密度，kg/m²；h：p1、pa的水位高差，m；

T：完成一次打压排气总的耗时，s；

T_1i：沉降测头加水时间，s；

T_2i：水压罐和气压罐充气时间，s；

T_3i：气压罐放气时间，s；

p_a：大气压力，MPa；

p₁：气罐内初始压力，MPa；

p_s：气源绝对压力，MPa；

τ：充放气时间常数；

κ：绝热指数，取1.4。

如图1所示，本实施例的装置通过合上12W小水泵1断路开关4，利用水压管5将补水箱2中的蒸馏水抽到水压罐7，抽满罐内2/3高度时停止补水，并关闭水压罐7单通阀6。利用气压管18连接空压机21与水压罐7及气压罐24。

开启空压机21，打开水压罐7的单通阀16和气压罐24的单通阀25向水压罐7及气压罐24补气，并实时监控罐内压力表17、26，避免压力超标；同时水压罐7及气压罐24均可起到缓冲作用，避免进水管11及通气管32续接接头损坏。打开进水管11的单通阀10向进水管11供水，通过读取水压罐7罐身8刻度尺15的读数来核算进水量；打开通气管32的单通阀31向通气管32通气，通过连续反复操作即可完成水管沉降仪打压排气工作。

利用成套水管式沉降仪打压排气装置，将水压管5连接补水箱2和水压罐7，合上12W小水泵1断路开关4开始补水。利用气压管18连接空压机21和气压罐 24，启动空压机21进行补气。关闭单通阀16，利用气压管18连接空压机21和水压罐7。待水压罐7抽满罐内2/3高度时关闭单通阀6停止补水，打开单通阀 16开始补气。打开进水管11的单通阀10向进水管11供水，读取水压罐7罐身8 刻度尺15的读数下降2cm时，关闭进水管11的单通阀10停止供水。打开通气管32的单通阀31向通气管32通气，逐个依次操作进水管11的单通阀10和通气管32的单通阀31进行打压排气，同时留意水压罐7压力表17压力达到0.4MPa 时关闭单通阀16，气压罐24压力表26达到0.8MPa时关闭单通阀25。

本实施例不同情况下的水管沉降仪打压排气效率如表1所示：

表1 水管沉降仪打压排气效率

可见，本实施例保证了沉降管路内液体的连通性，提高了水管沉降仪测值的可靠性，同时满足了超高土石坝水管沉降仪日常维护需要，大大提高了水管沉降仪打压排气效率，节约人工投入超900％，提高打压排气效率超79.5％，为下一步智慧电厂建设奠定了坚实基础。

本实施例从根本上解决了高土石坝、超长管路水管式沉降仪管路打压排气难题，避免因沉降管理失效导致整个测点永久失效，延长了水管式沉降仪的监测使用寿命，提升水管式沉降仪整体监测水平，保证大坝安全监测数据的准确、连续、有效。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种水管式沉降仪打压排气方法，其特征在于：包括通过压力计算精确控制打压排气时间，具体按以下进行：

其中：

r：罐体半径，m；1：罐体长度，m；C：谢才系数；R：水力半径，m；A：管子截面积，m²；ρ：液体密度，kg/m²；h：p₁、p_a的水位高差，m：

T：完成一次打压排气总的耗时，s；

T_1i：沉降测头加水时间，s；

T_2i：水压罐和气压罐充气时间，s；

T_3i：气压罐放气时间，s；

p_a：大气压力，MPa；

p₁：气罐内初始压力，MPa；

p_s：气源绝对压力，MPa；

τ：充放气时间常数；

κ：绝热指数，取1.4。

2.根据权利要求1所述的水管式沉降仪打压排气方法，其特征在于：按以下进行：

合上12W小水泵断路开关，利用水压管将补水箱中的蒸馏水抽到水压罐，抽满罐内2/3高度时停止补水，并关闭水压罐单通阀；利用气压管连接空压机与水压罐及气压罐；

开启空压机，打开水压罐的单通阀和气压罐的单通阀向水压罐及气压罐补气，并实时监控罐内压力表；

打开进水管的单通阀向进水管供水，通过读取水压罐罐身刻度尺的读数来核算进水量；打开通气管的单通阀向通气管通气，通过连续反复操作即可完成水管沉降仪打压排气工作。

3.根据权利要求2所述的水管式沉降仪打压排气方法，其特征在于：

利用成套水管式沉降仪打压排气装置，将水压管连接补水箱和水压罐，合上12W小水泵断路开关开始补水；利用气压管连接空压机和气压罐，启动空压机进行补气；

关闭单通阀，利用气压管连接空压机和水压罐；待水压罐抽满罐内2/3高度时关闭单通阀停止补水，打开单通阀开始补气；打开进水管的单通阀向进水管供水，读取水压罐罐身刻度尺的读数下降2cm时，关闭进水管的单通阀停止供水；

打开通气管的单通阀向通气管通气，逐个依次操作进水管的单通阀和通气管的单通阀进行打压排气，同时留意水压罐压力表压力达到0.4MPa时关闭单通阀，气压罐压力表达到0.8MPa时关闭单通阀。